Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Warunki pracy niektórych elementów kotłów parowych

Zbroińska-Szczechura Ewa, Dobosiewicz Jerzy, Rauszer Andrzej

Energetyka

|

2021

|

nr 9

622--628

PL

Diagnostyka mająca na celu przedłużanie czasu eksploatacji kotłów energetycznych jak również okresów międzyremontowych, przy zapewnieniu bezpieczeństwa i dyspozycyjności, powinna uwzględniać zróżnicowane warunki eksploatacji ich poszczególnych elementów. Wieloletnie doświadczenie wynikające z prowadzenia badań diagnostycznych i poawaryjnych pozwoliły ustalić, które elementy kotłów mają decydujące znaczenie dla ich dyspozycyjności i jakie metody badawcze należy zastosować, aby oceny stanu technicznego posiadały odpowiednią jakość.

EN

Diagnostics aimed at extending the operation time of power boilers as well as periods between overhauls, while ensuring safety and availability, should take into account the various operating conditions of their individual components. Many years of experience resulting from carrying out diagnostic and post-failure tests allowed to determine which elements of the boilers are decisive for their availability and which test methods should be used in order to assess the technical condition of the appropriate quality.

2

Uszkodzenia różnoimiennych złącz spawanych w elementach przegrzewacza pary kotła na parametry nadkrytyczne

Staszełek Kamil, Sobczyszyn Adrian, Brunné krzysztof

Energetyka

|

2021

|

nr 9

615--617

PL

Coraz wyższe wymagania stawianie urządzeniom pracującym w energetyce węglowej bezpośrednio przekładają się na konieczność poszukiwania i wdrażania nowych, często bardzo wyrafinowanych rozwiązań technologicznych. W obszarze materiałowym jest to realizowane m.in. poprzez zastosowanie nowoczesnych gatunków stali, które dzięki swoim charakterystycznym własnościom mogą zostać lepiej dopasowane do lokalnych warunków pracy na przykład przegrzewaczy pary. Takie rozwiązanie nieraz jednak wymaga łączenia różniących się od siebie materiałów, co przy zastosowaniu nieodpowiedniej technologii spawania lub błędach w trakcie samego spawania, może prowadzić do osłabienia złącza, a w przyszłości do awarii. Przedstawiono wyniki badań uszkodzonego złącza spawanego łączącego stal martenzytyczną P91 (X10CrMoVNb9-10) ze stalą austenityczną TP347-HFG (X6CrNiNb18-10) oraz określono przyczyny powstania tego uszkodzenia.

EN

Increasingly higher requirements for equipment operating in the coal-based power sector make it necessary to search for and implement new, often very sophisticated, technological solutions. In the area of materials, it is implemented, among others, by the use of modern steel grades, which, thanks to their characteristic properties, can be better adapted to local operating conditions, e.g. steam superheaters. Such a solution, however. sometimes requires joining weakening and in the future to failure. The paper presents the results of examinations of a damaged welded joint connecting martensitic steel P91 (X10CrMoVNb9-10) with austenic steel TP347-HFG (X6CrNiNb18-10) and the causes of this damage were determined.

3

Simulation Analysis of Fuel Mixture Influence on the Effects of Operation of Selected Steam Boilers in Municipal Districts

Wójcicka-Migasiuk Dorota, Paśnikowska-Łukaszuk Magdalena

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 10

54--62

EN

The paper describes a system of steam boilers with the main attention drawn to the selected aspects of their operations in municipal district heating. The presented fuel characteristics show the characteristic factors in the described processes. The analysis reflects the simulations of fuel mixtures and their results in relation to the energy conversion processes in environmental aspects. Some considerations underline the results that have influence on the decisions pertaining to mixture composition. The paper presents comparative graphs and results in absolute terms. The conclusions are formulated taking into account the environmental effects, in particular localization of system elements and addresses the possible solution options to improve fuel mixtures and develop system efficiency.

4

Wykorzystanie sond rezystancyjnych w diagnostyce korozji wysokotemperaturowej

Hardy T.

