Identyfikacja stopnia zanieczyszczenia powierzchni ogrzewalnych kotła parowego

Transkrypt

1 POLITECHNIKA KRAKOWSKA IM. TADEUSZA KOŚCIUSZKI WYDZIAŁ MECHANICZNY Identyfkacja stopna zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych kotła parowego Marcn Trojan Praca doktorska pod kerunkem prof. dr hab. nż. Jana Talera Kraków 009

2 Sps treśc Wykaz ważnejszych oznaczeń.... Dotychczasowy stan zagadnena.... Cel zakres pracy Charakterystyka żużlowana ścan komory palenskowej kotła zaneczyszczana lotnym popołem powerzchn rur przegrzewacza Charakterystyka objawów zaneczyszczena ścan komory palenskowej kotła Charakterystyka objawów zaneczyszczena rur przegrzewacza Charakterystyka objawów jednoczesnego zaneczyszczena ścan komory palenskowej kotła rur przegrzewacza Oblczena ceplne komory palenskowej konwekcyjnych powerzchn ogrzewalnych kotła Oblczena komory palenskowej kotła Oblczena powerzchn konwekcyjnych kotła Oblczane współczynnka przenkana cepła Montorowane lokalnego stopna zaneczyszczena Sprawność kotła Sposób I wyznaczana strat Sposób II oblczana strat Model matematyczny parownka kotła Wyznaczane strumen masy powetrza, spaln palwa Strumeń masy palwa w warunkach ustalonej pracy kotła Wyznaczane strumena masy powetrza spaln Modelowane przegrzewaczy pary Równane blansu energ dla pary Równane blansu energ dla spaln Wyznaczane temperatury ścank Model matematyczny przegrzewacza grodzowego Model matematyczny festonu II Model matematyczny I stopna przegrzewacza pary Model matematyczny II stopna przegrzewacza pary Model matematyczny III stopna przegrzewacza pary Model matematyczny powerzchnowego schładzacza pary Model matematyczny wtryskowych schładzaczy pary I II... 89

3 0. Ocena stopna zaneczyszczena ścan komory palenskowej przegrzewaczy kotła Wyznaczane w trybe on-lne parametrów charakteryzujących stopeń zaneczyszczena ścan komory palenskowej kotła rur przegrzewacza Ocena lokalnego stopna zaneczyszczena ścan komory palenskowej kotła za pomocą wstawek termometrycznych Symulacja procesów zaneczyszczan ścan komory palenskowej przegrzewaczy Zalecena dotyczące częstotlwośc załączana zdmuchwaczy żużla popołu Wnosk uwag końcowe... 6 Lteratura... 8

4 Wykaz ważnejszych oznaczeń A pole powerzchn, m a współczynnk absorpcj, /m Bo c h stała Boltzmanna, cepło właścwe, J/(kgK) entalpa właścwa, J/kg k współczynnk przenkana cepła, W/(m K) M współczynnk charakteryzujący mejsce występowana maksymalnej temperatury płomena w komorze, m p Q masa, kg cśnene, Pa strumeń cepła, W q obcążene ceplne powerzchn ogrzewalnej, W/m r s s, s T t udzał objętoścowy składnka w meszanne zastępcza grubość promenującej warstwy gazu, m odpowedno prostopadła równoległa do kerunku przepływu spaln podzałka rozstawena rur, m temperatura, K czas, s

5 . Dotychczasowy stan zagadnena W przypadku opalana węglem, stosunkowo mała lość popołu powoduje problemy z odkładanem sę zaneczyszczeń na powerzchnach ogrzewalnych kotłów []. Żużel osady popołowe odkładają sę zazwyczaj na ścanach komory palenskowej oraz przegrzewaczach grodzowych. Zmusza to użytkownków kotłów do częstego oczyszczana ścan komór palenskowych rur przegrzewaczy. W przypadku kotła opalanego węglem brunatnym opsanego w pracy [] przegrzewacz grodzowy oczyszczany jest za pomocą zdmuchwaczy parowych od 4 do 5 razy w cągu jednego dna. Z ankety przeprowadzonej w elektrownach nemeckch [] wynka, że problem żużlowana ścan komór palenskowych kotłów zaneczyszczana popołem przegrzewaczy stanow poważny problem dla użytkownków kotłów. Analzowanych było 55 bloków energetycznych, w tym 56% kotłów opalanych węglem brunatnym oraz 4% węglem kamennym. Problem zaneczyszczana powerzchn ogrzewalnych nabrał jeszcze wększego znaczena z uwag na koneczność współ-spalana bomasy w kotłach energetycznych opalanych pyłem węglowym lub fludalnych. Zgodne ze zobowązanam przyjętym przez Polskę udzał energ ze źródeł odnawalnych pownen wynosć 0% w roku 05 [3]. Zobowązane to w chwl obecnej realzowane jest główne przez współ-spalane trocn, zrębków oraz odpadów z przemysłu drzewnego w kotłach opalanych pyłem węgla kamennego. Współ-spalane bomasy powoduje ne tylko przyspeszoną korozję rur kotła [4], ale także ntensyfkuje procesy zaneczyszczana powerzchn ogrzewalnych kotła [5]. Ze względu na różnce w występujących mechanzmach zaneczyszczana, rozróżna sę dwa rodzaje osadzana sę popołu na powerzchnach rur: żużlowane zaneczyszczane popołem [6, 7]. Warunk zażużlowana zaneczyszczana stanową krytyczne czynnk wpływające na efektywność ceplną dyspozycyjność komory spalana przegrzewaczy w kotle. Mechanzmy żużlowana odkładana sę zaneczyszczeń popołowych na powerzchn przegrzewacza są przedmotem welu prac [, 8 0]. W pracy [] przedstawono wynk badań zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych przeprowadzone na 55 kotłach energetycznych. Analze poddano 5 kotłów opalanych węglem kamennym (w tym 6 kotłów z cekłym odprowadzenem żużla) 7 kotłów opalanych węglem brunatnym. W wększośc były to kotły pyłowe, z wyjątkem 6 kotłów fludalnych (w tym opalanych węglem kamennym 4 węglem brunatnym). Głównym celem pracy było opracowane metody laboratoryjnej pozwalającej ocenć skłonność danego węgla do żużlowana tworzena twardych osadów popołowych na powerzchnach rur przegrzewacza. Metoda rozwnęta przez profesora Żelkowskego we współpracy z profesorem Otsem [] polega na określanu zman wytrzymałośc próbk wykonanej z popołu, która przez około godzn wygrzewana była w pecu o wysokej temperaturze. Z popołu zawartego w węglu wytwarzana jest sprasowana próbka o wymarach: średnca 6,5mm, wysokość 7mm. Następne próbka wygrzewana jest w pecu w atmosferze powetrza lub spaln. Po ochłodzenu przeprowadzane są badana mkroskopowe oraz wyznaczana jest gęstość wytrzymałość na ścskane. Dodatkowo wyznaczana jest przewodność opór pojemnoścowy próbk w czase jej nagrzewana,

6 co pozwala wykryć tworzene sę stoponych kropel popołu, które w wększej lczbe prowadzą do męknęca popołu. Osadzane sę cząstek popołu na rurach można równeż modelować z wykorzystanem komputerowej mechank płynów (CFD) [8, 9]. W pracach [8, 9] analzowany był kształt tworzących sę osadów oraz ch wpływ na spadek strumena cepła przekazywanego od spaln do pary. Przedmotem pracy [0] jest próba stworzena modelu odkładana sę zaneczyszczeń popołowych oraz żużla, a także określena ch współczynnka przewodzena cepła. Marą stopna zażużlowana ścan komory palenskowej jest równeż lokalny współczynnk sprawnośc ceplnej określany jako gęstość strumena cepła absorbowanego przez ścanę do strumena cepła padającego na ną []. Współczynnk ten określany był za pomocą przenośnych sond. Warunk ceplne aerodynamczne odkładana sę żużla na takch sondach są jednak nne nż na ścane komory palenskowej. Stopeń zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych kotła można równeż ocenać na podstawe zmnejszana sę wartośc współczynnka przenkana cepła wraz ze wzrostem stopna zaneczyszczena [ 4]. Najwęcej systemów montorowana stopna zaneczyszczena ścan komór palenskowych kotła bazuje na mernkach lokalnego obcążena ceplnego, usytuowanych w klkudzesęcu punktach rozmeszczonych na wszystkch ścanach kotła [4 6]. Do pomaru lokalnego obcążena ceplnego stosowane są zwykle mernk gęstośc strumena cepła przyspawane do rur ekranowych [8]. Stanową one mejsce, na którym osadza sę stopony żużel w znaczne wększym stopnu nż na gładkej powerzchn rur ekranowych. Bardzej odpowedne konstrukcje wstawek termometrycznych, na których warunk osadzana sę żużla są zblżone do warunków występujących na ścanach komory odznaczających sę bardzo dobrą trwałoścą, przedstawono w pracach [9, 3]. Zaletą układów montorowana wykorzystujących mernk lokalnego obcążena ceplnego jest duża dokładność wykrywana zaneczyszczeń, a wadą duży koszt z uwag na bardzo dużą lczbę mernków. Wadą tego sposobu oceny stopna zaneczyszczena ścan komory palenskowej jest równeż brak globalnej oceny zaneczyszczena, wyrażającej sę spadkem strumena cepła przejmowanego przez parownk, poszczególne stopne przegrzewacza oraz spadkem sprawnośc kotła. Frma Clyde Bergemann opracowała ostatno system pomarowy oparty na czujnkach tensometrycznych, umożlwający wykryce odkładana sę osadów żużlowych popołowych na wszących przegrzewaczach pary [ 6]. System wykorzystuje czujnk tensometryczne do pomaru odkształcena prętów, na których wszą przegrzewacze pary. Zwększony cężar przegrzewacza, ze względu na nawarstwane sę osadów popołowych, powoduje wększe odkształcena prętów, które rejestrowane są przez tensometry. Osady na powerzchnach wymany cepła prowadzą do znacznego obnżena przejmowanego przez ne strumena ceplnego. Ten sposób oceny stopna zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych od strony spaln odpowedn jest tylko do przegrzewaczy o konstrukcj wszącej. Trudnej je zastosować do komór spalana czy przegrzewaczy o konstrukcj leżącej. 3

7 Stopeń zaneczyszczena ścan komory kotła stanow jedną z najtrudnejszych do loścowego określena zmennych. Zdmuchwacze żużla popołu stanową podstawowy środek utrzymana czystośc opromenowanych ścan komory palenskowej konwekcyjnych powerzchn ogrzewalnych kotła. W przypadku stosowana metod tradycyjnych, operatorzy kotłów często ne są w stane wykryć krytycznych narostów osadów na określonych powerzchnach ogrzewalnych kotła. W rozprawe doktorskej zaprezentowany zostane system montorowana narastana osadów w palenskach kotła przegrzewaczach pary zanstalowany na kotle nr 8 w Elektrown Skawna. Sprawność kotła energetycznego oblczana jest przy zastosowanu pośrednej metody opartej na blanse energ dla kotła. Następne oblczany jest strumeń masowy palwa m. Oblczene parametrów komory spalana F w trybe on-lne umożlwa określene strumena cepła, przepływającego do ekranów kotła. W oparcu o blans energetyczny parownka kotła, wyznaczany jest strumeń masy pary przegrzanej z uwzględnenem strumen wody wtryskwanych w schładzaczach pary przegrzanej. Poprzez porównane oblczonej zmerzonej wartośc strumena masy pary przegrzanej wyznaczany jest współczynnk sprawnośc ceplnej ekranów komory palenskowej w trybe on-lne. Stopeń zaneczyszczena ścan palenska oraz przegrzewacza sup wyznaczane są w oparcu o dane pomarowe. Pomary w trybe on-lne odkładana sę osadów popołu mogą być wykorzystane do sterowana pracą zdmuchwaczy żużla w komorze palenskowej zdmuchwaczy popołu w przegrzewaczach pary. Dzęk temu, opracowany system montorowana stopna zaneczyszczena kotła przyczyna sę do zmnejszena zużyca palwa w kotle, zmnejszena zużyca wody lub pary używanej do zdmuchwana odpowedno żużla popołu oraz zwększena trwałośc ścan komory palenskowej kotła rur przegrzewaczy. f 4

8 . Cel zakres pracy W pracy zaproponowany zostane nowy sposób sterowana pracą zdmuchwaczy żużla popołu. Wprowadzone zostaną parametry charakteryzujące stopeń zażużlowana ścan komory palenskowej oraz stopeń zaneczyszczena rur przegrzewacza. Po osągnęcu przez te parametry wartośc dopuszczalnych uruchamane będą zdmuchwacze żużla lub popołu, lub też zdmuchwacze żużla popołu równocześne. Przedstawony w pracy komputerowy układ oceny stopna zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych kotła bazuje na pomarach cśnena, temperatury, strumena masy czynnka roboczego oraz pomarze składu chemcznego temperatury spaln. Na podstawe merzonych welkośc wyznaczane są wskaźnk charakteryzujące nezależne stopeń zaneczyszczena ścan komory palenskowej rur przegrzewacza. Decyzja o włączenu zdmuchwaczy podejmowana będze na podstawe zman w czase następujących welkośc: temperatury spaln za przegrzewaczem pary (przed ekonomzerem), temperatury spaln na wyloce z komory palenskowej, sprawnośc kotła, strumena masy pary przegrzanej (wydajnośc kotła), strumena cepła przejmowanego przez parownk (ścany komory palenskowej), współczynnka sprawnośc ceplnej ścan komory palenskowej, współczynnka efektywnośc ceplnej przegrzewaczy. Ponadto wyznaczanych jest wele nnych welkośc w trybe on-lne, takch jak: strumeń masy palwa, współczynnk nadmaru powetrza, strumeń masy powetrza, strumeń masy spaln mokrych suchych, poszczególne straty ceplne strumeń ceplny przejmowany przez przegrzewacz. Oprócz globalnych wskaźnków zaneczyszczena charakteryzujących zaneczyszczene wszystkch ścan komory palenskowej oraz wszystkch stopn przegrzewacza montorowane będze lokalne obcążene ceplne ścan komory palenskowej za pomocą wstawek termometrycznych. Wstawk umożlwają nezawodną rejestrację spadku lokalnego obcążena ceplnego, gdy na ścanach komory palenskowej odkłada sę żużel. Należy podkreślć, że do tej pory zdmuchwacze uruchamane są w stałych odstępach czasowych, przy czym odstęp czasowy mędzy kolejnym zdmuchwanam jest doberany na podstawe blżej neokreślonych kryterów. W badanym kotle o wydajnośc 0 t/h zdmuchwacze żużla popołu włączane były w stałych odstępach czasowych równych 8 godzn. Tak częste uruchamane zdmuchwaczy, jak pokazują przeprowadzone badana, jest nepotrzebne. W wynku zbyt częstego uruchamana zdmuchwaczy występują straty wody lub pary używanej do zdmuchwana, następuje przyspeszone zużyce erozyjne rur ścan komory palenskowej przegrzewacza oraz zwększone zużyce oleju opałowego używanego do stablzacj spalana pyłu węglowego w czase przeprowadzana zdmuchwana żużla popołu. 5

9 Teza pracy jest następująca: Możlwe jest sterowane załączanem zdmuchwaczy żużla lub popołu na podstawe oceny stopna zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych kotła przeprowadzanej w trybe on-lne. Wynk pomarów oblczeń charakteryzujących stopeń zaneczyszczena ścan komory palenskowej rur przegrzewacza prezentowane są na beżąco na ekrane montora na dzewęcu wykresach. Na montorze przedstawane są przebeg czasowe welkośc zmerzonych oblczonych, które umożlwają operatorow łatwą ocenę stopna zaneczyszczena ścan komory palenskowej rur przegrzewacza. Wdrożene wynków pracy w układach nadzoru eksploatacj dużych kotłów energetycznych przyczyn sę do podwyższena sprawnośc kotła, a tym samym do zmnejszena zużyca palwa na wyprodukowane kwh energ elektrycznej. Dzęk uruchamanu zdmuchwaczy tylko wtedy, gdy zachodz potrzeba wydłużona zostane trwałość rur parownka przegrzewacza kotła. Na podkreślene zasługuje równeż wdrożene opracowanego układu do nadzoru eksploatacj kotła w jednej z elektrown krajowych. 6

10 3. Charakterystyka żużlowana ścan komory palenskowej kotła zaneczyszczana lotnym popołem powerzchn rur przegrzewacza Żużel zaneczyszczena popołowe mogą odkładać sę równomerne na całej powerzchn ogrzewalnej kotła lub lokalne, tworząc często nawsy o dużej mase. Procesy żużlowana ścan komory palenskowej oraz zaneczyszczana popołem powerzchn przegrzewaczy mają stotny wpływ na pracę kotła, prowadząc do obnżena jego sprawnośc, podwyższana lub obnżana temperatury pary za poszczególnym stopnam przegrzewacza oraz zmnejszana strumena masy pary wytwarzanej w kotle. W następnych trzech paragrafach omówone zostaną dokładnej skutk zaneczyszczana powerzchn ogrzewalnych kotła. 3.. Charakterystyka objawów zaneczyszczena ścan komory palenskowej kotła Przykłady żużlowana ścan komory palenskowej kotła OP-650 w Elektrown Łazska przedstawono na rysunkach Rejon zaneczyszczena Rys. 3.. Ścana boczna komory palenskowej, wdoczna zaneczyszczona duża powerzchna rur ekranowych. 7

11 Rejon zaneczyszczena Rys. 3.. Bardzo mocno zaneczyszczona tylna ścana parownka, oraz dysze OFA, pozom około 5 metrów. Rejon zaneczyszczena Rys Zalepony żużlem palnk nr 4 w drugm rzędze oraz zażużlowany fragment ścany parownka, dolna część palnka oraz końcówka lancy palnka mazutowego dyszy parowej są slne zarośnęte żużlem. 8

12 Rejon zaneczyszczena Rys Zażużlowany zmny lej kotła, żużel rozcąga sę równomerne od dołu kotła do wysokośc połowy palnków nr 3 4 usytuowanych w perwszym rzędze. Rysunk lustrują prawe równomerne osadzane sę żużla na ścanach komory palenskowej podczas, gdy na rysunkach pokazane są mejscowe zażużlowana odpowedno palnka leja żużlowego. W przypadku czystych powerzchn przegrzewaczy żużlowana ścan komory palenskowej, nezależne czy ma ono charakter lokalny, czy równomerny, obserwuje sę następujące zjawska: spadek współczynnka sprawnośc ceplnej ekranów, spadek strumena cepła przejmowanego przez ścany komory palenskowej (parownk) oraz wzrost strumena cepła przejmowanego przez przegrzewacz, spadek strumena masy pary przegrzanej (spadek wydajnośc kotła), wzrost temperatury spaln na wyloce z komory palenskowej, co w konsekwencj może prowadzć do ntensyfkacj zaneczyszczana przegrzewaczy w wynku przekroczena temperatury męknęca popołu, wzrost temperatury pary przegrzanej na wyloce z poszczególnych stopn przegrzewaczy, co pocąga za sobą wzrost strumen masy wody wtryskwanej do schładzaczy pary, wzrost temperatury spaln za przegrzewaczam na wyloce z kotła, spadek sprawnośc kotła. Operator kotła może rozpoznać, że ścany komory palenskowej ulegają zaneczyszczanu obserwując strumene wody wtryskowej. Są one znaczne wększe 9

13 w porównanu ze strumenam wody wtryskowej przy czystych ścanach komory palenskowej. 3.. Charakterystyka objawów zaneczyszczena rur przegrzewacza W przypadku zaneczyszczana powerzchn przegrzewaczy przy czystych ścanach komory palenskowej obserwuje sę następujące zjawska: spadek strumena cepła przejmowanego przez przegrzewacz, spadek temperatury pary przegrzanej za poszczególnym stopnam przegrzewaczy, co w konsekwencj prowadz do zmnejszana strumen masy wody wtryskwanej do schładzaczy pary, wzrost temperatury spaln za przegrzewaczam, spadek sprawnośc kotła. Rejon zaneczyszczena Rys Zaneczyszczony II stopeń przegrzewacza pary śweżej, umeszczony na przednej ścane parownka. 0

14 Rejon zaneczyszczena Rys Slne zapylony II cąg kotła, kanał obejścowy, mocno zaneczyszczone wężownce górnego pęczka IV stopna przegrzewacza pary śweżej. Rejon zaneczyszczena Rys Zaneczyszczone popołem wężownce w II cągu kotła, kanał główny II cągu, przegrzewacz I stopna pary wtórnej.

15 Rejon zaneczyszczena Rys Zażużlowany, III stopeń przegrzewacza pary śweżej grodzowy, wdać jak żużel zwsa na ścanę parownka, oraz jak zdeformowane są wężownce grodz. Z analzy zaneczyszczeń przegrzewaczy przedstawonych na rysunkach wdać, że w obszarze wyższych temperatur spaln popół ulega stopenu odkłada sę jako żużel na rurach przegrzewacza (rys. 3.5 rys. 3.8). W przypadku nższej temperatury spaln zaneczyszczena popołowe są sypke (rys. 3.6) lub speczone (rys. 3.7). Zaneczyszczena przegrzewaczy zmnejszają ne tylko strumeń cepła przepływający od spaln do rur, ale także powodują wększy spadek cśnena na drodze przepływu spaln przyczynając sę do wększego zużyca energ przez wentylator wycągowy spaln.

16 3.3. Charakterystyka objawów jednoczesnego zaneczyszczena ścan komory palenskowej kotła rur przegrzewacza W przypadku jednoczesnego zaneczyszczana ścan komory palenskowej powerzchn przegrzewaczy obserwuje sę następujące zjawska: spadek współczynnka sprawnośc ceplnej ekranów, spadek strumena cepła przejmowanego przez ścany komory palenskowej (parownk) oraz wzrost strumena cepła przejmowanego przez przegrzewacz, spadek strumena masy pary przegrzanej (spadek wydajnośc kotła), wzrost temperatury spaln na wyloce z komory palenskowej, co w konsekwencj może prowadzć do ntensyfkacj zaneczyszczana przegrzewaczy w wynku przekroczena temperatury męknęca popołu, wzrost temperatury spaln za przegrzewaczam, spadek sprawnośc kotła, temperatura pary przegrzanej za poszczególnym stopnam przegrzewacza strumene wody wtryskowej do schładzaczy pary mogą pozostawać na stałym pozome; może to wprowadzć w błąd operatora kotła sugerować mu, że kocoł ne jest zaneczyszczony. Zadanem opracowanego układu do dentyfkacj stopna zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych kotła parowego jest oddzelna ocena stopna zaneczyszczena parownka przegrzewacza, jak równeż kontrola w trybe on lne sprawnośc kotła, która jest marą globalnego stopna zaneczyszczena kotła. Lokalne zażużlowane ścan komory palenskowej ocenane będze na podstawe obnżana sę w czase lokalnej gęstośc strumena cepła przejmowanego przez ścanę w mejscu odkładana sę żużla. 3

17 4. Oblczena ceplne komory palenskowej konwekcyjnych powerzchn ogrzewalnych kotła Przedstawone zostane wyznaczane temperatury spaln wylotowych z komory palenskowej oraz strumena cepła przejmowanego przez ścany komory palenskowej. Wyznaczone równeż zostaną wzory do oblczana spadku temperatury spaln w festone z uwzględnenem konwekcyjnego radacyjnego współczynnka wnkana cepła. 4.. Oblczena komory palenskowej kotła Stopeń zaneczyszczena ścan komory palenskowej kotła można ocenć wyznaczając w trybe on lne temperaturę spaln na wyloce z komory palenskowej T fe strumeń cepła przejmowany przez ścany komory palenskowej, współczynnk sprawnośc ceplnej ścan komory palenskowej. Przyjmuje sę, że komorę palenskową wypełna płomeń o polu powerzchn emsyjnośc Q r oraz pl. Temperatura płomena w całej jego objętośc jest równomerna wynos T pl Strumeń cepła A sc, temperaturze T z emsyjnośc z (rys. 4.). A pl Q k przepływa od płomena do ścan o polu powerzchn Rys.4.. Wymana cepła przez promenowane w komorze palenskowej kotła; a) wymana cepła mędzy płomenem a ścanam komory palenskowej, b) uproszczony schemat wymany cepła mędzy płomenem a ścanam komory palenskowej. 4

18 Strumeń cepła Q r przepływający od spaln do ścan komory palenska można oblczyć za pomocą wzoru (rys.4.) 4 4 Apl Tpl Tz Q r, (4.) A z pl A pl z sc gdze σ = 5, W/(m K 4 ) oznacza stałą Stefana Boltzmanna. Po uwzględnenu, że w kotłach pyłowych płomeń wypełna całą komorę palenskową można przyjąć, że pole powerzchn płomena A jest równe polu powerzchn ścan A sc. Uwzględnając, że Apl Asc pl wzór (4.) upraszcza sę do postac (rys. 4.b): 4 4 Asc Tpl Tz Q r. (4.) pl Efektywny strumeń cepła przekazywany od ścany komory do palenska wynos: z 4 sc, ef z z z pad q T q, (4.3) gdze: q pad jest gęstoścą strumenem cepła padającym na ścany komory palenskowej. Strumeń cepła przejmowany przez ścany komory palenskowej jest określony wzorem: Q A r q, (4.4) sc gdze Q r określone jest wzorem (4.). Po wprowadzenu współczynnka sprawnośc ceplnej ścan komory palenskowej kotła : q q q q q q q pad sc, ef sc, ef pad pad pad, (4.5) efektywny strumeń cepła q sc, ef wynos: sc, ef q q. (4.6) pad 5

19 Po podstawenu wzoru (4.3) do (4.6) mamy: skąd otrzymuje sę: T q q, (4.7) 4 z z z pad pad T q q. (4.8) 4 z z z pad pad Po podstawenu q q, pad 4 z Tz określonego wzorem (4.8) oraz r Q określonego wzorem (4.) do wzoru (4.4) otrzymuje sę po prostych przekształcenach następujące równane: 4 q q T pl z pad pad zpl pl q pad. (4.9) pl z z pl Wykonując odpowedne przekształcena otrzymuje sę ze wzoru (4.9) następujące wyrażene: pl. (4.0) 4 T pl q pad Z defncj emsyjnośc palenska: pal q (4.) pad 4 Tpl mamy: T q 4 pl pad pal. (4.) Po podstawenu wyrażena (4.) do wzoru (4.0) otrzymuje sę: pl, (4.3) pal skąd po przekształcenach otrzymuje sę wzór na emsyjność palenska: pal pl pl pl. (4.4) 6

