Simulation and monitoring of fouling and slagging in coal-fired steam boilers

• Autorzy: Taler J. , Trojan M. , Taler D.

Warianty tytułu

PL

Symulacja i monitorowanie zanieczyszczenia powierzchni ogrzewalnych kotła parowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mathematical model of a steam boiler has been developed, showing the influence of water-wall slagging and superheater fouling on the boiler performance. With traditional methods, operators often are not able to detect the critical build-up of deposits on the specific heating surfaces of the boiler. The mathematical model can be used as a boiler slagging and fouling simulator to monitor the boiler operation when the boiler heating surfaces become covered with ash deposits. In addition, the computer-based boiler performance system, presented in reference [9], has been implemented to provide a quantitative assessment of cleanliness of the surfaces in the furnace and the convective pass. Measurements of tempera-tures, pressures, flows, and gas composition are used to perform heat transfer analysis in the boiler furnace and evaporator. The on-line measurements of ash deposit loadings can be used to guide sootblower operations for the combustion chamber and steam superheaters. This contributes to the lowering of the medium usage in the sootblowers and an increase of the wa-ter-wall lifetime.

PL

Komputerowy system monitorowania pracy kotła umożliwia ocenę stopnia zanieczyszczania ścian komory paleniskowej oraz powierzchni konwekcyjnych w trybie on-line. Na podstawie pomiarów temperatury, ciśnienia i przepływów czynników, a także wyników analizy składu chemicznego spalin dokonywana jest analiza wymiany ciepła w palenisku kotła i w parowniku. Sprawność kotła energetycznego obliczana jest przy zastosowaniu metody pośredniej. Obliczanie w trybie on-line komory paleniskowej kotła umożliwia obliczanie strumienia ciepła przepływającego od spalin do parownika kotła. Z porównania obliczonego i zmierzonego strumienia przepływu masy pary przegrzanej wyznaczany jest współczynnik sprawności cieplnej ekranów komory paleniskowej. Obliczany jest również bezwymiarowy współczynnik charakteryzujący strumień ciepła przejmowany przez przegrzewacz kotła. Rezygnując ze stałych cykli czasowych uruchamiania zdmuchiwaczy, częstotliwość włączania zdmuchiwaczy żużla i popiołu może być zoptymalizowana na podstawie wyznaczanego w trybie on-line rzeczywistego stanu zanieczyszczenia powierzchni ogrzewalnych kotła przyczyniając się do obniżenia zużycia wody i pary w zdmuchiwaczach żużla i popiołu oraz zwiększenia trwałości rur przegrzewaczy i ekranów kotła.

Słowa kluczowe

PL

kocioł parowy; przegrzewacz pary; obliczenia cieplne kotłów; żużlowanie; zdmuchiwacze

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 1
• Strony: 137--147
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fig.

Twórcy

autor

Taler J.

autor

Trojan M.

autor

Taler D.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków,

Bibliografia

• [1] Diez L.I., Cortés C., Campo A.: Modelling of Pulverized Coal Boilers: Review Validation of on-line Simulation Techniques. Applied Thermal Engineering 2005, Vol. 25, pp. 1516 – 1533.
• [2] Kuznetsov N. V., Mitor V.V., Dubovskij I.E., Karasina E.S. (Editors): Standard Methods of Thermal Design for Power Boilers. Central Boiler and Turbine Institute, Energija, Moscow (in Russian).
• [3] Kaczmarek A.: Energetyczne wykorzystanie biomasy. Rynek Energii 2008, nr 2(75).
• [4] Johnson R., Subasavage B., Breeding Ch.: Superheater Fouling Monitor System. Electric Power 2004, Baltimore, Maryland, March 30 - April 1, pp. 3 - 10.
• [5] Paist A., Poobus A., Tiikma T.: Probes for Measuring Heat Transfer Parameters and Fouling Intensity in Boilers. Fuel 2002, Vol.81, pp. 1811 – 1818.
• [6] Simon St., Frach M., Jochum B., Lang A.: Increase of Steam Generator Output Firing Coal Qualities Through New Intelligent on - load Cleaning Technology. VGB PowerTech 2006, Vol. 86, No. 11, pp. 40 – 45 (in German).
• [7] Strzelczyk F., Wawszczak A.: Efektywność biomasy jako paliwa energetycznego. Rynek Energii 2008, nr 5(78).
• [8] Stultz S. C., Kitto J. B. (Editors): Steam/Its Generation and Use, The Babcock & Wilcox Company, Baberton, 1992 Ohio, U.S.A.
• [9] Taler J., Taler D.: Slag monitoring system for combustion chambers and steam boilers, Heat Transfer Engineering, 2009Vol.30, No. 10 - 11.
• [10] Taler J., Trojan M.: Computer System for on – line Assessment of Fouling of Boiler Heating Surfaces. Energetyka 2008, Vol. 55, No. 10, pp. 675 – 679 (in Polish).
• [11] Taler J., Duda P., Węglowski B., Zima W., Grądziel S., Sobota S., Taler D.: Identification of Local Heat Flux to Membrane Water-walls in Steam Boilers. Fuel, 2009, Vol. 88, pp. 305 – 311.
• [12] Taler D.: Theoretical end Experimental Analysis of Heat Exchangers with Extended Surfaces. Polish Academy of Sciences, Cracow Branch 2002, Vol. 25, Monograph 3 , Cracow, Poland.
• [13] Taler D., Taler J.: Simplified analysis of radiation heat exchange in boiler superheaters. Heat Transfer Engineering, 2009, Vol. 30, No. 8, pp. 661 – 669.
• [14] Teruel E., Cortés C., Diez L.I., Arauzo I.: Monitoring and Prediction of Fouling in Coal-fired Using Neural Networks. Chemical Engineering Science 2005, Vol. 60, pp. 5035 – 5048.