Instal

|

2018

|

nr 12

11--14

PL

Jednym z istotnych, niepożądanych efektów stosowania metod pierwotnych do obniżania emisji NOx z kotłów parowych jest intensyfikacja procesu korozji wysokotemperaturowej, co ma związek z wytwarzaniem w części komory paleniskowej, redukcyjnej atmosfery gazowej. Od wielu lat prowadzone są w kraju prace nad rozwojem niedrogiego systemu diagnostycznego do określania bieżącego stopnia zagrożenia korozją powierzchni ścian parowników, bazującego na ciągłej kontroli składu spalin w warstwie przyściennej paleniska. Jednym z elementów ułatwiających weryfikację poprawności wskazań takiego systemu mogą stać się rezystancyjne sondy korozyjne pracujące w trybie on-line. W pracy przedstawiono wyniki badań z wykorzystaniem prototypowych rezystancyjnych sond pomiarowych realizowanych w kotłach pyłowych.

EN

Increasing the high-temperature corrosion rate of evaporator tubes is one of the most important side effects of using primary methods to reduce NOx emissions from steam boilers. The effectiveness of low-emission combustion techniques is associated with the production of a reducing gas atmosphere in the part of the boiler’s furnace. Works on the development of an inexpensive diagnostic system to determine the current level of corrosion risk of evaporator walls has been carried out for many years in Poland. This system would be based on continuous control of the flue gas composition in the boundary layer of the furnace. One of the tools that could enable verification of the correctness of indications of such a system could become on-line corrosion probes. The paper presents the results of research using prototype resistive probes placed in lignite-fired boiler.

5

Determining the thickness of the boiler scale in the pipe of a heat exchanger based on the solution of the inverse problem

Joachimiak M., Bartoszewicz J., Ciałkowski M.

Journal of Mechanical and Transport Engineering

|

2017

|

Vol. 69, No. 4

31--45

EN

The temperature inside the heat exchanger pipe in a steam boiler was subjected to analysis. Heating of the pipe with and without the scale was considered. A calculation model was presented describing the inverse problem of a geometrical type. It allows determining the thickness of the boiler scale based on the measurements of the temperature inside the pipe and the heat flow density on t he outer wall of the heat exchanger pipe. The paper analyzes the sensitivity of the obtained temperature distributions in the pipe and in the scale. The temperature measurement error, the inaccuracy of the thermocouple fitting and the measurement error of the heat flow density on the pipe outer wall were taken into account. The thickness of the boiler scale was determined depending on its properties and thermal load of the exchanger element. The calculations were performed for the scales of the heat conductance λ from 0.3 to 1 W/mK. The proposed calculation model corresponds to a nonlinear problem, in which the change of the heat conductance coefficient was taken into account depending on the temperature.

PL

W artykule zanalizowano rozkład temperatury w rurze wymiennika ciepła kotła parowego. Uwzględniono nagrzewanie rury z kamieniem kotłowym oraz bez osadu. Przedstawiono model obliczeniowy opisujący rozwiązanie zagadnienia odwrotnego typu geometrycznego. Pozwala on na wyznaczenie grubości kamienia kotłowego na podstawie pomiaru temperatury w rurze oraz gęstości strumienia ciepła na ściance zewnętrznej rury wymiennika ciepła. Zanalizowano wrażliwość uzyskiwanych rozkładów temperatury w rurze i kamieniu. Uwzględniono błąd pomiaru temperatury, niedokładność zabudowy termoelementu oraz błąd pomiaru gęstości strumienia ciepła na ściance zewnętrznej rury. Wyznaczono grubość kamienia kotłowego w zależności od jego właściwości oraz obciążenia cieplnego elementu wymiennika. Obliczenia wykonano dla kamieni o współczynniku przewodzenia ciepła λ od 0.3 do 1 W/mK. Zaproponowany model obliczeniowy odpowiada również zagadnieniu nieliniowemu, w którym uwzględniono zmianę współczynnika przewodzenia ciepła w zależności od temperatury.

6

Wpływ proporcji paliw stosowanych w kotłach parowych na sprawność odpylania gazów odlotowych w elektrofiltrach

Radomiak H., Musiał D., Zajemska M., Szczepański K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 5

221--224

PL

W artykule określono zależności występujące pomiędzy doborem paliwa, jakością spalania, sprawnością kotłów a zdolnością elektrofiltrów do ograniczenia zanieczyszczeń. Wskazano kierunki działań, aby przy dostatecznie wysokiej produkcji pary z kotłów i wysokiej ich sprawności uzyskać należyte warunki ekologiczne.

