Learning Centre

Spray formation of high dry solids black liquor in recovery boiler furnaces

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Miikkulainen, Pasi
dc.date.accessioned 2012-02-24T07:52:15Z
dc.date.available 2012-02-24T07:52:15Z
dc.date.issued 2006-12-14
dc.identifier.isbn 951-22-8508-8
dc.identifier.issn 1795-4584
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/2796
dc.description.abstract This thesis focuses on the characteristics of high dry solids black liquor sprays under in-furnace conditions, more specifically, on how the atomization process starts and the nature of the initial properties such as velocity, opening angle, and trajectory of a high dry solids content black liquor spray, which is sprayed well above its atmospheric boiling point. The experiments were carried out in operating recovery boiler furnaces. The results were compared with full-scale spraying chamber tests. The information and measurement data of black liquor spraying achieved in the furnace environment give valuable information for furnace modeling, boiler design and control, and help to understand the in-furnace processes involved. Validated initial data for CFD calculations is essential. The spray research under in-furnace conditions is introduced as a very useful method of studying black liquor spraying practice with real black liquor, in a real environment with industrial-scale nozzles. The furnace endoscope, developed during this work, made this possible. It was the first attempt to systematically obtain information about high dry solids black liquor spraying under in-furnace conditions. Flashing inside the nozzle was found to be a factor key to the whole spraying process of high dry solids black liquor. It has a major role in spray disintegration and initial velocity, both of which correlate very well with the final drop size and shape. A dry solids content of approximately 75% was observed to be the limit that forced boiler operators to change their spraying practice from non-flashing to flashing mode. Dimensionless velocity can be used in categorizing the disintegration processes. Regardless of the disintegration mechanism, it is possible to find the dominating frequency in disintegrating spray with techniques based on image analysis. en
dc.description.abstract Tässä työssä tutkittiin korkeakuiva-aineisen mustalipeän pisaroitumista tulipesäolosuhteissa. Tutkittiin, miten pisaroituminen alkaa ja minkälainen lähtönopeus, avautumiskulma ja lentorata on mustalipeällä, jota ruiskutetaan huomattavasti kiehumispisteen yläpuolella. Ruiskutuskokeet tehtiin toiminnassa olevien soodakattiloiden tulipesissä ja tuloksia verrattiin täyden mittakaavan ruiskutuskammiokokeisiin. Tulipesässä mitatut mustalipeäsuihkun ominaisuudet ovat tärkeitä mallinnuksen lähtötietoina ja kokeelliset tulokset auttavat ymmärtämään paremmin soodakattilan tulipesän prosesseja. Luotettava mittaustieto on välttämätöntä CFD-mallinnukselle. Suihkun ominaisuuksien mittaaminen tulipesäolosuhteissa on käyttökelpoinen menetelmä mustalipeän pisaroitumisen tutkimiseen – oikealla mustalipeällä, todellisessa ympäristössä ja täydessä mittakaavassa. Tämän työn aikana kehitettiin tulipesäendoskooppi, jonka avulla saatiin ensimmäistä kertaa systemaattisesti tietoa korkeakuiva-aineisen mustalipeän ruiskutuksesta soodakattilan sisällä. Paisuntakiehuminen suutinputken sisällä havaittiin korkeakuiva-aineisen mustalipeän ruiskutuksen merkittävimmäksi tekijäksi. Se vaikuttaa eniten suihkun hajoamiseen ja lähtönopeuteen, jotka korreloivat hyvin syntyvien pisaroiden koon ja muodon kanssa. Havaittiin, että 75 % kuiva-ainepitoisuus on käytännössä raja, jonka yläpuolella soodakattilaan ruiskutettavan mustalipeän pisaroitumistapahtumaa hallitsee paisuntakiehuminen. Dimensiotonta nopeutta voidaan käyttää hajoamismekanismien luokitteluun ja ennakointiin. Kuva-analyysimenetelmien avulla voidaan suihkusta löytää hallitseva taajuus hajoamismekanismista riippumatta. Näin on mahdollista arvioida syntyvää pisarakokoa. fi
dc.format.extent 75, [78]
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Helsinki University of Technology en
dc.publisher Teknillinen korkeakoulu fi
dc.relation.ispartofseries TKK dissertations en
dc.relation.ispartofseries 53 en
dc.relation.haspart Miikkulainen, P., Kankkunen, A., and Järvinen, M. P., 2004, Furnace endoscope – Measuring fuel spray properties in hot and corrosive environments, Experiments in Fluids, vol. 37, no. 6, pp. 910-916. [< a href="article1.pdf] © 2004 by authors and © 2004 Springer Science+Business Media. By permission.
dc.relation.haspart Miikkulainen, P., Järvinen, M., and Kankkunen, A., 2000, Black liquor spray properties in operating recovery boiler furnaces, 5th European Conference on Industrial Furnaces and Boilers (INFUB 2000), Porto, Portugal, 11-14 April 2000. [article2.pdf] © 2000 INFUB. By permission.
dc.relation.haspart Miikkulainen, P., Järvinen, M., and Kankkunen, A., 2002, The effect of a furnace environment on black liquor spray properties, Pulp and Paper Canada, vol. 103, no. 9, pp. 34-38. [article3.pdf] © 2002 Pulp and Paper Technical Association of Canada (PAPTAC). By permission.
dc.relation.haspart Miikkulainen, P., Kankkunen, A., and Järvinen, M., 2002, The effect of excess temperature and flashing on black liquor spray properties, IFRF Finnish-Swedish Flame Days 2002, Vaasa, Finland, 24-25 September 2002. [article4.pdf] © 2002 by authors.
dc.relation.haspart Kankkunen, A., and Miikkulainen, P., 2003, Particle size distribution of black liquor sprays with a high solids content in recovery boilers, IFRF Online Combustion Journal, Article Number 200308, December 2003. [article5.pdf] © 2003 by authors.
dc.relation.haspart Miikkulainen, P., Kankkunen, A., Järvinen, M., and Fogelholm, C.-J., 2005, Predicting droplet size from black liquor spray characteristics, TAPPI Journal, vol. 4, no. 5, pp. 11-17. [article6.pdf] © 2005 by authors.
dc.subject.other Energy en
dc.subject.other Mechanical engineering en
dc.title Spray formation of high dry solids black liquor in recovery boiler furnaces en
dc.title Korkeakuiva-aineisen mustalipeän pisaroituminen soodakattilan tulipesässä fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.description.version reviewed en
dc.contributor.department Department of Mechanical Engineering en
dc.contributor.department Konetekniikan osasto fi
dc.subject.keyword black liquor en
dc.subject.keyword recovery boiler en
dc.subject.keyword furnace en
dc.subject.keyword spray en
dc.subject.keyword mustalipeä fi
dc.subject.keyword soodakattila fi
dc.subject.keyword tulipesä fi
dc.subject.keyword pisara fi
dc.identifier.urn urn:nbn:fi:tkk-008545
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.contributor.lab Laboratory of Energy Engineering and Environmental Protection en
dc.contributor.lab Energiatekniikan ja ympäristönsuojelun laboratorio fi
local.aalto.digifolder Aalto_68202
local.aalto.digiauth ask


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse