Weryfikacja doboru średnicy rury skraplacza dla bloku 200 MW

• Autorzy: Laskowski Rafał , Smyk Adam , Rusowicz Artur , Grzebielec Andrzej , Ruciński Adam

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2022.2.2

Warianty tytułu

EN

Verification of the selection of the diameter of the steam condenser tube for a 200 MW unit

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W skraplaczach energetycznych bloków parowych dochodzi do odprowadzenia ciepła kondesacji pary do otoczenia. Geometria (powierzchnia wymiany ciepła, średnica rury) i warunki pracy skraplaczy energetycznych wpływają na osiągi bloku (moc i sprawność). Wraz ze zmianą średnicy rury skraplacza następuje zmiana warunków wymiany ciepła i oporów przepływu wody chłodzącej, co przekłada się na ciśnienie kondensującej pary, moc generowaną przez turbinę, moc potrzebną do napędu pompy wody chłodzącej i sprawność bloku. Ze względu na wydłużenie czasu pracy bloków energetycznych klasy 200 MW i ich większą elastyczność pracy w systemie elektroenergetycznym w artykule dokonano weryfikacji doboru średnicy rury skraplacza w celu zbadania możliwości poprawy osiągów. Model bloku 200 MW został stworzony w programie Ebsilon. Kryterium optymalizacyjnym jest maksymalizacja mocy i sprawności netto bloku.

EN

In steam power plants condensers, the condensation heat of the steam is removed to the environment. The geometry (heat transfer surface area, tube diameter) and the operating conditions of the steam condensers influence the power plant performance (power and efficiency). As the diameter of the steam condenser tube changes, the heat transfer conditions and the cooling water flow resistance change, which translates into the pressure of condensing steam, the power generated by the turbine, the power needed to drive the cooling water pump and the power plant efficiency. Due to the extension of the operating time of 200 MW class power units and their greater flexibility of operation in the power system, the article verifies the selection of the diameter of the steam condenser tube in order to investigate the possibilities of improving performance. The 200 MW unit model was created in the Ebsilon program. The optimization criterion is to maximize the power and net efficiency of the unit.

Słowa kluczowe

PL

skraplacz energetyczny; średnica rury skraplacza; optymalizacja

EN

steam condenser; condenser tube diameter; optimization

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 2
• Strony: 11--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Laskowski Rafał