EN

The article specifies the relationships that exist between the choice of fuel, the quality of combustion, the efficiency of boilers and the ability of electrostatic precipitators to reduce pollution. The direction of action has been indicated so that, with sufficiently high production of boiler steam and high efficiency, appropriate environmental conditions are achieved.

7

Projekt modernizacji kotłowni parowej dla zakładu przemysłowego

Nygard A., Urbaniak R., Rojewski R.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2017

|

R. 18, nr 12

1176--1181, CD

PL

W artykule przedstawiono projekt kotłowni parowej dla zakładu przemysłowego. Pierwszą część artykułu stanowi bilans zapotrzebowania na ciepło w zakładzie. W tym celu przeanalizowano pomiary przepływu pary do budynków produkcyjnych. Dodatkowo aby wyznaczyć całkowite obciążenie kotłów obliczono ilość pary dodatkowej zużywanej na potrzeby własne. Pozwoliło to na dobranie odpowiedniej wydajności kotłów parowych do modernizowanej kotłowni. Aby zwiększyć sprawność instalacji zaproponowano zastosowanie urządzeń wykorzystujących ciepło spalin: ekonomizerów. Wymienniki te postanowiono zainstalować szeregowo, tak aby odzysk spalin był dwustopniowy. Przy znanych parametrach wody stosowanej w kotłowni oraz spalin określono możliwe zyski energetyczne. Uwzględniono również konsekwencje wynikające z zastosowania tych wymienników. Powołując się na pomiary zapotrzebowania na ciepło w postaci gorącej wody wykonano obliczenia pokazujące sens ekonomiczny wytwarzana pary w zakładowej kotłowni, a także dobrano kocioł wodny wysokotemperaturowy.

EN

This article is a steam boiler design for an industrial plant. First part of the article is the balance of the heat demand in the plant was drawn up. Steam flow measurements have been analysed for manufacturing buildings in the past three years. To calculate the total boiler load, the amount of extra steam consumed for own consumption was calculated. This allowed to choose the appropriate capacity of steam boilers for the modernized boiler room. In order to improve the efficiency of the installation it was proposed to use exhaust gas heaters: economizers. These heat exchangers were installed in series so that the exhaust gas recovery was in two stages. With known parameters of water used in the boiler room and flue gas, the potential energy gains were determined. The consequences of using these exchangers are also taken into account. Based on the measurement of heat demand in the form of hot water, calculations showing the economic sense of the steam produced in the company's boiler house were made and a high temperature water boiler was selected.

8

A tool for on-line control of high-temperature corrosion hazard in steam boilers

Hardy T., Kakietek S., Janda T.

Archivum Combustionis

|

2017

|

Vol. 37 nr 2

107--118

EN

High temperature (low oxygen) corrosion processes in coal-fired boilers are intensified primarily by the use of low-emission (NOx) combustion techniques, that are associated with production of a reducing gas atmosphere near evaporator walls. For over 10 years a diagnostic system for corrosion risks determination was developed, based on continuous measurement of the composition of the flue gas in the boundary layer and artificial intelligence techniques. This paper presents the experience with the implementation of such a diagnostic system on the OP-230 hard coal fired boiler to identify the corrosion hazard of one of the evaporator walls. The obtained results indicate that it is possible to significantly simplify the measuring system by reducing the number of measurement points on the boiler wall which reduces costs of installation and exploitation. This is possible through the use of neural networks to visualize the measurement results. Comparisons of the O2 and CO concentration maps in the boundary layer obtained from measurements at 26 measurement points and results from the Rachel software based on neural network performance and 5-point measurement showed a high compatibility of obtained results. At present, on-line electrical resistance corrosion probes are included in the monitoring system to allow an assessment of the actual corrosion rate of entire evaporator tubes.