20 Strumeń cepła Q r przejmowany przez ścany komory palenskowej wynos: Q A q A q A T. (4.5) 4 r k k pad pal k pl W celu oblczena temperatury spaln na wyloce z komory palenskowej T fe zapsane zostane równane blansu energ dla komory palenskowej kotła: T fe 73,5 r sp p, sp 73,5 0 fe, (4.6) Q Q m c T gdze T fe oznacza temperaturę spaln na wyloce z palenska w K. Zgodne z przyjętym modelem oblczeń radacyjnej wymany cepła w komorze palenskowej, temperatura spaln w całej komorze jest jednakowa. Można węc przyjąć, że Tfe Tpl, gdze T fe T pl wyrażone są w K. Strumeń energ Q doprowadzany do palenska z palwem powetrzem wynos: T pow 73,5, 73,5 Q m W h m c T (4.7) pal d pal pow p pow 0 pow gdze entalpa palwa h pal określona jest wzorem: T pal 73,5 pal p, pal 0 pal h c T 73,5. (4.8) Strumeń cepła doprowadzany do palenska Q można wyrazć za pomocą adabatycznej temperatury spalana T 73,5 : ad T ad 73,5 sp p, sp 73,5 0 ad, (4.9) Q m c T gdze adabatyczna temperatura spalana T ad określona jest wzorem: T ad Tpow 73,5, 73,5 m W h m c T 73,5 m c T 73,5 pal d pal pow p pow 0 pow Tad 73,5 sp p, sp 0 ad. (4.0) Po podstawenu wzoru (4.5) (4.9) do wzoru (4.6) otrzymuje sę: Te 73,5 73,5 4 Tad 73,5 73,5 k pal fe sp p, sp 0 ad sp p, sp 0 fe A T m c T m c T. (4.) 7

21 Po wprowadzenu średnego cepła właścwego spaln: c Tad 73,5 c (4.) psp, psp, T fe 73,5 gdze: c Tfe 73,5 73,5 Tad 73,5 73,5 Tad 73,5 cpsp, T 0 ad cpsp, T 0 fe psp, T fe 73,5 Tad Tfe (4.3) równane (4.) przekształcone zostane do postac: 4 k pal e sp p, sp ad fe A T m c T T. (4.4) Z równana (4.4) otrzymuje sę po przekształcenach: 4 Tfe pal Tfe, (4.5) Tad Bo Tad gdze symbol Bo oznacza lczbę Boltzmanna: m c Bo sp p, sp 3 AT k ad. (4.6) Z analzy wzoru (4.5) wynka ze temperatura spaln T fe jest funkcją lczby Boltzmanna Bo emsyjnośc komory palenskowej pal. Wzór o podobnej strukturze stosowany jest w normach []. Na podstawe danych eksperymentalnych otrzymanych z badań dużych kotłów energetycznych zaproponowany został nowy wzór zawerający parametr M charakteryzujący mejsce występowana maksymalnej temperatury płomena w komorze []: 0,6 Tfe Bo T M Bo ad 0,6 0,6 pal (4.7) Parametr M występujący we wzorze (4.7) jest funkcją rodzaju palwa (olej, gaz lub węgel) oraz względnej wysokośc położena palnków [,4]. Po oblczenu temperatury T fe ze wzoru (4.7) można oblczyć ze wzoru (4.6) strumeń cepła Q r przejmowany przez ścany komory palenskowej. Stopeń zażużlowana ścan komory palenskowej można ocenć wyznaczając współczynnk sprawnośc ceplnej ekranów. Z analzy wzoru (4.5) wynka, że współczynnk będze sę obnżał w marę odkładana sę żużla na ścanach komory palenskowej. Jeżel ścany komory palenskowej pokryte są 8

22 warstwą żużla, to wówczas temperatura powerzchn żużla jest wysoka gęstość strumena cepła q absorbowanego przez ścanę (tj. obcążene ceplne ścany) jest znaczne mnejsza nż w przypadku ścany czystej. Przy zażużlowanych ścanach komory palenskowej temperatura wylotowa spaln T fe wzrasta, a strumeń cepła przejmowany przez ścany komory palenskowej Q r obnża sę. 4.. Oblczena powerzchn konwekcyjnych kotła Strumene cepła przejmowane przez konwekcyjne powerzchne ogrzewalne kotła, tj. przegrzewacze pary ewentualne podgrzewacze wody oblczane są na podstawe pomaru strumena masy pary lub wody różncy temperatur czynnka na wyloce wloce z danego wymennka: gdze: " T " ' k, p ' T Q m c T T (4.8) Q k, - strumeń cepła przejmowany przez -ty wymennk (stopeń przegrzewacza) w W, " T p T ' c - średne cepło właścwe czynnka w przedzale temperatur od T ' do T " w J/(kg K), ' " T, T - odpowedno temperatura czynnka na wloce wyloce z wymennka cepła w K. Ten sam strumeń cepła Q k, odberany jest od spaln: ' Tsp, ' " k, sp, p, sp " sp, T sp, sp, Q m c T T (4.9) gdze: ' Tsp, p T " sp, c - średne cepło właścwe spaln w przedzale temperatur od T " sp, do T ', w J/(kg K), " ' Tsp,, T sp, - odpowedno temperatura spaln na wyloce wloce z wymennka cepła w K. Strumeń cepła Q k, może być oblczany równeż ze wzoru: sp Q k A T (4.30) k, z, z, śr, 9

23 gdze współczynnk przenkana cepła k z, odnesony do pola zewnętrznej powerzchn rur, określony jest wzorem: rz, rz, oz, rz, rz, rz, rw, rz, ln ln ln k r r r r z, sp, oz, z, w, w, ow, w, ow, w, ow, cz,. (4.3) We wzorze (4.3) przyjęto następujące oznaczena: sp, - współczynnk wnkana cepła od spaln do zewnętrznej powerzchn rur w W/(m K), r, r - odpowedno promeń powerzchn zewnętrznej wewnętrznej rury w m, z, w, oz, - grubość warstwy zaneczyszczeń zewnętrznych w m, ow, - grubość warstwy osadów wewnętrznych w m, w, - współczynnk przewodzena cepła materału rury w W/(mK), ow, - współczynnk przewodzena cepła osadów wewnętrznych w W/(mK), cz, - współczynnka wnkana cepła na wewnętrznej powerzchn rur w W/(m K), A z, - pole zewnętrznej powerzchn rur w -tym wymennku cepła w m, T śr, - średna logarytmczna różnca temperatury mędzy spalnam czynnkem przepływającym wewnątrz rur w K. Pole zewnętrznej powerzchn rur w -tym wymennku można oblczyć ze wzoru: A n d L (4.3) z, r, z, gdze: n r, - lczba równoległych rur wymennków, d r - średnca powerzchn zewnętrznej rury w m, z, z, L - długość pojedynczej rury w m. Przegrzewacze pary lub podgrzewacz wody usytuowane są w kanale konwekcyjnym, którego ścany pokryte są ruram przegrzewaczy. Powerzchne te przejmują równeż cepło od spaln przepływających przez -ty wymennk cepła. Utrudna to oblczene strumena cepła Q k, za pomocą wzoru (4.9). Bardzej 0

24 wygodny w oblczenach jest wzór (4.8), w którym można uwzględnć równeż strumeń cepła przejmowany ne tylko przez rury umeszczone w kanale spalnowym, ale równeż strumeń cepła przejmowany przez przegrzewacze naścenne. Ponadto temperatury pary przed za danym stopnam przegrzewaczy oraz strumeń masy pary są merzone w trakce normalnej eksploatacj kotła. Po wyznaczenu strumena cepła Q k, przejmowanego przez -ty wymennk można ze wzoru (4.9) oblczyć spadek temperatury spaln w danym wymennku. Na podstawe pomaru temperatury spaln za przegrzewaczam pary, przed kotłowym podgrzewaczem wody można wyznaczyć temperaturę spaln za poszczególnym stopnam przegrzewacza, łączne z temperaturą spaln na wyloce z komory palenskowej. Porównując temperaturę spaln na wyloce z komory palenskowej wyznaczoną na podstawe pomaru temperatury spaln za przegrzewaczam z temperaturą otrzymaną z oblczeń komory palenskowej można kontrolować poprawność oblczeń ceplnych powerzchn ogrzewalnych kotła. Wzór (4.8) ne jest odpowedn do oblczana strumena cepła przejmowanego przez powerzchne ogrzewalną kotła, wewnątrz której przepływa czynnk o stałej temperaturze, na przykład w festone kotła. Feston kotła stanow przejśce rur ekranowych kotła przez kanał spalnowy do walczaka. Wewnątrz rur przepływa meszanna pary wody o temperaturze nasycena odpowadającej cśnenu w walczaku kotła. W celu oblczena spadku temperatury spaln w festone zapsane zostane równane blansu energ dla obszaru kontrolnego: m h m h x L k T sp, r sp sp, r sp z sp x T x xx x cz, (4.33) gdze: m sp sp, r. (4.34) n f m We wzorach (4.33) (4.34) przyjęto następujące oznaczena: m sp, r - strumeń masy spaln przypadający na jedną rurę w perwszym rzędze festonu, kg/s m sp - strumeń masy spaln wypływający z komory palenskowej, kg/s n f - lczba rur w perwszym rzędze festonu h sp - entalpa spaln na wloce do obszaru kontrolnego, J/kg x h sp x x - entalpa spaln na wyloce z obszaru kontrolnego, J/kg L - długość rur festonu, m x - długość obszaru kontrolnego, m

