Projektowanie, eksploatacja i monitorowanie kotłów o parametrach nadkrytycznych

• Autorzy: Taler J. , Dzierwa P. , Trojan M.

Warianty tytułu

EN

Design, operation and monitoring of boilers with supercritical parameters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Omówione zostały wybrane zagadnienia występujące w obliczeniach, projektowaniu i eksploatacji dużych kotłów energetycznych. Dużo uwagi poświęcono problemom przepływowo - cieplnym występującym w komorach paleni-skowych kotłów nadkrytycznych ze spiralnym i pionowym orurowaniem ścian. Porównano przebiegi rozruchów kotłów walczakowych z obiegiem naturalnym z rozruchami kotłów nadkrytycznych. Przedstawiono nową metodę optymalizacji nagrzewania grubościennych elementów kotłów z uwagi na naprężenia cieplne dopuszczającą skokowy wzrost temperatury czynnika na początku rozruchu. Dzięki dopuszczeniu skokowych zmian temperatury czynnika na początku rozruchu można znacznie skrócić czas rozruchu kotła, co z kolei pociąga za sobą znaczne zmniejszenie strat rozruchowych. Przedstawiono metodę obliczania rozkładów temperatury pary spalin oraz ścianek rur w przegrzewaczach o złożonych układach przepływowych, która może być stosowana w przegrzewaczach o konstrukcji wiszącej lub leżącej w kotłach pod- i nadkrytycznych. Przedstawiono przykład zastosowania opracowanej metody do analizy wpływu nierównomierności temperatury spalin na szerokości komory paleniskowej na rozkład temperatury pary w przegrzewaczu. Przeanalizowano również wpływ osadu na wewnętrznych powierzchniach rur przegrzewaczy na temperaturę pary i rur przegrzewaczy. Zaproponowano układ monitorowania eksploatacji kotła o ciśnieniu nadkrytycznym.

EN

Selected issues occurring in the calculation, design and operation of large boilers were presented. Much attention was paid to thermal-hydraulic problems encountered in the combustion chambers supercritical boilers with spiral and vertical wall piping. Start-ups of drum boilers with natural circulation were compared with start-ups of supercritical boilers. A new method to optimize heating thick-walled components of boilers was presented. By allowing abrupt changes in fluid temperature at the beginning of the start-up, start-up time and heat losses can be significantly reduced. A new method for calculating the steam, flue gas and tube wall temperature distribution in the superheaters with complex flow arrangement was presented. The method can be used for calculating hanging or lying superheaters in the sub- and supercritical boilers. An example of the application of this method to analyze the impact of the flue gas temperature non-uniformity across the width of the combustion chamber on the steam temperature distribution was presented. The effect of the scale deposits on the inner surfaces of the superheater tubes on the steam and tube wall temperatures was also examined. A computer system for monitoring operation of supercritical boilers was proposed.

Słowa kluczowe

PL

kotły nadkrytyczne; przegrzewacze pary; rozruch kotła; optymalizacja nagrzewania

EN

supercritical boilers; steam superheater; boiler start-up; optimization of heating

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 5
• Strony: 34--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Taler J.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Wydział Mechaniczny Politechniki Krakowskiej

autor

Dzierwa P.

autor

Trojan M.

Bibliografia

• [1] Taler J. (redaktor): Procesy cieplne i przepływowe w dużych kotłach energetycznych. Modelowanie i monitoring. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011.
• [2] Spliethoff H.: Power Generation from Solid Fuels, Springer, Berlin 2010.
• [3] Rayaprolu K.: Boilers for Power and Process, CRC Press. Taylor & Francis Group, Boca Raton 2009.
• [4] http://www.energy.siemens.com
• [5] Goidich S. J., Docherty R. J., Melzer K. P.: World 1st in West Virginia: Longview supercritical Benson vertical PC boiler. Modern Power Systems, 32(2012) No 4, 29-32.
• [6] Taler J. i inni: Monitorowanie cieplno wytrzymałościowe warunków pracy. Rozdział 6.2 str. 467-499 w książce „Procesy cieplne i przepływowe w dużych kotłach energetycznych”, PWN, Warszawa 2011.
• [7] Taler J., Duda P., Węglowski B.: Thermal-strength monitoring and remnant lifetime assessment of pressure components of power steam boilers. Rozdział 6 str. 253-338 w książce Edited by Chmielniak T. and Trela M. Diagnostics of New-Generation Thermal Power Plants, The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Science, Gdańsk 2008.
• [8] PN-EN 12952-3, Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze – Część 3: Konstrukcja i obliczenia części ciśnieniowych. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa 2004.
• [9] Dzierwa P., Taler J.: Optymalizacja nagrzewania ciśnieniowych zbiorników grubościennych z otworami. Energetyka 65 (2012) No. 5, 101-104.
• [10] Dzierwa P.: Wyznaczanie dopuszczalnych szybkości nagrzewania i ochładzania grubościennych elementów ciśnieniowych kotłów przy zastosowaniu teorii stanu quasi-stacjonarnego. Energetyka 61 (2012) No. 1, 601-606.
• [11] Dzierwa P.: Optimum heating of pressure components of complex shape. Chapter in: Encyclopedia of Thermal Stresses, ed. R. Hetnarski, Springer, Berlin 2013, (in print).
• [12] Taler J., Dzierwa P., Taler D., Optymalizacja nagrzewania i ochładzania grubościennych elementów kotłów. Rozdział 7 str. 584-648 w książce Procesy cieplne i przepływowe w dużych kotłach energetycznych, PWN, Warszawa 2011.
• [13] Taler J., Dzierwa P.: A new method for optimum heating of steam boiler pressure components. International Journal of Energy Research, 35 (2011), 897-908.
• [14] Taler J., Trojan M., Taler D.: Monitoring of ash fouling and internal scale deposits in pulverized coal fired boilers. Nova Science Publishers, INC., Hauppauge, USA, 2011, ISBN: 978-1-61122-043-8 2011.
• [15] Trojan M.: Wymiana ciepła w przegrzewaczu grodziowym z uwzględnieniem zanieczyszczeń popioło-wych. Energetyka, Numer 7 (684), 2011, 419 – 423.
• [16] Taler D., Trojan M., Taler J.: Mathematical modeling of cross_flow tube heat exchangers with the complex flow arrangement. Heat Transfer Engineering. An International Journal. Vol. 35 (2014) Issues 11-12 (praca przyjęta do druku).
• [17] Dzierwa P.: Pomiar lokalnego obciążenia cieplnego na ścianach komory paleniskowej kotła. Energetyka 2011, Rocznik 64, Numer 5 (682), 622-624.
• [18] Taler J., Taler D.: Measurement of heat flux and heat transfer coefficient. Chapter 1, in: Heat Flux: Processes. Measurement Techniques and Applications, Editors: Cirimele G. and D’elia M., Nova Science Publishers New York 2012, ISBN 978-1-61470-887-2, 1-104.
• [19] Taler J., Trojan M., Taler D.: Monitoring of Ash Fouling and Internal Scale in Pulverized Coal Fired Boilers. Nova Science Publishers, New York, USA 2011.