9

Obniżenie emisji tlenków azotu z kotłów DKVR

Szkarowski A., Janta-Lipińska S., Gawin R.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 1

565--578

PL

Standardowe bilansowe próby kotła pokazują, że maksymalną jego sprawność notuje się przy zauważalnej niezupełności spalania. Tlenki azotu, które powstają w maksymalnej temperaturze, czyli przy braku chemicznej niezupełności spalania są substancjami o wiele bardziej toksycznymi niż np. tlenek węgla. Z tego też powodu zespół autorów podjął się opracowania i wdrożenia środków mających na celu obniżenie emisji toksycznych tlenków azotu dla atmosfery na przykładzie kotła DKVR-20-13 z trzema palnikami gazowo-mazutowymi GMGB-5,6. Skomplikowany charakter tego zagadnienia powoduje konieczność jego indywidualnego rozwiązania w każdym konkretnym przypadku nastawiania kotła z uwzględnieniem charakterystyk i szczegółów wszystkich składowych urządzeń całego zespołu kotłowo-paleniskowego. Zasadniczym problemem, na który natknął się zespół autorów już w trakcie prowadzenia prac badawczych okazała się kwestia poziomu odniesienia względem, którego określane powinno być obniżenie emisji. Autorzy podjęli w związku z tym decyzję, żeby za taki poziom odniesienia przyjmować faktyczną maksymalną emisję, weryfikując ją uprzednio z maksymalną dopuszczalną emisją tlenków azotu dla omawianych typów urządzeń. W swojej pracy autorzy przedstawili i przeanalizowali szereg wariantów służących zmniejszeniu emisji tlenków azotu do atmosfery. Wśród analizowanych sposobów znalazła się m.in. recyrkulacja spalin, wtrysk pary wodnej oraz inwentaryzacja kotłowni. Wstępna analiza teoretyczna a także doświadczenie zespołu badawczego pozwoliło polecić jako efektywną metodę zmniejszenia emisji tlenków azotu dla kotłów DKVR pracujących w trybie przemysłowo-grzewczym: metodę wtryskiwania pary do strefy spalania lub recyrkulację spalin. Pożądany efekt to co najmniej 30% obniżenie emisji tlenków azotu. Uzyskane przez autorów wyniki emisji NOx zaprezentowane zostały w pracy w dwojaki sposób: w przeliczeniu na masową emisję tlenków azotu (rys. 1) oraz jako wartość obiektywna w przeliczeniu na α = 1 (rys. 2). W trakcie prowadzonej analizy uwzględniano trzy poziomy ewentualnego wpływu emisji ze spalinami kotłów na zanieczyszczenie atmosfery, co uwzględniono i przedstawiono na rysunku 1. Zestawienie głównych mierzonych i obliczanych wartości, które charakteryzują działanie kotła zestawiono w tabeli 1. W niniejszej publikacji ponadto określone zostały faktyczne poziomy emisji tlenków azotu dla kotłów w stanie eksploatacyjnym a także opracowany został a następnie wdrożony układ zmniejszenia emisji NOX metodą wtryskiwania pary. Dodatkowo autorom udało się określić optymalny tryb pracy systemu zmniejszenia emisji, który pozwolił osiągnąć wymagane zakładane na wstępie 30% zmniejszenie. Zalecany w praktyce tryb pracy kotłów z włączonym systemem zmniejszenia emisji tlenków azotu nie powoduje obniżenia sprawności samego zespołu kotłowego.