25 k z - współczynnk przenkana cepła odnesony do zewnętrznej powerzchn rury, W/(m K) T cz - temperatura czynnka wewnątrz rury, o C T sp x x - temperatura spaln w środku obszaru kontrolnego, o C. a) b) Rys. 4.. Schemat lustrujący wyznaczane pola temperatury spaln w festone; a) podzał festonu na obszary kontrolne, b) temperatury czynnków elementarny obszar kontrolny dla równana blansu energ. Po podzelenu obydwu stron równana (4.33) przez x otrzymuje sę: hsp h xx sp x m sp, r Lkz Tsp Tcz 0. (4.35) x Zakładając, że x 0 ze wzoru (4.35) otrzymuje sę:

26 dhsp m sp, r Lkz Tsp Tcz 0 dx, (4.36) który po uwzględnenu, że: dh sp cpsp, dt (4.37) sp można przekształcć do postac: Ponadto znana jest temperatura spaln postać: d Tsp Tcz m sp, r cp, sp Lkz Tsp Tcz 0. (4.38) dx T ' sp x 0 sp ' T sp przed festonem, to jest warunek brzegowy ma T (4.39) Po wprowadzenu nowej zmennej: T T (4.40) sp cz rozdzelenu zmennych we wzorze (4.38) a następne scałkowanu otrzymuje sę: d Lk z dx C msp, r c, (4.4) p, sp Lkz ln m c sp, r p, sp x C (4.4) Lk z Lk z exp x C C exp x msp, r c p, sp msp, r c p, sp (4.43) Po wyznaczenu stałej C z warunku brzegowego (4.39) ponownym podstawenu do (4.43) oraz uwzględnenu zależnośc (4.34) otrzymuje sę: n ' f Lk z Tsp Tcz exp x msp c p, sp (4.44) Temperaturę spaln na wyloce z festonu T " sp łatwo wyznaczyć ze wzoru (4.44) przyjmując x s : 3

27 n " ' f Lk z Tsp Tcz Tsp Tcz exp s msp c p, sp (4.45) Po uwzględnenu, że pole powerzchn zewnętrznej festonu określone jest wyrażenem: A n sl n d L (4.46) f f f z wzór (4.45) sprowadza sę do postac: k " ' z A Tsp Tcz Tsp Tcz exp m spc f p, sp. (4.47) 4... Oblczane współczynnka przenkana cepła Współczynnk przenkana cepła oblczany jest ze wzoru (4.3), w którym występuje współczynnk wnkana cepła od strony pary cz oraz od strony spaln sp. Współczynnk wnkana cepła od strony spaln radacyjnego r współczynnka wnkana cepła: sp jest sumą konwekcyjnego k sp k r (4.48) sp - współczynnk wnkana cepła od spaln do ścank rury, W/(m K) r - współczynnk wnkana cepła przez promenowane (radacyjny współczynnk wnkana cepła), W/(m K) k - konwekcyjny współczynnk wnkana cepła, W/(m K). Konwekcyjny współczynnk wnkana cepła oblczany jest z korelacj na lczbę Nusselta Nu k : Nu C Re Pr (4.49) a 0,33 sp sp sp sp gdze: Nu sp k d sp z, Re w d sp z sp, sp Pr c psp, sp sp oznaczają odpowedno lczbę Nusselta, sp Reynoldsa Prandtla dla spaln; d z - średnca zewnętrzna rury, m; sp - współczynnk przewodzena cepła spaln, W/(mK); w sp - prędkość przepływu spaln w najmnejszym 4

28 przekroju, m/s; sp - współczynnk lepkośc knematycznej spaln, m /s; sp - współczynnk lepkośc dynamcznej spaln, Ns/m, psp, przy stałym cśnenu, J/(kgK). Stałe c - cepło właścwe spaln C sp a są różne dla przestawnego szeregowego układu rur. Oblczony ze wzoru (4.49) konwekcyjny współczynnk wnkana cepła jest następne korygowany ze względu na lczbę rzędów rur ch podzałk rozstawena [8]. Radacyjny współczynnk wnkana cepła r uwzględna promenowane gazów trójatomowych CO, H O, SO oraz sadzy popołu zawartych w spalnach. Współczynnk r zdefnowany jest następująco: q r r T T sp z (4.50) gdze: T sp, T - temperatura spaln temperatura zewnętrznej ścank z uwzględnenem z zaneczyszczena osadam, o C q r - lość cepła przejęta przez m promenowana. powerzchn ogrzewalnej na skutek Radacyjny współczynnk wnkana cepła można oblczyć ze wzorów podanych w pracach [7, 8]. Dla zapylonego strumena spaln r oblcza sę ze wzoru: 4,90 r T z a T sp at Tz T 8 z 3 sp sp 4. (4.5) Dla nezapylonego strumena spaln pr oblcza sę ze wzoru: 4,90 r T z a T sp at Tz T 8 z 3 sp sp 3,6 (4.5) 5

29 gdze: a z - stopeń czern (emsyjność) ścan przejmujących cepło przez promenowane T z - temperatura zewnętrznej powerzchn ścank uwzględnająca zaneczyszczena a - stopeń czern (emsyjność) strumena spaln w temperaturze T sp. a) b) Rys Rozmeszczene rur w przegrzewaczach podgrzewaczach wody; a) szeregowe, b) przestawne. Temperatury we wzorach (4.5) (4.5) wyrażone są w K. Do oblczana radacyjnego współczynnka wnkana cepła może być równeż zastosowany wzór wyprowadzony w pracach [9, 30] as T T z r as as T T 4 4 sp z z sp z (4.53) gdze: a współczynnk absorpcj promenowana przez spalny, T sp - średna temperatura spaln na danym rzędze rur. Zastępczą grubość warstwy promenującej określa sę ze wzoru: s 3, 6 V (4.54) A gdze: V objętość spaln przypadająca na jedną rurę o polu powerzchn A. 6

30 Zarówno dla szeregowego jak przestawnego układu rur (rys. 4.3) otrzymuje sę ten sam wzór: s d 4 ss 3, 6 4 d (4.55) Wzory (4.5) (4.53) dają podobne wynk. 5. Montorowane lokalnego stopna zaneczyszczena W komorze palenskowej występuje żużlowane ścan, które może meć charakter lokalny (rys. 5.) lub obejmować duże pole powerzchn ścan (rys. 5.). Na rysunku 5.3 przedstawono lokalne zaneczyszczene przegrzewacza grodzowego. Lokalne nawsy żużla są nebezpeczne, gdyż po oderwanu sę od przegrzewacza spadają z dużą prędkoścą na rury leja żużlowego powodując ch uszkodzena. Rejon zaneczyszczeń Rys. 5.. Nawsy żużla na palnku drugego rzędu numer, zażużlowana gardzel palnka, oraz nawsy w dolnej częśc palnka schodzące na ścanę parownka. 7

31 Rejon zaneczyszczeń Rys. 5.. Slne zażużlowany zmny lej, żużel z zmnego leja podchodz aż pod palnk perwszego rzędu nr 3 4, na tylnej ścane parownka wdać podobne zażużlowane do pozomu palnków perwszego rzędu. Rejon zaneczyszczeń Rys Zażużlowany, przegrzewacz grodzowy (III stopeń przegrzewacza pary śweżej). Wdać jak żużel zwsa na ścanę parownka, oraz jak odkształcone są wężownce grodz. 8

