Eksperymentalna weryfikacja modelu dynamiki konwekcyjnych powierzchni ogrzewalnych kotłów

• Autorzy: Zima W.

Warianty tytułu

EN

Experimental verification of a dynamic model of boiler convection heated surfaces

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono weryfikacje eksperymentalną proponowanej metody modelowania nieustalonych procesów zachodzących w konwekcyjnych powierzchniach ogrzewalnych kotłów energetycznych. Weryfikowana metoda oparta jest na rozwiązaniu po stronie pary równań opisujących zasady zachowania masy, pędu i energii. Model dynamiki podgrzewaczy wody zasilającej oparto jedynie na rozwiązaniu równania bilansu energii. Po rozwiązaniu równań otrzymano modele jednowymiarowe o parametrach rozłożonych. Wykonano obliczenia dla podgrzewacza wody zasilającej zainstalowanych w kotle OP-210 w jednej z krajowych elektrowni. Wybrane wyniki obliczeń porównano z wynikami pomiarów, które przeprowadzono podczas wykonywania badań przy odbiorze kotła. Porównano zmierzone i obliczone przebiegi temperatury pary rozgrzanej na wylocie z podgrzewacza oraz przebiegi temperatury wody zasilającej na wylocie z podgrzewacza. Weryfikacji poddano także proponowany sposób cyfrowej regulacji temperatury pary przegrzanej. Wszystkie własności termofizyczne czynników roboczych oraz materiału ścianek obliczano przy tym na bieżąco. Również na bieżąco obliczano współczynniki wnikania ciepła.

EN

The paper presents experimental verification of the numerical methods for simulations of transient processes in convention heated surfaces of boilers, often placed within single gas pass. The method suggested in the paper comprises solving equations describing the laws of mass, momentum, and energy conservation on the steam side and considers the superheated model as one with distributed parameters. The proposed mathematical model of economizer is simplified because the mass and momentum balance equations are omitted. Determination of space and time temperature distribution of the combustion gases is based on the energy balance. All the thermo-physical properties of the working media and the material of the separating walls are calculated in real time. The space-time heat transfer coefficients at the steam (or feed water) and combustion gases sides are also calculated in real time considering actual tube pitches and cross flow of combustion gases. The presented methods are verified by comparing numerical results with measurements obtained on a real object (the OP-210 boiler with steam capacity of 210*10 3 kg/h). These comparison prove a satisfactory agreement of measurement and calculation results. In order to improve the superheated steam temperature control quality, the proposed mathematical model of steam superheater can fulfil the role of a process "observer".

Słowa kluczowe

PL

kocioł energetyczny; kocioł OP-210; podgrzewacz wody; model dynamiki

EN

power boiler; OP-210 boiler; dual-source water heater; dynamic model

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 34, nr 2
• Strony: 143--163
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Zima W.

Bibliografia

• [1] Krzyżanowski J. A., Głuch J.: Diagnostyka cieplno-przepływowa obiektów energetycznych, Wydawnictwo IMP PAN, Gdańsk 2004.
• [2] Strzelczyk F.: Nieliniowy cyfrowy model matematyczny przegrzewacza pary, Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej. Elektryka, z. 53, Łódź 1976.
• [3] Strzelczyk F.: Uogólniony matematyczny model przegrzewacza pary, Archiwum Energetyki, Nr 1, 1981.
• [4] Cascau P., Chaussard R., Godin P.: Representation of thermal power stations by models and operating studies, V Congress IFAC, Paris 1972.
• [5] Duda M.: Parametryczny model matematyczny dynamiki kotła walczakowego do badań przy dużych zmianach obciążenia, Instytut Energetyki, Nr 10407-d, Warszawa 1974.
• [6] Kwan H. W., Anderson J. H.: A mathematical model of a 200 MW boiler, Int. J. Control, Vol. 12, 1970.
• [7] Profos P.: Die Regelung von Dampfanlagen, Springer-Verlag, Berlin 1962.
• [8] Zima W.: Modeling of the dynamics of the convective heating surfaces of boilers, Archives of Thermodynamics, Vol. 20, 1999.
• [9] Zima W.: Numeryczne modelowanie nieustalonej wymiany ciepła w konwekcyjnych powierzchniach ogrzewalnych kotłów, Materiały VIII Konferencji Kotłowej - Aktualne Problemy Budowy i Eksploatacji Kotłów, Z. 2, Tom 3, Szczyrk 1998.
• [10] Hashemi A., Lin C. S., Munis A., Lee S.: Dynamie simułation and performance evaluation of fossił power plants, EPRI Report CS-6047, 1988.
• [11] Lang Pedersen H.: Models for use in power plant operation, J. Elect. Power and Energy Systems, 14(5), 1992.
• [12] Lu S.: Dynamie modelling and simułation of power plant systems, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part A: Journal of Power and Energy, Vol. 213, 1999.
• [13] Lu S., Hogg B. W., Li N.: An integration average model for boiler evaporation system simułation, SCS Simułation Ser., 25(4), 1993
• [14] Lu S., Hogg B. W.: Power plant analyser - a computer code for power plant operation studies, IEEE Trans. Energy Conversion, 11(4), 1996.
• [15] Zima W.: Numerical modelling of dynamics of steam superheaters, Energy, Vol. 26 (2001), pp. 1175-1184.
• [16] Zima W.: Mathematical model of transient processes in steam superheaters, Forschung im Ingenieurwesen 68, pp. 51-59, Springer Verlag 2003.
• [17] Zima W.: Obliczeniowa weryfikacja modelu dynamiki podgrzewaczy wody zasilającej, XII Sympozjum Wymiany Ciepła i Masy, Tom II, str. 941-948, Akademia Górniczo Hutnicza - Kraków 2004.
• [18] Cwynar L.: Rozruch kotłów parowych, WNT, Warszawa 1981.
• [19] Taler J.: Symulacja dynamiki kotłów z obiegiem naturalnym uwzględniająca naprężenia cieplne, Politechnika Krakowska, Zeszyt Naukowy Nr 1, Mechanika, Kraków 1987.
• [20] Kuzniecow N.W., Mitor W.W., Dubowskij I.E., Karasina E.S.: Tieplowoj rascziet kotielnych agriegatow. Eniergia, Moskwa 1973.
• [21] Taler J., Duda P.: Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła, WNT, Warszawa 2003.