EN

The standard sample balance of the boiler showed that the maximum efficiency has been observed in noticeable incompleteness of combustion. The nitrogen oxides which are formed at the highest temperature that is in the absence of chemical incompleteness of combustion are substances that are much more toxic than eg. carbon monoxide. For this reason the team of authors undertook the development and implementation of measures to the reduction of toxic emissions of nitrogen oxides to the atmosphere using boiler DKVR-20-13 with three gas/fuel oil burners GMGB-5.6. The complicated nature of the issue makes it necessary to have an individual solution in each case, in relation to the adjustment of the boiler, taking into account the characteristics and details of all components of the whole boiler-furnace mechanism. The principal problem which was encountered by a team of authors already in the process of conducting research turned out to be a matter of respect to a reference level, which should be referred to the reduction in emissions. The authors have therefore decided to be the reference for the actual take maximum emissions, verifying it previously with a maximum nitrogen oxide emission for these types of devices. In their paper the authors presented and analyzed a number of options to reduce emissions of nitrogen oxides into the atmosphere. Among the methods which were analyzed among others exhaust gas recirculation, injection of steam and boiler room inventory. Preliminary analysis of theoretical as well as experience has allowed the research team to recommend as an effective way to reduce emissions of nitrogen oxides DKVR for boilers operating in industrial and heating mode: a method of injecting steam into the combustion zone or flue gas recirculation. The desired effect is at least 30% reduction in nitrogen oxide emissions. The results obtained by the authors of the NO emission results were presented at work in two ways: in terms of mass emissions of nitrogen oxides (Figure 1) and as an objective value per at alpha = 1 (Figure 2). In the course of their analysis takes into consideration three levels the possible impact of emissions from the flue gas boilers atmospheric pollution, which take into account and are shown in Figure 1. Selection of the main measured or calculated values that characterize the operation of the boiler are summarized in Table 1. This publication also sets forth the actual levels of emissions of nitrogen oxides for boiler in operating condition and has been developed and then implemented the system to reduce emissions NOx using steam injection. In addition, the authors were able to determine the optimal mode of operation of the system to reduce emissions, which helped achieve the required, presupposed a 30% decrease. Recommended in practice mode enabled system boilers to reduce emissions of nitrogen oxides does not reduce the efficiency of the boiler.

10

Wykorzystanie analizy awaryjności do zwiększania dokładności prognozowania trwałości rur powierzchni ogrzewalnych oraz poprawy dyspozycyjności kotłów

Trzeszczyński J.

Energetyka

|

2015

|

nr 11

748--754

PL

Nieszczelności rur powierzchni ogrzewalnych kotłów parowych w największym stopniu wpływają na dyspozycyjność bloków energetycznych. Prowadzą do utraty produkcji i są źródłem kosztów napraw oraz usuwania skutków awarii. Awaria to jednak także możliwe źródło informacji i wiedzy, które można wykorzystać do poprawy jakości oceny bieżącego stanu technicznego jak również prognozy trwałości. W artykule opisano takie podejście, które wspierane software’owo może być szczególnie atrakcyjne przy przedłużaniu eksploatacji bloków energetycznych przeznaczonych do pracy regulacyjnej.

EN

Damages of heating surface tubes in steam boilers have the greatest impact on availability of power units. They lead to the loss of production and are a source of repair costs and failure recovery. But failure is also a possible source of information and knowledge, which may be used to improve the quality of assessment and lifetime prediction. In the paper there is shown such kind of attitude, which – when supported by proper software – may be particularly attractive for extending the lifetime of power units directed to operation in cycle load.

11

Analysis of Superheater Work Under Creep Conditions

Duda P., Felkowski Ł.

Acta Energetica

|

2015

|

nr 1

46--56

EN

The aim of this article is work modelling of superheater SH3. It is made of the austenitic stainless steel Super 304H. Its design temperature T is 604 C, and the design pressure P acting on the inner surface of the pipes is 284 bar. The high temperature is the reason of the superheater work under creep conditions. In this article calculations of the optimally mounted coil superheater SH3 are presented. The calculations are carried out first on the basis of the applicable European standards and with the help of the Auto Pipe program. Then, calculations are performed using the ANSYS program based on conducted creep tests and proposed creep equation. The coefficients in creep equation are determined based on the research conducted at the Instytut Metalurgii Żelaza in Gliwice. The model approximates the creep strain as the function of time and stress and this function is presented in the form of a three-dimensional surface . The results of calculations by both methods will be compared and conclusions will be presented. The performed analyzes can estimate the superheater coil remnant life and the usage after the selected time of its operation.

