W pracy przedstawiono wyniki analiz stanu wytężenia materiału wybranych węzłów konstrukcyjnych komór przegrzewacza z zastosowaniem metod numerycznych. W badaniach modelowych uwzględniono ustalone warunki pracy kotła energetycznego oraz warunki nieustalone związane z rozruchem lub odstawianiem obiektu. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że główną przyczyną niszczenia komór przegrzewaczy pary prowadzącą do powstawania pęknięć są szoki termiczne wywołane przez gwałtowne schładzanie ich wewnętrznej powierzchni. Naprężenia wywołane szokiem termicznym osiągają maksymalne wartości na wewnętrznych powierzchniach otworów oraz w strefie mostków osiągają wartość granicy plastyczności materiału komory. Lokalne przekroczenie granicy plastyczności w warunkach cyklicznych zmian temperatury prowadzi do pękania materiału w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego o charakterze małocyklowym.
EN
This paper presents the results of the effort state analyses performed by means of numerical methods, regarding the material of superheater chambers' constructional systems. The model research took into account both steady conditions of a power boiler operation and unsteady conditions connected with the unit start-up and shut-down. It was found that the primary reason for valve chambers' damage, leading to the occurrence of cracks, are thermal shocks induced by abrupt cooling of their inner surfaces. Stresses induced by thermal shock reach their maximum values on the inner surfaces of holes and in the area of bridges, exceeding the chamber material's yield point. Where cyclic temperature changes take place, the local exceeding of the yield point leads to cracking of the material in low-cycle thermomechanical fatigue conditions.
W nowoczesnych kotłach charakteryzujących się wysokimi parametrami pary poszczególne stopnie przegrzewaczy jak również biegi wykonane są z różnych gatunków stali. Ceny stali zarówno nisko- jak i wysokostopowych są wysokie, a zatem rury każdego biegu przegrzewacza opłaca się wykonywać z różnych gatunków stali. Aby dobrać odpowiednią stal na dany bieg niezbędne jest dokładne wyznaczenie maksymalnej temperatury ścianki rury na wylocie z danego biegu. W niniejszej pracy przedstawione zostanie wyznaczanie ustalonego i nieustalonego rozkładu temperatury w rurach o przekroju poprzecznym „podwójna omega” stosowanych na przegrzewacze w niektórych kotłach fluidalnych. Zastosowanie rur o tak złożonym kształcie przekroju poprzecznego umożliwia zbudowanie grodzi o gładkich powierzchniach bocznych, które są usytuowane w górnej części komory paleniskowej. Dzięki temu unika się erozji rur przegrzewaczy, a także odkładania się żużla i popiołu w przestrzeniach między sąsiednimi rurami.
EN
Transient temperature distributions in tubes of platen superheaters were calculated using the control-volume finite-element method. The three-pass platen superheater is located at the upper part of the combustion chamber of the CFB boiler. Each superheater pass is made of the different low-alloy steel.
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.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.