This Thesis deals with thermal control calculation of the existing John Thomson steam boilers burning heating mazut and subsequent thermal conversion to natural gas. The main parts of the calculation are as follows: stoichiometry, thermal balance, conversion of the combustion chamber and heating area.

This master´s thesis deals with the constructional and calculation design of the boiler for burning wood and sub-bituminous coal. The work is divided into several parts. First, stoichiometrics calculation and enthalpy calculations of air and flue gas are performed. It is calculated heat balance of the boiler, the boiler losses and the thermal efficiency of the boiler is determined. After designing the combustion chamber thermal calculation is made. Then, the dimensions and individual heating surfaces are proposed. At the end of the calculations are controlling the overall energy balance.

The aim of the work is to design a brown coal combustion boiler of 235 t/h output. The work is divided into several parts. First, stechiometric calculations and calculations enthalpy of air and flue gas are performed. It is calculated heat balance of the boiler, the boiler losses and the thermal efficiency of the boiler is determined. After designing the combustion chamber thermal calculation is made. Then, individual heating surfaces are proposed and at the end of the calculations are controlling the overall energy balance of the boiler. For calculation was design documentation added.

The purpose of this Diploma Thesis is the construction design of the steam boiler with natural circulation for the combustion of wood biomass according to the specified parameters. It is the boiler with the power of 12 tons per hour of superheated vapor output parameters of 3,3 Mpa at a temperature of 400 °C and a temperature of feed water 105 °C. For the specified parameters I first calculated the stoichiometric calculations, boiler efficiency, and followed by using geometrical parameters of the blocks and thermal calculations set design and the number of heat transfer surfaces, depending on the input parameters of the air and water and output parameters of vapor. The work also includes drawings of the boiler.

The aim of this thesis is design a hotwater boiler for burning natural gas with an output of 60 MW. Boiler works with temperature difference 150 °C / 70 °C. For a given fuel is calculated stoichiometric calculation. The following is the calculation of the heat balance of the boiler including the determinativ of thermal efficiency. The fuel used, the required parameters of hot water and feed water temperature are designed individual convective surfaces and dimensions of the boiler. The boiler design includes drawings.

The aim of the work is the design of a grate boiler of 200 t . h-1 output, which will burn brown coal or wood chips. The work is divided into several parts. First, stoichiometric calculation and the calculations enthalpy of flue gases and air are performed. After calculating the heat balance and loss of the boiler was counted boiler efficiency. The design of individual heating surfaces is proposed and at the end are controlled the overall heat balance of the boiler. The calculation is supplemented by drawings.

The aim of the master’s thesis is thermal calculation and dimensional design of boiler of 235 t/h which burns brown coal. The work is divided into several parts. In the first part, stoichiometric calculation and the calculations enthalpy of flue gases and air are performed. After calculating the heat balance and loss of the boiler, the boiler efficiency is counted. In the next part, thermal calculation of combustion chamber is calculated. Subsequently, design of the individual heating surfaces is proposed. Finally, the overall heat balance of the boiler is inspected. The calculation is supplemented by drawing of the boiler.

This thesis is focused on design of black coal combustion boiler of 160t/h output. It consists of several parts. First, stechiometric calculations and enthalpy of air and gas are made, then heat balance of boiler and the boiler losses are calculated, and also thermal efficiency is determined. In next step, the combustion chamber is designed and its thermal calculation is made. Then, each of heating surfaces are designed, and in the last step overall energy balance of the boiler is checked. The scheme of pressure system and design documentation added.