PL

Celem artykułu jest modelowanie pracy wężownicy przegrzewacza pary SH3. Wykonany jest on ze stali austenitycznej Super 304H. Temperatura obliczeniowa T przegrzewacza SH3 to 604oC, zaś ciśnienie obliczeniowe P, działające na wewnętrzną powierzchnię rur, wynosi 284 bary. Wysoka temperatura pracy sprawia, że przegrzewacz pracuje w warunkach pełzania. W artykule zostaną przedstawione obliczenia wytrzymałościowe dla optymalnie zamocowanej wężownicy przegrzewacza pary SH3. Obliczenia będą prowadzone najpierw na podstawie obowiązujących norm europejskich i za pomocą programu Auto Pipe. Następnie zostanie przedstawione modelowanie pracy wężownicy przegrzewacza przy wykorzystaniu programu ANSYS na podstawie przeprowadzonych prób pełzania i proponowanego równania pełzania. Współczynniki w równaniu są wyznaczone na podstawie badań przeprowadzonych w Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach. Opracowany model aproksymujący odkształcenia pełzania w zależności od czasu i naprężeń będzie pokazany w postaci trójwymiarowej powierzchni. Przedstawione zostanie porównanie wyników uzyskanych z obu metod oraz wynikające z tego porównania wnioski. Przeprowadzone analizy pozwolą na oszacowanie czasu pracy rur przegrzewacza oraz określenie jego zużycia dla wybranego czasu eksploatacji.

12

Analiza cieplno-wytrzymałościowa rozruchu kotła parowego na przykładzie kotła OP-650

Pilarczyk M., Węglowski B.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2014

|

z. 86 [290], nr 1

67--78

PL

W artykule przedstawiono analizę typowego rozruchu kotła parowego OP-650. Omówiono zmiany w czasie ciśnienia oraz temperatur na zewnętrznej powierzchni walczaka i komory wylotowej pary świeżej. Wymienione parametry mierzono za pomocą systemu monitorującego SCADA. Na podstawie analizy odwrotnej przewodzenia ciepła określono temperaturę wewnętrznej powierzchni ścianek kotła. Dla otrzymanych zmian temperatury oraz ciśnienia możliwe było obliczenia obwodowych i zredukowanych naprężeń, które porównano z normami dotyczącymi projektowania grubościennych elementów ciśnieniowych. Określone wartości naprężeń obwodowych i zredukowanych były 2-5 razy niższe od wartości naprężeń dopuszczalnych. Na tej podstawie stwierdzono, że możliwe jest przyspieszenie rozruchu kotła OP-650.

EN

The paper presents the analysis of a typical start-up of power boiler OP-650. The time variations of pressure and wall temperatures measured on the outer surface of pressure elements (boiler drum, live steam outlet header) were discussed. These process parameters were obtained using SCADA monitoring system. Based on the solution of the inverse he at conduction problem the temperatures of the inner wall surface were determined. For the obtained temperature and pressure variations it was possible to calculate the circumferential and equivalent stresses that were compared with the design standards for the thick-walled pressure components. The determined circumferential and equivalent stresses values were 2 to 5 times lower than the allowable stresses. Based on the comparison it was concluded that there is the possibility of accelerated start-up procedure for boiler OP-650.

13

Chemiczne czyszczenie kotłów parowych nisko i średniociśnieniowych z osadów kamienia kotłowego i produktów korozji metodami tradycyjnymi i metodą on-line

Marjanowski J., Nalikowski A., Piotrzkowska A.

Instal

|

2013

|

nr 7/8

12--16

14

Uszkodzenie komory wylotowej kotła parowego

Klepacki F.

Energetyka

|

2013

|

nr 9

674--678

PL

Zaprezentowano rozmiar i charakter uszkodzenia komory wylotowej ostatniego stopnia przegrzewacza kotła parowego. Opisano proces niszczenia odpowiedzialny za powstałe uszkodzenie wraz z zobrazowaniem za pomocą obliczeń MES, przy założeniu rzeczywistych parametrów eksploatacyjnych komory. Omówiony przypadek jest wzorcowym przykładem negatywnego wpływu reżimu pracy bloku energetycznego przy częstych zmianach obciążenia, które mogą być niejednokrotnie groźniejsze niż tylko cykl odstawienia – uruchomienia.

EN

Presented is an extent and the character of a steam superheater last stage outlet chamber failure. Described is the destruction process responsible for the failure together with presentation made by means of FEM (finite-element method) calculations assuming the real operating parameters of the chamber. The discussed case is a model example of negative influence of a power unit operating regime characterized by frequent load changes which can many times be more dangerous than the startup/shutdown cycle only.

15

Determination of allowable fluid temperature during start-up operation of outlet header under the assumption of constant and temperature-dependent material properties

Rząsa D., Duda P.

