Modelowanie tworzenia osadów sypkich na rurach przegrzewaczy kotłów energetycznych

• Autorzy: Wacławiak K. , Kalisz S.

Warianty tytułu

EN

Modeling of mechanism of fouling in superheater bundles of boilers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono próbę modelowania numerycznego tworzenia osadów sypkich dla pęczków rur w układzie korytarzowym. Opracowany model w pierwszym rzędzie opisuje mechanizm bezwładnościowego dotarcia cząstek popiołu lotnego do powierzchni osadczej umożliwiając tym samym siłom adhezji na zatrzymanie cząstek znajdujących się w bezpośredniej bliskości czoła rury. W modelu uwzględniono siły działające w chwili uderzenia ziarna popiołu o powierzchnię osadczą, tj. siły sprężystego odbicia, siły adhezji Van der Waalsa oraz składową siły ciężkości normalnej do powierzchni rury. Wyniki modelowania weryfikowano z danymi pomiarowymi narastania osadów sypkich uzyskanymi w warunkach rzeczywistych na przegrzewaczach kotłów BP 1150 oraz OP 380 o skrajnie odmiennym kierunku napływu zapylonych spalin. W pracy zaproponowano ponadto uproszczony sposób obliczania stopnia efektywności cieplnej kotłowych powierzchni ogrzewalnych w oparciu o iloraz obwodu rury czystej oraz obwiedni rury zanieczyszczonej.

EN

The paper presents an attempt to create a numerical model of formation of loose deposits at the tube bundles of power boilers. At the actual stage of development, the model is not limited only to the description of inertia mechanism which determines the fact that fly ash particles reach the pipe surface. It includes also the dependence between adhesion forces locking up particles in close proximity to the surface of the tube, and actually building the deposit, against a recoil force preventing the deposit from building. On top of that, the gravity force is also taken into consideration since it influences the formation mechanism to a great extent while depending on the direction of flow. Modeling results were verified against the full scale measurement data concerning accumulation of loose deposits obtained at the superheaters of boilers BP 1150 and OP 380. These superheaters demonstrate an opposite direction of fly ash-laden gas flow thus the influence of gravity force is exposed. The paper introduces also a simplified method concerning calculation of thermal effectiveness of fouled tube bundles. Instead of using the classical approach involving determination of Biot number which proved itself difficult when applied in numerical calculations, a simple ratio of specific lengths is proposed. This ratio involves determination of circumference of clean tube over a length of an envelope of fouled tube. The method is recommended for routine thermal calculations of tube bundles in power boilers.

Słowa kluczowe

PL

kotły parowe; modelowanie; osady sypkie

EN

steam boilers; fouling; modeling

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 6
• Strony: 134--139
• Opis fizyczny: . Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Wacławiak K.

autor

Kalisz S.

• Politechnika Śląska, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice,

Bibliografia

• [1] Huang L.Y., Norman J.S., Pourkashanian M., Williams A.: Prediction of ash Deposition on Superheater Tubes from Pulverized Coal Combustion. Fuel, Vol. 75, No. 3, 1996.
• [2] Kalisz S., Pronobis M.: Investigations on Fouling Rate in Convective Bundles of Coal-fired Boilers in Relation to Optimization of Sootblower Operation. Fuel 84 (2005).
• [3] Kruczek H., Miller R., Tatarek A.: Spalanie i współspalanie biomasy –korzyści i zagrożenia. Gospodarka Paliwami i Energią, 3 (2003).
• [4] Lokare Sh., Wacławiak K., Tree D., Baxter L.: Effect of Mercury Removal Treatment on NOx Emission and ash Deposition Characteristics in pc Combustion. 5th US National Combustion Meeting, March 2007, San Diego, California, USA.
• [5] Pronobis M.: Wymiana ciepła w zanieczyszczonych powierzchniach konwekcyjnych kotłów. Zeszyty naukowe Politechniki Śląskiej nr 1162, Gliwice 1992.
• [6] Radway J.E., Boyce T.R.: Reduction of Coal ash Deposits with Magnesia Treatment. Ash deposits and corrosion due to impurities in combustion gases, edited by Bryers W.W. Hemisphere Publishing Corporation, Washington London 1977.
• [7] Tomeczek J., Wacławiak K.: Modelowanie struktury osadów na powierzchniach przegrzewaczy kotłowych i jej wpływ na współczynnik przenikania ciepła. XIII Sympozjum Wymiany Ciepła i Masy. Koszalin-Darłówko 2007.
• [8] Yilmaz S., Cliffe K.R.: Simulation of Coal ash Deposition onto a Superheater Tube. Journal of Institute of Energy, March 1997, 70.