The industrial sector in Sweden stands for 38 percent of the total energy use. Within these 38 percent the pulp and paper industry stand for about half of the energy use. Due to the extent of the energy use it is important that we do what we can to keep the energy usage as low as possible within our industries. In this bachelor thesis a case study is performed regarding a problem with a recovery boiler which belong to one of Stora Ensos pulp mills in a small town called Skutskär in Sweden. The problem with the recovery boiler is that it does not reach the temperature of the outgoing steam for which the soda boiler was designed, which causes the efficiency to suffer. The problem with the recovery boiler is not sustainable either in terms of energy use or economy. Recovery boiler 6 (RB6) as it is called is one of two recovery boilers belonging to the pulp mill. Both boilers are designed to produce high pressure steam at 56 bar and 450°C. The high-pressure steam produced goes through a back-pressure turbine where the pressure is lowered to the working pressure of the remaining factory while electricity is produced. Steam at a lower temperature results in lower enthalpy, which in turn will affect the electricity generation in the back-pressure turbine. The purpose of the study is to quantify the loss in electricity generation caused by the lack of steam temperature of RB6. As well as investigating the causes of the lack of heat transfer where the goal is to locate the problem area. A literature study was conducted regarding the efficiency of the recovery boiler, where much emphases was placed on the function of the superheater and the soot system. The superheater accounts for about 30 percent of all heat transfer in a recovery boiler and is directly crucial for reaching the final temperature of the steam. In the literature study, among other things, the design and fouling of superheater is studied to see that if affects the heater transfer. Further, the soot system effect on the heat transfer is also studied and it shows that the soot system has a greatly influence of the final heat transfer. The method used to conduct the study is primarily data analysis. The pulp mills internal analysis program WinMops is used in combined with Excel to analyze operational data. First, the magnitude of the problem was investigated by calculating the effect of RB6’s lack of steam temperature on the total enthalpy of the steam reaching the turbine. Calculations were made for electricity generation in normal cases and under the influence of RB6, where the difference was considered as lost electricity generation. Once the size of the problem was determined, the investigation of causes of heat transfer began, with the superheater coming into focus. The results of the case study show that RB6’s lack of steam temperature causes a loss of electricity production equivalent to 7 million SEK in a normal year and a year with a low electricity price, this amount to 3 million SEK. Whit regard to the second investigation, it is very likely that the superheater causes the temperature drop. However, the study shows that the superheater has no smaller heat transfer surface in relation to the other recovery boiler and that the heat transfer rate is also not deviant. The superheater shows a hint of fouling at the same time as the flow of soot steam is slightly lower on RB6, unlike the mill’s other recovery boiler. An interesting phenomenon that emerges in the study is that the tertiary air flow tends to have a greater effect on RB6 outgoing steam flow than expected. / Industrisektorn står för omkring 38 procent av Sveriges totala energianvändning. Av de 38 procenten står pappers- och massaindustrin för omkring hälften av all energianvändning. Eftersom industrin är en omfattande del gällande energianvändningen är det viktigt att åtgärder utförs för att hålla energianvändningen så låg som möjligt. I detta examensarbete utförs en fallstudie gällande ett problem med en sodapanna som tillhör Stora Ensos massabruk i Skutskär. Problematiken med sodapannan är att den inte når upp i den temperaturen på utgående ångan som sodapannan designades för vilket gör att verkningsgraden blir lidande. Problemet med sodapannan är inte hållbart både sett till energianvändning eller ekonomi. Sodapanna 6 (SP6) som den kallas är en av två sodapannor som tillhör massabruket. Båda sodapannorna är designade för att producera högtrycksånga vid 56 bar och 450°C. Högtrycksångan som produceras går via en mottrycksturbin där trycket sänks till arbetstrycken för resterande fabriken samtidigt som el produceras. Ånga vid lägre temperatur medför lägre entalpi vilket i sin tur kommer att påverka elproduktionen i motrycksturbin. Syftet med studien är att kvantifiera förlusten i elproduktion som den bristande ångtemperaturen av SP6 orsakar. Utöver det är syftet även att utreda orsaker till den bristande värmeöverföringen där målet är att lokalisera problemområdet. En litteraturstudie utfördes gällande effektivitet kring sodapannan varvid mycket tyngd lades på överhettarens samt sotningens funktion. Överhettaren står för omkring 30 procent av all värmeöverföring i en sodapanna och är direkt avgörande för att nå sluttemperaturen på ångan. I litteraturstudien studeras bland annat utformning och försmutsning av överhettaren för att se hur det påverkar värmeöverföringen. Vidare studeras sotningens påverkan på värmeöverföringen och även den påverkar i stor grad den slutgiltiga värmeöverföringen. Metoden som används för att genomföra studien är framförallt dataanalys. Massabrukets interna analyseringsprogram WinMops används tillsammans med Excel för att kunna analysera driftdata. Först utreddes storleken på problemet med hjälp av att beräkna hur stor påverkan SP6 bristande ångtemperatur har på den totala entalpin på ångan som når turbin. Beräkningar utfördes för elproduktion vid normalfall och vid påverkan av SP6 varvid skillnaden betraktades som den förlorade elproduktionen. När problemets storlek var fastställt började utredningen kring orsaker till bristande värmeöverföring varvid överhettaren hamnade i fokus. Studiens resultat visar att SP6 bristande ångtemperatur orsakar en elproduktionsförlust som motsvarar 7 miljoner kronor ett normalår och ett år med lågt elpris rör det sig om 3 miljoner kronor. Gällande den andra utredningen är det med stor sannolikhet överhettaren som orsakar temperaturfallet. Däremot visar studien att överhettaren inte har någon mindre värmeöverförande yta i förhållande till den andra sodapannan samt att värmeöverföringstalet är inte heller avvikande. Överhettaren visar en antydan på försmuttning samtidigt som sotångflödet är något lägre på SP6 till skillnad från brukets andra sodapanna. Intressant fenomen som dyker upp i studien är att tertiärluftflödet tenderar att ha en större påverkan på SP6 utgående ångflöde än förväntat.