Archives of Thermodynamics

|

2013

|

Vol. 34, no. 3

3--14

EN

Modern supercritical power plants operate at very high temperatures and pressures. Thus the construction elements are subjected to both high thermal and mechanical loads. As a result high stresses in those components are created. In order to operate safely, it is important to monitor stresses, especially during start-up and shut-down processes. The maximum stresses in the construction elements should not exceed the allowable stresses that are defined according to boiler regulations. It is important to find optimum operating parameters, that can assure safe heating and cooling processes. The optimum parameters define temperature and pressure histories that can keep the highest stresses within allowable limit and reduce operation time as much as possible. In this paper a new numerical method for determining optimum working fluid parameters is presented. In this method, properties of steel can be assumed as constant or temperature dependent. The constant value is taken usually at the average temperature of the operation cycle. For both cases optimal parameters are determined. Based on these parameters start-up operations for both cases are conducted. During entire processes stresses in the heated element are monitored. The results obtained are compared with German boiler regulations - Technische Regeln fur Dampfkessel 301.

16

Creep rate assessment in function of stress and temperature for P91 steel

Osocha P., Duda P.

Journal of Energy Science

|

2012

|

Vol. 1, nr 2

71--82

EN

Many coal-powered power stations uses equipment that have worked for over 20 years. Farther operation of the units involve large costs due to efficiency and reliability loss. Predicting the residual life of elements that have been in service for many years is especially important, when existing installations can not be replaced for economical or technological reasons. Accurate residual life assessment is the key for optimization of expenses due to unscheduled outages and unnecessary replacements. For power stations’ elements operating in high temperatures for very long time, understanding and mathematical description of creep phenomena is of utmost importance. It allows on FEM modeling of the elements behavior in time and assessment of worn degree. This paper presents methods for a creep strain and rate modeling. The main aim is to prepare an equation modeling creep rate of P91 steel in function of time, stress and temperature based on test data. For this reason, a creep phenomenon will be presented together with significant equations. Then, sample calculations, leading to the creep rate model establishment, will be performed. The paper finishes with the presentation of the equation describing the creep rate of P91 steel in dependence on time and stress and temperature.

17

Optymalizacja nagrzewania ciśnieniowych zbiorników grubościernych z otworami

Dzierwa P.

Energetyka

|

2012

|

nr 5

258-261

PL

Przedstawiona metoda optymalizacji nagrzewania może znaleźć zastosowanie do wyznaczania optymalnych przebiegów temperatury czynnika podczas nagrzewania walczaków kotłów parowych oraz zbiorników ciśnieniowych reaktorów jądrowych. Ze względu na wysokie naprężenia cieplne występujące w punkcie P2 na brzegu otworu, tj. w punkcie leżącym na brzegu otworu w przekroju poprzecznym walczaka, naprężenia te decydują o przebiegu nagrzewania optymalnego. Ściskające naprężenia cieplne w tym punkcie są w małym stopniu kompensowane przez naprężenia rozciągające pochodzące od ciśnienia. Dopuszczalne zmiany temperatury czynnika w czasie nagrzewania zbiorników grubościennych powinny być wyznaczane z uwagi na naprężenia w punkcie P2.

EN

Presented is a method for determining time-optimum medium temperature changes. The heating of pressure elements will be conducted in such way, that the circumferential stresses caused by pressure and fluid temperature variations at the edge of the opening and the point of stress concentration would not exceed the allowable values. The optimum fluid temperature changes assume a ramp form. It is possible to increase the fluid temperature stepwise at the beginning of the heating process and then increase the fluid temperature with the constant rate. Allowing stepwise fluid temperature increase at the beginning of heating ensures that heating time of a thick-walled component is shorter than the heating time resulting from calculations according to the EN 12952-3 European Standard.

18

Metody pomiaru obciążenia cieplnego komór paleniskowych kotłów parowych

Kowal A., Taler D.