32 Mejsca ntensywnego żużlowana w komorze palenskowej można wykryć w czase remontu kotła. Jednym z bardzej efektywnych sposobów wykrywana zapobegana tworzenu sę lokalnych zaneczyszczeń ścan komory palenskowej kotła jest lokalny pomar gęstośc strumena cepła przejmowanego przez ścanę kotła. W obszarze, na którym odkłada sę żużel montowane są mernk gęstośc strumena cepła. W przypadku czystej ścany gęstość strumena cepła przejmowanego przez mernk jest wysoka. Jeżel na powerzchn ścany odkłada sę żużel, to gęstość strumena cepła przejmowanego przez mernk gwałtowne obnża sę. Poprzez pomar gęstośc strumena cepła za pomocą klku lub klkunastu czujnków usytuowanych w strategcznych obszarach, o podwyższonej skłonnośc do żużlowana, można sterować włączanem zdmuchwaczy wodnych lub parowych służących do usuwana żużla. Zdmuchwacze są włączane tylko wtedy, gdy występuje znaczne obnżene gęstośc strumen ceplnych przejmowanych przez mernk gęstośc. W badanym kotle OP-0M do pomaru gęstośc strumena cepła zastosowano wstawk termometryczne (rys. 5.4) opracowane w Katedrze Maszyn Urządzeń Energetycznych Poltechnk Krakowskej (Taler et al., 008). Przejmowany strumeń ceplny (obcążene ceplne) wyznaczane jest na podstawe pomaru temperatury wstawk w czterech punktach usytuowanych w czołowej jej częśc (rys. 5.4). Temperatura merzona jest za pomocą czterech termoelementów N-NCr o zewnętrznej średncy płaszcza równej d mm umeszczonych w otworach równoległych do os wstawk, tak aby unknąć błędów spowodowanych przewodzenem cepła wzdłuż os termoelementów. Przy takm położenu otworów (rys. 5.4) temperatura termoelementu na całej długośc otworu jest stała cepło ne dopływa an ne odpływa od punktu, w którym merzona jest temperatura. Termoelementy wyprowadzone są na zewnątrz z tyłu rury. Rowek o szerokośc 0 mm, w którym ułożone są termoelementy jest przykryty za pomocą żaroodpornej blachy o grubośc 3 mm. z Rys Przekrój poprzeczny wstawk pomarowej; rura ekranowa, wstawka pomarowa 9

33 Rys.5.5. Wstawka do pomaru obcążena ceplnego; rura mmośrodowa, nakładka blaszana, 3 rura do odprowadzena termoelementów na zewnątrz kotła Wstawka wykonana jest ze stal 0G, której współczynnk przewodzena cepła określony jest zależnoścą: 6 T 53, 6 0, T 8, T (5.) gdze współczynnk przewodzena cepła wyrażony jest w W/(mK), a temperatura T w o C. Na podstawe oblczeń za pomocą programu Fluent opracowano wzór na oblczane obcążena ceplnego. Można je wyrazć następującą funkcją: q ab T (5.) gdze T T T T 3 4 T (5.3) Stałe a b są zależne od współczynnka wnkana cepła w na wewnętrznej powerzchn wstawk wynoszą: a=508,6434 W/m ; b=563,3465 W/(m K) dla w =000 W/(m K), 30

34 a=8367,9549 W/m ; b=5357,865 W/(m K) dla w =5000 W/(m K), a=6800,9790 W/m ; b=543,89 W/(m K) dla w =0000 W/(m K), a=4899,67 W/m ; b=559,065 W/(m K) dla w =50000 W/(m K). Z analzy wynków oblczeń wdać, że współczynnk wnkana cepła na wewnętrznej powerzchn rury ma newelk wpływ na wartość obcążena ceplnego q wyznaczanego na podstawe zmerzonej różncy temperatur T. Do oblczeń w trybe on-lne można przyjąć zależność q q T wyznaczoną dla 0000 W/(m K), tj. q 6800, ,89 T (5.4) Wzór (5.4) można stosować dla współczynnków wnkana cepła z przedzału: 000 W/(m K)<<50000 W/(m K). 3

35 6. Sprawność kotła Sprawność kotła oblczana jest w trybe on-lne. Operator kotła ma możlwość obserwowana zman sprawnośc kotła w czase, a także oceny wpływu wybranych parametrów na eksploatację kotła, (np. strumena masy powetrza doprowadzanego do palenska kotła) na jego sprawność. Opracowane zostały dwa różne sposoby wyznaczana sprawnośc ceplnej kotła. Perwsza z nch bazuje na wartośc opałowej węgla, a druga na analze składu chemcznego węgla, spalanego w kotle. Analza składu palwa określa udzały masowe węgla, sark, wodoru, azotu, tlenu popołu, a także względne lośc wlgoc zawartej w palwe. Sprawność ceplna kotła wyznaczana jest przy zastosowanu metody pośrednej Qn Qh Ql Ql Q Q Q h h h (6.) gdze: Q n strumeń cepła użytecznego przejmowany przez czynnk roboczy (woda para), Q h - strumeń cepła wchodzącego do kotła z węglem powetrzem, Q l - straty ceplne (przepływ cepła do otoczena). Wyrażene (6.) można zapsać w postac n S (6.) gdze S oznacza następujące straty, wyrażone w forme bezwymarowej: S - strata wylotowa, S - strata spowodowana obecnoścą CO w gazach spalnowych, S3 - strata wynkająca z obecnośc częśc palnych w lotnym popele, S 4 - strata wynkająca z obecnośc częśc palnych w żużlu, S5 - strata promenowana nne trudne do oblczena straty, S 6 - straty cepła jawnego w żużlu popele spadającym ze ścan palenska. Dane wejścowe wynk oblczeń dla kotła zostały zaprezentowane w Tabel 6.. Tabela 6.. Dane wejścowe wynk oblczeń dla kotła Dane wejścowe Wynk Strumeń masy pary m s, t/h Sprawność kotła, % 3

36 Strumeń masy wody chłodzącej do wtryskwacza nr m w, t/h Strumeń masy wody chłodzącej do wtryskwacza nr, m w t/h Strata S, % Strata S, % Strumeń masy odsoln m b, t/h Strata S 3, % Cśnene w walczaku p d, MPa Strata S 4, % Temperatura wody wtryskowej T ws, o C Strata S 5, % Cśnene pary śweżej p, MPa Współczynnk nadmaru powetrza Temperatura pary śweżej T, o C Moc ceplna kotła Q n, MW Temperatura pary przegrzanej T, T, T 3 and T 4, C Strumeń masy palwa m F, kg/s Temperatura powetrza t pow, C Temperatura spaln m g, kg/s Temperatura wody T fwc przed ekonomzerem, o C Strumeń objętośc spaln V g, m 3 /s Temperatura wody T fwh za ekonomzerem, o C Współczynnk efektywnośc ceplnej ścan komory palenskowej ev Temperatura spaln za przegrzewaczem T gs, o C Współczynnk efektywnośc ceplnej przegrzewacza sup Temp. wylotowa spaln T o ge C Współczynnk sprawnośc ceplnej ekranów Zapotrzebowane na powetrze, % O zawartość tlenu Wartość opałowa W d, kj/kg Zawartość popołu w palwe, % Zawartość częśc palnych w lotnym popele U, % CO zawartość tlenku węgla w spalnach, % 33

37 Częśc palne w żużlu c sl, % Prędkość wody w rurach opadowych, m/s 6.. Sposób I wyznaczana strat Najwększa spośród strat to strata wylotowa S wyrażająca straty cepła zawartego w spalnach przepływających do komna. Strata S oblczana jest za pomocą wzoru Segerta S k t sp CO t pow CO (6.3) gdze: t sp temperatura spaln wylotowych w C, t pow temperatura otoczena w C, CO objętoścowy udzał dwutlenku węgla w spalnach w %, CO objętoścowy udzał tlenku węgla w spalnach w %, stała k zależy od rodzaju palwa zawartośc (CO + CO) w spalnach. Stała k dla węgla wyznaczona została przez Hassenstena. Wynk aproksymacj tej stałej za pomocą programu TableCurve 3D [34] przedstawono na rysunku 6.. Strata wylotowa jest duża, gdy temperatura spaln t sp jest wysoka gdy współczynnk nadmaru powetrza jest duży. Z uwag na cągły pomar udzału objętoścowego tlenu O w spalnach współczynnk nadmaru powetrza oblczany jest ze wzoru O Udzał CO w spalnach oblczany jest ze wzoru CO O CO. (6.4) max, (6.5) gdze COmax 8,75% oznacza maksymalną zawartość dwutlenku węgla przy spalanu węgla kamennego bez nadmaru powetrza przy. 34

38 Rys. 6.. Stała k we wzorze Segerta w funkcj udzału objętoścowego (CO + CO) oraz udzału wody w palwe Z wystarczającą dokładnoścą można dla węgla kamennego przyjąć k = 0,7 [5]. Następna strata S spowodowana jest występowanem tlenku węgla CO w spalnach oblczana jest ze wzoru: S f CO CO CO, (6.6) gdze dla węgla kamennego f 60. wzoru: Stratę necałkowtego spalana S3 w żużlu S ż lotnym S l popele oblcza sę ze S3 Sż Sl [%]. (6.7) We wzorze (6.9) uwzględna sę, że popół zawarty w palwe przechodz w częśc do żużla, a w częśc do popołu. Stratę spowodowaną obecnoścą częśc palnych w żużlu określa sę ze wzoru S ż 33790ż 0,9C ż [%], (6.8) W d gdze C ż udzał masowy częśc palnych w żużlu w %. Stratę spowodowaną obecnoścą częśc palnych w lotnym popele oblcza sę z podobnego wzoru 35