The EU waste hierarchy includes energy recovery facilities where waste is used as fuel in combined heat- and powerplants. When waste is incinerated can the thermal energy be used in for example, district heating networks and or electricity generation. The purpose of the degree project is to make a pre-study of Heat Management's system solution HISS, optimization of steam soot blowing at Mälarenergi's waste boiler. Waste is a heterogeneous fuel that typically contains a variety of substances such as alkali, chlorine and heavy metals that often contribute to fouling on heat transfer surfaces. These coatings reduce the efficiency of heat transferring surfaces such as superheaters. Cleaning by soot blowing using steam is done at regular intervals to maintain efficiency. Superheater cleaning on the Block 6 is done by retractable rotating soot blowers equipped with a nozzle from where steam is sprayed out at pressure of 25 bar. The blowers are inserted one at a time in a sequence, which means that they wait for the previous blower before the next one can enter. Steam is taken from the main process, which leads to reduction in load on the turbine and causes wear during the sweeping process due to the high impact force. This can lead to erosive damage and thinning of the material on the tubes, thus shortening the lifespan of the superheaters. The optimisation adjusts the soot sequence so that full steam pressure is used only in one direction of travel of the lance, this allows an overlapping soot sequence to be used and thus halves the time required for sooting. Analysis of shorter sooting time and reduced steam consumption based on production data and case studies has led to the following results. The energy consumption of the auxiliary power is reduced by 14.25 MWh per sweeping sequence and 7 115.5 MWh annually. The turbine can produce 2.51 MWh more electricity per sweeping as the time it runs at reduced load is reduced, totalling 1 254.39 MWh in one year. 24.03 tonnes of steam are saved per sweeping and 12 003 tonnes in one year. Payback time for the optimisation is 1.01 years based on an average spot price from Mälarenergi's budgeting from last year. Considering current electricity prices could the payback time be further reduced. The conclusion from the pre-study is that the optimisation as the investment is economically viable and has other positive benefits such as: steadier steam flow and reduced pressure surges. Wear and tear on superheaters are reduced as they are only sprayed with high pressure once instead of twice per sweeping sequence. / I EU:s avfallshierarki ingår energiåtervinningsanläggningar där avfall används som bränsle i förbränningsanläggningar. Vid förbränning utav avfall så kan den utvunna termiska energin användas exempelvis i fjärrvärmenät och- eller generering utav el. Examensarbetets syfte är att göra en förstudie på Heat managements systemlösning HISS, optimering utav ångsotning på Block 6 som är Mälarenergis avfallspanna. Avfall är ett heterogent bränsle som typiskt innehåller en mängd olika ämnen som alkali, klor och tungmetaller som ofta bidrar till att beläggningar bildas på värmeöverförningsytor. Dessa beläggningar försämrar ytors värmeöverförningsverkningsgrad på till exempel överhettare. Rengöring i form av ångsotning görs i jämna intervall för att hålla verkningsgraden uppe. Sotning av överhettare på Block 6 skes av en utdragbar, roterande sotlans utrustad med en dysa där ånga sprutas ut med 25 bars tryck. Lansarna körs in en åt gången i en sekvens vilket innebär att dem väntar på föregående lans innan nästa kan köras. Ångan som används tas från huvudprocessen vilket medför reducerad last på turbinen och dessutom uppstår slitage vid sotningen ty den höga anslagskraften. Detta kan leda till erosiva skador och förtunning utav godset på tuberna och således förkortas livslängden på överhettarna. Optimeringen justerar sot sekvensen så att fullt ångtryck används bara i ena färdriktningen av lansen, detta möjliggör att en överlappande sotsekvens kan användas och på så vis halveras tidsåtgången för sotningen. Analysen utav kortare sottidsåtgång samt minskad ångförbrukning baserat på produktionsdata hämtad från styrsystemet 800xA samt fallstudier har mynnat ut i följande resultat. Hjälpkraftens energianvändning minskas med 14,25 MWh per sotningssekvens och årligen 7 115,5 MWh. Turbinen kan producera 2,51 MWh mer el vid varje sotning då tiden som den körs med reducerad last blir kortare, totalt på ett år blir det 1 254,39 MWh. Vid varje sotning sparas 24,03 ton ånga och på ett år 12 003 ton. Återbetalningstiden för optimeringen blir 1,01 år baserat på ett medelspotpris från Mälarenergis budgetering från förra året. Med hänsyn till dagens elpriser förkortas återbetalningstiden ytterligare.   Förstudien rekommenderar optimeringen då dels är investeringen lönsam rent ekonomiskt, dels medför den andra positiva fördelar. Optimeringen med överlappande sotning skapar ett jämnare ångflöde, det reducerar tryckstötar som är skadliga. Slitage på överhettartuber minskas då dem bara besprutas med högt tryck en gång i stället för två gånger per sotningssekvens. Behovsstyrd sotning skulle kunna implementeras upp till 3 gånger per dygn utan att det skulle kosta mer mot dagsläget där man stora 1,5 gånger per dygn.