A zero-dimensional model used as a basis for numerical modelling of OP-650 boiler

• Autorzy: Hernik B. , Pronobis M.

Warianty tytułu

PL

Zerowymiarowy model kotła jako podstawa do obliczeń numerycznych kotła OP 650

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The numerical modelling of power boiler furnaces is often performed in the engineering practice. Quite often, however, the balance calculations of the entire boiler are not carried out. In this case, the flue gas temperature at the furnace outlet results from the numerical model and depends on the adopted assumptions (e.g. wall fouling or emissivity). However, the value determined in this way may be wrong, and the presented calculation method makes it impossible to verify it. One of the ways to improve the numerical model accuracy is the verification of the flue gas temperature at the furnace outlet value by calculations fully balanced by a zero-dimensional (0D) model based on measuring data. The numerical calculations should be carried in such a way that the average temperature at the furnace outlet in the computational fluid dynamical (CFD) model equals the temperature obtained from the 0D model. At the same time, the matching of this temperature should result from carefully selected assumptions of the numerical model, which have to correspond to the actual phenomena occurring in the furnace. This model presents the verification of the CFD model for the OP-650 boiler of a 225 MWel power unit. The results of numerical modelling of boiler according to non-premixed combustion model with mixture fraction/PDF (probability density function) approach was presented. Also numerical modelling of boiler with species transport model with volumetric reactions and finite rate chemistry was done.

PL

W praktyce inżynierskiej często wykonywane jest numeryczne modelowanie palenisk kotłów energetycznych, przy czym często nie prowadzi się obliczeń bilansowych całego kotła. Temperatura spalin na wylocie z paleniska wynika wówczas z modelu numerycznego i zależy od przyjętych założeń (np. zanieczyszczenie ścian lub ich emisyjność). Tak wyznaczona wartość temperatury może jednak być błędna, a opisany sposób liczenia uniemożliwia jej weryfikację. Sposobem na poprawę dokładności modelu numerycznego jest weryfikacja temperatury spalin na wylocie z paleniska za pomocą w pełni zbilansowanych obliczeń modelem 0-wymiarowym opartym na danych pomiarowych. Obliczenia numeryczne powinny być tak prowadzone, aby średnia temperatura na wylocie z komory paleniskowej kotła w modelu CFD była równa temperaturze uzyskanej z modelu zerowymiarowego. Jednocześnie dopasowanie tej temperatury powinno wynikać z odpowiednio dobranych założeń modelu numerycznego, które muszą odpowiadać realnemu przebiegowi zjawisk zachodzących w palenisku. W niniejszej pracy dokonano opisanej weryfikacji modelu CFD dla kotła OP 650 do bloku 225 MWel. Przedstawiono wyniki modelowania numerycznego kotła wg algorytmu mixture fraction/PDF - z wykorzystaniem modelu spalania non-premixed oraz wyniki dla modelu opartego na reakcjach objętościowych z wykorzystaniem modelu finite-rate/eddy-dissipation.

Słowa kluczowe

EN

power boiler; OP650 boiler; zero-dimensional model; CFD modelling; numerical modelling

PL

kocioł energetyczny; kocioł OP-650; model zero-wymiarowy; modelowanie CFD; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 42, nr 2
• Strony: 17--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz.

Twórcy

autor

Hernik B.

• Silesian University of Technology, Institute of Power Engineering and Turbomachinery, Gliwice

autor

Pronobis M.

• Silesian University of Technology, Institute of Power Engineering and Turbomachinery, Gliwice

Bibliografia

• [1] Orłowski P., Dobrzański W., Szwarc E.: Steam Boilers. WNT Warsaw 1979 (in Polish).
• [2] Kuznetsov N.W, Mitor W.W, Dubovski I.E, Karasina E.S.: Standards for Thermal Calculations of Power Boilers. Energia. Moskva 1973 (in Russian).
• [3] Pronobis M.: Heat Transfer in Boiler Convection Surfaces with Fouling. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, ser. Energetyka 115, Gliwice 1992 (in Polish).
• [4] Hernik B.: Investigations for Decreasing of Risk of Corrosion-Erosion in Boilers. PhD thesis, Silesian University of Technology, Gliwice 2009 (in Polish).
• [5] Ansys Fluent. Computational Fluid Dynamics, Ansys Inc., England, www.ansys.com
• [6] Fluent. Computational Fluid Dynamics, FLUENT Inc., England