39 S l 33790l 0,9C l [%], (6.9) W d gdze: C l udzał masowy częśc palnych w lotnym popele %. Masę żużla popołu powstających z kg palwa oblcza sę z zależnośc gdze: A ż al [kg żużla / kg palwa], (6.0) 00 A l al [kg popołu / kg palwa], (6.) 00 a 0,9 oznacza współczynnk wskazujący jaka część popołu zawartego w palwe l przeszła po spalenu palwa do spaln w postac lotnego popołu, a jaka część pozostała w żużlu, A udzał masowy popołu w palwe w %. We wzorach (6.8) (6.9) występuje współczynnk 0,9 uwzględnający fakt, że w częścach palnych w lotnym popele żużlu występuje 90% czystego węgla. Stratę do otoczena S 4 uwzględnającą przepływ cepła od kotła do otoczena na drodze konwekcj promenowana oblcza sę ze wzoru emprycznego S4 0 0,36730,9lgQ u [%], (6.) gdze moc użyteczna kotła określona jest wzorem S 4 m p mw mwhp hwzmw mw hp hwtr mod h' hwz 000 [MW], (6.3) Oznaczena występujące we wzorze (6.3) przedstawone są na rysunku 6.. Poszczególne symbole oznaczają: m p strumeń masy pary przegrzanej w kg/s, m w w m od m strumene masy wody wtryskwanej do schładzaczy pary I II w kg/s, strumeń masy odsoln odmuln w kg/s, h p, h wz odpowedno entalpa pary śweżej wody zaslającej w kj/kg, 36

40 h ' entalpa wody nasyconej przy cśnenu panującym w walczaku w kj/kg, h wtr entalpa wody wtryskwanej do schładzaczy pary. Ostatną ze strat uwzględnaną przy oblczanu sprawnośc kotła, jest strata cepła w gorącym żużlu S 5. Żużel opada ze ścan do leja schładzającego żużel, gdze jest schładzany do temperatury otoczena. Strata S 5 określana jest ze wzorem S m ż cż tż tpow A al 00 m W W pal d d [%], (6.4) gdze: m ż strumeń masy żużla w kg/s, c ż cepło właścwe żużla w kj/(kgk), t ż temperatura żużla w C, t pow temperatura otoczena w C, m pal strumeń masy palwa w kg/s, W d wartość opałowa palwa w kj/kg, A udzał masowy popołu w palwe w %, 0, część popołu zawarta w palwe, która przechodz do żużla. a l Następne omówony zostane drug sposób oblczana strat. 6.. Sposób II oblczana strat Ten sposób oblczana strat jest trudny do zastosowana w praktyce, gdyż wymaga częstych analz składu chemcznego węgla. W tym sposobe oblczeń stratę wylotową S oblcza sę zgodne z PN-7/M-348: Vc ss ps Vc w pw S tsp tpow 00 [%], (6.5) W d 37

41 gdze: V ss objętość spaln suchych w m 3 /kg palwa, V w objętość pary wodnej w m 3 /kg palwa, c ps średne cepło właścwe spaln w przedzale temperatury od t pow do t sp w kj/( m 3 K), c pw średne cepło właścwe pary wodnej w przedzale temperatury od t pow do t sp w kj/(m 3 K), t sp temperatura spaln za podgrzewaczem powetrza w C, t pow temperatura otoczena w C. Stratę nezupełnego spalana S oblcza sę ze wzoru: S Vss 644CO [%], (6.6) W d gdze: V ss objętość spaln suchych w m 3 /kg palwa, CO udzał objętoścowy CO w spalnach w %, W d wartość opałowa palwa w kj/kg palwa. Objętość spaln suchych V ss pary wodnej V w można oblczyć znając skład chemczny palwa oraz wlgotność względną temperaturę powetrza t pow. Objętość V ss V w można równeż oblczyć za pomocą półemprycznych wzorów opracowanych przez Molera Boe a [33] bazujących na wartośc opałowej palwa ale wówczas obydwa sposoby oblczana strat stają sę praktyczne bardzo podobne. Pozostałe straty: S 3, S 4 S 5 oblcza sę w dentyczny sposób jak w metodze I. W d, 38

42 7. Model matematyczny parownka kotła Strumeń masy pary śweżej oblczany jest w trybe on-lne z blansu masy energ dla parownka (rys. 7.): m m m m m (7.) fw s w w b m h Q m h' p m m m h" p (7.) fw fwh ev b d s w w d Po podstawenu wzoru (7.) do (7.) otrzymuje sę: ev d fwh s b w w h" pdhfwh h" pd hfwh Q h' p h m m m m (7.3) gdze: Q ev oznacza strumeń cepła przekazywany przez promenowane konwekcję od spaln do parownka. Strumeń cepła Q ev może być oblczony z następującego wyrażena: T e 73,5 ev g p, g 0 e Q Q m c T 73,5 (7.4) gdze Q jest strumenem cepła doprowadzanym do komory palenskowej z palwem powetrzem określonym wzorem: T ad 73,5 g p, g 0 ad Q m c T 73,5 (7.5) Symbol T e oznacza temperaturę spaln na wyloce z komory palenskowej. Adabatyczna temperatura spalana oblczana jest ze wzoru (4.0) 39

43 Rys. 7.. Schemat objętośc kontrolnej do sporządzana blansu masy energ parownka kotła; walczak, rury opadowe, 3 parownk, 4 ekonomzer, 5 I stopeń przegrzewacza pary, 6 II stopeń przegrzewacza pary, 7 III stopeń przegrzewacza pary, 8 schładzacz wtryskowy pary przegrzanej, 9 schładzacz wtryskowy pary przegrzanej 40

44 8. Wyznaczane strumen masy powetrza, spaln palwa Przedstawone zostane oblczane strumena masy palwa, objętoścowego masowego strumena spaln. Z uwag na łatwejszy częstszy pomar wartośc opałowej palwa W d w elektrown zapotrzebowane powetrza objętość spaln w odnesenu do kg palwa oblczone zostaną w oparcu o wartość opałową W d. 8.. Strumeń masy palwa w warunkach ustalonej pracy kotła W oparcu o sprawność kotła wyznaczaną w trybe on-lne oblczony zostane strumeń masy węgla z defncj sprawnośc ceplnej kotła (rys. 8.) Rys. 8.. Schemat objętośc kontrolnej do sporządzana blansu masy energ kotła; kocoł, I stopeń przegrzewacza pary, 3 II stopeń przegrzewacza pary, 4 III stopeń przegrzewacza pary, 5 schładzacz wtryskowy pary przegrzanej, 6 schładzacz wtryskowy pary przegrzanej Q Q n ' ms mw mw hs hfwc mw mw hs hws mb h hfwc m H h F LV (8.) Po prostych przekształcenach z równana (8.) otrzymuje sę: Symbole: ' m s m wm whs hfwc mwmw hs hws mb h hfwc m F (8.) H H h fwc, h ", h b, LV h fwh, h ws, h s w równanach (8.) (8.) oznaczają entalpę, odpowedno: wody zaslającej, pary nasyconej przy cśnenu w walczaku, wody LV 4

45 wtryskowej, wody zaslającej za podgrzewaczem wody (ekonomzerze), wody wtryskwanej w schładzaczach pary przegrzanej, oraz pary śweżej na wyjścu z kotła, (rys. 8.). Na podstawe oblczonego współczynnka nadmaru powetrza (stosunku rzeczywstej lośc powetrza do zapotrzebowana teoretycznego) z wyrażena / O, oblczone zostaną strumene masy objętośc wlgotnych gazów spalnowych. Równane (8.) jest prawdzwe jedyne dla warunków stanu ustalonego. Strumeń masy palwa przy zmennym w czase obcążenu kotła zostane wyznaczony z blansu masy energ dla parownka kotła. 8.. Wyznaczane strumena masy powetrza spaln Teoretyczne zapotrzebowane powetrza oblczane jest ze wzoru V t p 0, 4W 0,555 [m 3 /kg palwa], (8.3) d gdze W d wyrażone jest w MJ/kg. Teoretyczna objętość spaln z węgla o zawartośc popołu A 6 % bez uwzględnena pary wodnej zawartej w powetrzu wynos gdze W d wyrażone jest w MJ/kg. t Vsp 0,5Wd,66 [m 3 /kg palwa], (8.4) Przy wększej zawartośc popołu w palwe wartość V według wzoru gdze masowy udzał popołu w palwe wyrażony jest w %. t sp jest korygowana t t A Vsp Vsp, (8.5) 94 Uwzględnając, że spalane węgla przebega z nadmarem powetrza, zapotrzebowane powetrza oblcza sę ze wzoru: V p V [m 3 /kg palwa]. (8.6) t p 4

