Experimental study on nitric oxide formation in fluidized bed combustion conditions using design of experiments

Abstract

AB3:Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää NO:n muodostumista leijukerrosolosuhteissa polttaen koksia koereaktorissa. Yhtenä päätavoitteena oli ottaa käyttöön tilastollinen koesuunnittelumenetelmä sekä monimuuttujamenetelmä tulosten analysointia varten hyödyntäen tilasto-ohjelmistoa (MINITAB). Koesuunnittelu (DOE) on tehokas keino säästää sekä aikaa että rahaa. Koesuunnittelun perusajatuksena on vähentää tarvittavien kokeiden määrää siten, että tulosten luotettavuus ei kärsi. Kokeiden määrää ei vähennetä satunnaisesti vaan vähentäminen perustuu tiettyyn metodiin. Koesuunnittelun uranuurtajana pidetään R. A. Fisheriä, sillä hänen lähestymistapansa DOE:hen oli perustavanlaatuinen läpimurto verrattuna vanhaan tapaan muuttaa yhtä kokeen muuttujaa kerrallaan. DOE käsittää erilaisia koesuunnittelumenetelmiä, jotka voidaan jaotella kategorioihin tavoitteidensa mukaan. Tässä työssä tutustutaan tarkemmin Taguchin menetelmään, joka on esimerkki robustista parametrisuunnittelusta. Tässä työssä tutkittiin NO:n muodostumista leijukerrosolosuhteissa. Tarkoituksena oli löytää ohjaustekijöistä ne, joilla on suurin vaikutus NO-päästön suuruuteen. Kokeet suoritettiin koereaktorilla, joka on rakennettu Tampereen Teknillisen yliopiston Energia- ja prosessitekniikan laitoksen laboratoriossa.

The aim of the present study is to examine the nitric oxide formation in the bubbling fluidized bed combustion conditions. The used research method is experimental study. The test reactor is built at Tampere University of Technology. The char used in these experiments is produced from peat. The parameters (factors) studied are the concentrations of oxygen (02), nitric oxide (NO), and ammonia (NH3) as well as the combustion temperature. The levels of these parameters are altered simultaneously and the NO concentration is measured from flue gas. The goal is to find the parameters affecting the outlet NO concentration the most.The use of Design of Experiments (DOE) is one of the main goals in the present study. DOE is used to plan the experiment and to study multiple variables simultaneously. The test runs are chosen and the results are analyzed by DOE-method. The DOE-method used in the present study is Taguchi's method.