Energetyka

|

2012

|

nr 7

358-362

PL

Pomiar obciążenia cieplnego za pomocą pomiaru temperatury w trzech punktach rury ekranowej jest utrudniony w praktycznej realizacji ze względu na wyznaczanie współczynnika wnikania ciepła na wewnętrznej powierzchni rury ekranowej. Istotnie wpływa on na mierzoną temperaturę czoła rury i środka płetwy oraz na różnicę temperatury między czołem rury ekranowej i środkiem płetwy. Mimośrodowe wstawki termometryczne, jako narzędzie do pomiaru obciążenia cieplnego, wydają się bardziej odpowiednie ze względu na możliwość zamontowania kilku termoelementów w strefie poddanej największym obciążeniom cieplnym. Ze względu na niewielkie odstępstwo od geometrii ekranu, mimośrodowe wstawki termometryczne zanieczyszczają się podobnie jak rury ekranowe. Mierniki Gardona są bardzo wrażliwe na nierównomierne zanieczyszczenie czujnika (krążka) pomiarowego i wyznaczane za pomocą tych mierników obciążenie cieplne może być obarczone dużym błędem.

EN

The measurement of a heat load in the way of temperature measurement in three points of a waterwall tube is not so easy for practical realization because of determination of the heat transfer coefficient on an inner surface of the waterwall tube. It has a considerable impact on the measured temperature of the tube end face and the centre of the fin as well as on the temperature difference between the tube end face and the fin centre. Eccentric thermometric inserts as the heat load measurement tools seem to be more suitable because of the possibility to install several thermoelements in the zone subject to the biggest heat load. As the inserts do not perfectly fit to the waterwall tube shape they get dirty in the same way as the waterwall tubes do. Gardon meters are very sensitive to the non-uniform dirtying of the measuring sensors (discs) so the heat load determined by them can be burdened with a big error.

19

Analiza możliwości obniżenia minimum technicznego kotłów parowych na podstawie przeprowadzonych badań

Zamorowski K.

Energetyka

|

2012

|

nr 10

631-635

PL

Przedstawiono podstawowe zagadnienia związane z obniżaniem minimum technicznego kotłów parowych w celu dostosowania ich wydajności do zmniejszonych potrzeb sieci ciepłowniczej. W analizie możliwości obniżenia dotychczasowego minimum technicznego kotłów uwzględniono następujące warunki: zachowanie bezpieczeństwa pracy części ciśnieniowej, stabilności spalania w komorze paleniskowej i niezbędnych parametrów pracy kotła, a także dostosowanie zakresu regulacyjności urządzeń pomocniczych oraz instalacji współpracujących. Omówiono je na przykładzie wybranych wyników badań i analiz wykonanych przez Energopomiar, w szczególności dla kotłów OP-140, OP-230 i OP-430, również kotła współpracującego z instalacją odsiarczania spalin.

EN

Presented are basic problems connected with reduction of steam boilers technical minimum with the aim to adapt their capacity to the reduced demand from a heating system. In the analysis of the possibility to reduce the hitherto existing boiler technical minimum, the following conditions are considered: maintaining of the work salety of the pressure part, stability of combustion in the combustion chamber and of the essential boiler operation parameters, and also adaptation of control range of auxiliaries and cooperating installations. All these problems are discussed on the examples of selected research and analyses results carried out by Energopomiar, especially for OP-140, OP-230 and OP-430 boilers as well as for a boiler cooperating with the flue gas desulphurization installation.

20

A new method for optimum heating of pressure components in supercritical steam power blocks

Rząsa D., Duda P.

Archives of Thermodynamics

|

2012

|

Vol. 33, no. 3

133-145

EN

One of the major concerns of the power energy industries is a proper operation of steam power blocks. Pressurized working medium and high temperature cause very high stresses in the construction elements such as collectors, separators or steam valves. They are exposed to sudden temperature and pressure changes that cause high stresses at certain points. Additionally, the cyclic character of loading causes material fatigue, known as low-cyclic fatigue, which may lead to the formation of fracture. Thus, methodologies offered by many companies should ensure reliable and safe operation of steam power blocks. The advanced numerical solutions for determining time-optimum medium temperature changes are presented. They are based on Levenberg-Marquardt and nonlinear programming by quadratic Lagrangian methods. The methods allow us to find parameters for start-up and shut-down operation that can reduce total stresses to limits governed by European regulations. Furthermore, the heating and cooling operations are conducted in a shortest time possible.