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-0248-7866

autor

Smyk Adam

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-9514-7907

autor

Rusowicz Artur

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-7949-6907

autor

Grzebielec Andrzej

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Warszawa

• https://orcid.org/0000-0003-3320-5929

autor

Ruciński Adam

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-6545-9865

Bibliografia

• [1] Informacja o zasobach wytwórczych PSE - stan 31.11.2018.
• [2] Trzeszczyński J., Dobosiewicz J., Stanek R., Bezpieczny i dyspozycyjny blok klasy 200 MW. Energetyka 12/2019, 813-821.
• [3] Taler J., Węglowski B., Taler D., Sobota T., Dzierwa P., Trojan M., Madejski P., Pilarczyk M., Determination of start-up curves for a boiler with natural circulation based on the analysis of stress distribution in critical pressure components, Energy, 2015, 92, 153-159.
• [4] Taler J., Dzierwa P., Taler D., Harchut P., Optimization of the boiler start-up taking into account thermal stresses, Energy, 2015, 92, 160-170.
• [5] Kosman W., Rusin A., Preheating procedure for fast start-up of a steam turbine from a cold state, E3S Web Conf., 137 (2019) 01024, DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913701024.
• [6] Rusin A., Nowak G., Łukowicz H., Kosman W., Chmielniak T., Selecting optimal conditions for the turbine warm and hot start-up, E3S Web Conf., 137 (2019) 01025, DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913701025.
• [7] Rusin A., Wojaczek A., Tomala M., Analysis and management of operating risk created by turbine operation under flexible regimes, E3S Web Conf., 137 (2019) 01026, DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913701026.
• [8] Salij A., Stępień J. C., Performance of turbine condensers in power units of thermal systems (in Polish), Kaprint, Warsaw 2013.
• [9] Wang W., Zeng D., Liu J., Niu Y., Cui C., Feasibility analysis of changing turbine load in power plants using continuous condenser pressure adjustment, Energy 64 (2014) 533-540.
• [10] Laskowski R., Smyk A., Lewandowski J., Rusowicz A., Cooperation of a Steam Condenser with a Low-pressure Part of a Steam Turbine in Off-design Conditions, American Journal of Energy Research 3 (1), (2015) 13-18.
• [11] Laković, M. S., et.al., Impact of the cold end operating conditions on energy efficiency of the steam power plants, Thermal Science: Year 2010, Vol. 14, pp. S53-S66.
• [12] Syed Haider A., Aklilu Tesfamichael B., Suhaimi H., Effect of Low Pressure End Conditions on Steam Power Plant Performance, MATEC Web of Conferences, 13 (2014) 02010, DOI: https://doi.org/10.1051/matec-conf/20141302010.
• [13] Pattanayak L., Padhi B. N., Kodamasingh B., Thermal performance assessment of steam surface condenser, Case Studies in Thermal Engineering, Volume 14, 100484, September, 2019.
• [14] Tontu M., Performance analysis of a large-scale steam condenser used in a steam power plant, European Mechanical Science, 2020, DOI: 10.26701/ems.644733.
• [15] Gardzilewicz A., Błaszczyk A., Głuch J., Technical, economic and ecological aspects of regulation of cooling water in steam turbines of high power (in Polish), Archiwum Energetyki, Vol. XXXVIII, pp. 83-95, 2008.
• [16] Ganan J., Rahman Al-Kasir A., Gonzalez J.F., Macías A., Diaz M.A., Influence of cooling circulation water on the efficiency of a thermonuclear plant, Appl. Thermal Eng. Vol. 25, pp. 485-495, 2005.
• [17] Laskowski R., Smyk A., Lewandowski J., Rusowicz A., Grzebielec A., Selecting the cooling water mass flow rate for a power plant under variable load with entropy generation rate minimization, Energy, Vol. 107, pp. 725-733, 2016.
• [18] Żymełka P., Żyrkowski M., Bujalski M., Analysis of Coal-Fired Power Unit Operation in Reduced Minimum Safe Load Regime, Thermal Power Plants - New Trends and Recent Developments, Paweł Madejski, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.72954. Available from: https://www.intechopen.com/books/thermal-power-plants-new-trends-and-recent-developments/analysis-of-coal-fired-powerunit-operation-in-reduced-minimum-safeload-regime.
• [19] Laskowski R., Smyk A., Rusowicz A., Grzebielec A., Dobór strumienia masy wody chłodzącej przy zmiennym obciążeniu dla bloku 200 MW, Rynek Energii 3(148), 2020, pp. 41-46.
• [20] Jóźwiak M. Analiza wpływu parametrów wody chłodzącej skraplacza na efektywność energetyczną upustowo-kondensacyjnej turbiny parowej. Rozprawa doktorska, Politechnika Poznańska 2020.
• [21] EBSILON Professional, https://www.steagsystemtechnologies.com/en/products/, ebsilon-professional, 2015.
• [22] Fujii, T., Research Problems for Improving the Performance of Power Plant Condensers, Proceedings, Engineering Foundation Conference on Condensation and Condenser Design, St. Augustine, Fla., USA, pp. 487-498, 1993.
• [23] Malin, M. R., Modelling Flow in an Experimental Marine Condenser, Int. Comm. Heat Transfer, Vol. 24, pp. 597-608, 1997.
• [24] Roy, R. P., et al., A Computational Model of a Power Plant Steam Condenser, Journal of Energy Resources Technology, Vol. 123, pp. 81-91, 2001.
• [25] Zeng H., Meng J., Li Z., Numerical study of a power plant condenser tube arrangement, Applied Thermal Engineering, 2012, 40, 294-303.
• [26] Rusowicz, A., et al., The Numerical and Experimental Study of Two Passes Power Plant Condenser, Thermal Science, Vol. 21, pp. 353-36, 2017.
• [27] Mirzabeygi P., Zhang C., Three-dimensional numerical model for the two-phase flow and heat transfer in condensers, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 81, 2015, Pages 618-637.
• [28] Laskowski R., Rusowicz A., Smyk A., Verification of the condenser tubes diameter based on the minimization of entropy generation, Rynek Energii, 2015, 1(116), 71-75.
• [29] Laskowski R., Smyk A., Rusowicz A., Grzebielec A., Determining the Optimum Inner Diameter of Condenser Tubes Based on Thermodynamic Objective Functions and an Economic Analysis, Entropy, 2016, 18(12), 444.
• [30] Salij A., Stępień J. C., Performance of turbine condensers in power units of thermal systems (in Polish), Kaprint, Warsaw 2013.
• [31] HEI Standards for Steam Surface Condensers, 11th ed., Heat Exchange Institute, Cleveland, 2012.
• [32] Wróblewski W., Dykas S., Rulik S., Selection of the cooling system configuration for an ultra-critical coal-fired power plant, Energy Conversion and Management, Volume 76, December 2013, Pages 554-560.
• [33] Laskowski R., Smyk A. Uproszczony model skraplacza energetycznego w zmienionych warunkach pracy INSTAL, 3/2019, s. 7-11.
• [34] Laskowski R., Smyk A. Modernizacja skraplacza bloku energetycznego. INSTAL 1/2020, s. 19-23. DOI 10.36119/15.2020.11.3.
• [35] Bejan A. Entropy generation minimization: The new thermodynamics of finite size devices and finite time processes. J. Appl. Phys. 1996, 79, 1191-1218

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)