46 Objętość spaln powstających ze spalena kg węgla wynos t t V V V. (8.7) sp sp p Po uwzględnenu obecnośc pary wodnej w powetrzu objętość spaln wynos: w t V V, 6 xv, (8.8) sp sp p gdze wlgotność bezwzględna (stopeń zawlżena) powetrza x [kg pary/kg powetrza suchego] oblczany jest ze wzoru ps x 0,6 p p s [kg pary/kg powetrza suchego], (8.9) gdze cśnene nasycena pary wodnej oblczane jest ze wzoru p s [Pa] w powetrzu o temperaturze t [C] 7,570 t p 6e,937 0 t 9,80 t,90 0 t, 0C t 00C (8.0) s Wlgotność względna p [%] /00 wyznaczana jest z pomaru wlgotnośc względnej powetrza p wyrażonej w %. Objętoścowe strumene wlgotnego powetrza spaln wynoszą w t V m,6x V [m 3 /s], (8.) p pal p V m V [m 3 /s]. (8.) w w sp pal sp W celu oblczena masowego strumena spaln potrzebna jest gęstość spaln wlgotnych, która będze oblczana ze wzoru Boe a 0,56 0, 489 n,93 CO [kg/m 3 ], (8.3) gdze: , W d [kg/m 3 ], (8.4) gdze W d wyrażone jest w MJ/kg. 43

47 Strumeń masy spaln wlgotnych z uwzględnenem masy pary wodnej zawartej w powetrzu wynos: gdze p t m m V m, 6xV [kg/s], (8.5) sp pal sp n pal p p oznacza gęstość pary wodnej równą 0,804 kg/m 3. Strumeń palwa we wzorze (8.5) wyrażony jest w kg/s. Należy zaznaczyć, że dokładność oblczeń strumena masy spaln za pomocą wzorów Molera Boe a jest bardzo dobra [33]. Przeprowadzono oblczena porównawcze przy zadanym składze chemcznym palwa otrzymano praktyczne te same wynk za pomocą wzorów Molera Boe a oraz ścsłych oblczeń stechometrycznych opsanych w [8]. p 44

48 9. Modelowane przegrzewaczy pary Rozkłady temperatury pary, ścanek rur oraz spaln wyznaczone zostaną metodą blansów elementarnych. Podstawą wyznaczena ustalonych rozkładów temperatury czynnków ścanek rur są równana blansu energ zapsane dla obszaru kontrolnego. Do oblczeń przyjęto następujące założena: - prędkość przepływu spaln pary jest stała w danym przekroju poprzecznym równa wartośc średnej, - temperatura spaln pary zmena sę tylko w kerunku przepływu tych czynnków, - wymana cepła mędzy spalnam parą zachodz tylko w kerunku prostopadłym do os rur, - uwzględna sę spadek temperatury na grubośc rur przegrzewaczy oraz przyrost temperatury w warstwe żużla lub popołu na zewnętrznej powerzchn rur. Schemat obszaru kontrolnego dla rur przegrzewacza przedstawono na rysunku 9.. Rys. 9.. Schemat obszaru kontrolnego dla rur przegrzewacza. 45

49 Przy sporządzanu blansu energ dla objętośc kontrolnej przyjęto następujące oznaczena: n r - lczba rur równoległych w całym przegrzewaczu, m - strumeń masy pary przepływający przez cały przegrzewacz, kg/s, przeg m przeg p - strumeń masy pary przepływającej przez jedną rurę, kg/s, nr m n rząd m spr m n sp rząd - lczba rur w jednym rzędze prostopadłym do kerunku przepływu spaln, - strumeń masy spaln przypadający na jedną podzałkę o szerokośc s długośc L, kg/s, p Rys. 9.. Schemat szeregowego rozmeszczena rur w przegrzewaczu, s podzałka poprzeczna rozmeszczena rur w pęczku (prostopadła do kerunku przepływu spaln), s podzałka wzdłużna rozmeszczena rur w pęczku (równoległa do kerunku przepływu spaln). Rys Schemat przepływu czynnków przez jedną rurę; m p - strumeń masy pary przepływającej przez jedną rurę, m spr - strumeń masy spaln przypadający na jeden rząd rur równoległy do kerunku przepływu spaln. 46

50 47 Strumeń masy pary przez jedną objętość kontrolną wynos: sp sp spr r r rząd m x x m m L L n (9.) 9.. Równane blansu energ dla pary Blans energ dla pary dla obszaru kontrolnego ma następującą postać (rys. 9.):, 0,,,, 0,, p T pp p p p w p w p T pp p T c m T T T x d T c m p p. (9.) Po uwzględnenu, że średne cepło właścwe pary w przedzale temperatury,,, p j p j T T określone jest wzorem: p p p T pp p T pp T T pp T T T c T c c p p p p,,, 0, 0,,,, (9.3) równane (9.) można zapsać w następującej postac:,,,,,,, p p w p w p p T T pp p T T T A T T c m p p (9.4) gdze: x d A w w. (9.5) Przyjmując, że średne cepło właścwe pary można wyznaczyć ze wzoru:,,,,, p p T pp p pp p pp pp T c T c T c c (9.6) równane blansu (9.4) przyjmuje postać:,,,,,, p p w p w p p pp p T T T A T T c m. (9.7)

51 Z równana (9.7) wyznaczyć można temperaturę pary na wyloce z objętośc kontrolnej: T p, pat w w, Tp, mc p pp, paw. (9.8) m pcpp, p Aw Po wprowadzenu oznaczena A N A p w p w p, m pcpp, m p cpp Tp, cpp Tp, (9.9) podzelenu (9.0) przez otrzymuje sę: m p c pp, T N Tp N Tw,,,..., N, p p N, (9.0), p, p, Lr gdze N lczba obszarów kontrolnych (komórek). Należy zauważyć, że: x. N Symbol N oznacza lczbę jednostek wymany cepła dla obszaru kontrolnego o długośc p, x. 9.. Równane blansu energ dla spaln Równane blansu energ dla spaln przyjmuje postać: ' " ' " Tsp, ' Tsp, T " sp, Tsp, msp cpp T,, 0 sp m sp cpp T 0 sp rz z x sp T z,. (9.) Przyjmując, że średne cepło właścwe dla spaln można wyznaczyć ze wzoru: c ' " Tsp, ' Tsp, " ' T c sp, psp T 0 sp, cpsp T 0 sp, psp " T ' " sp, Tsp, Tsp, c psp, (9.) gdze: c psp, " ' T c T c psp sp, psp sp,. (9.3) 48

52 Równane (9.) można zapsać w postac: ' " T T ' " sp, sp, m sp c psp, Tsp, Tsp, Azan sp Tz, (9.4) gdze: A zan r x. (9.5) z z Z równana (9.4) wyznacza sę temperaturę spaln za danym rzędem rur: T " sp, m c A T A T m sp cpsp, sp Azan ' sp psp, sp zan sp, sp zan z, (9.6) Po wprowadzenu oznaczena: A N A sp zan sp zan sp, msp cpsp, m sp cpsp Tsp, cpsp Tsp, ' " (9.7) podzelenu (9.6) przez otrzymuje sę: m sp c psp, T N T N T,,..., N. (9.8) " ' sp,,, sp,, sp sp N z sp, gdze: N oznacza lczbę jednostek wymany cepła dla obszaru kontrolnego o długośc sp, x Wyznaczane temperatury ścank Temperatura ścank wyznaczona zostane za pomocą metody blansów elementarnych. Przyjmuje sę, że na powerzchn rur od strony spaln znajduje sę warstwa żużla lub popołu o grubośc z (rys. 9.4). Podzał ścank rury warstwy zaneczyszczeń na objętośc kontrolne przedstawono na rysunku

53 Rys Schemat ścank rury z warstwą zaneczyszczeń na powerzchn zewnętrznej. Rys Schemat podzału ścank rury warstwy zaneczyszczeń na objętośc kontrolne. Równana blansu cepła dla poszczególnych objętośc kontrolnych mają następującą postać: - węzeł T w T w T T d Tw Tw p p w w dc 0, (9.9) w gdze: d d d /r r, c w z w z - węzeł T T T T T T w w w w w3 w d c z ds w z 0, (9.0) 50

54 gdze: d d r, s z z z z - węzeł 3 sp Tw Tw3 T T d d 0. (9.) sp w3 z z s z Równana (9.9) (9.) zostaną przekształcone tak, aby można je było rozwązać metodą Gaussa Sedela [3]: T w T T w w dc p Tp dw Tw, (9.) T w Tw dc w p d w w Tw Tw dc d s Tw Tw z T w3, (9.3) Tw Tw dc z d s w z w z d T d T T s w3 sp z sp z w d s z spdz z z, (9.4) Równana (9.0), (9.8) (9.) (9.4) wykorzystane zostaną do budowy model matematycznych poszczególnych stopn przegrzewaczy Model matematyczny przegrzewacza grodzowego W oparcu o wyprowadzone równana blansowe zbudowane zostaną modele matematyczne poszczególnych stopn przegrzewacza. Schemat rozmeszczena poszczególnych stopn przegrzewacza przedstawono na rysunku 9.6. Para z walczaka przepływa kolejno: ścany cągu konwekcyjnego, drug feston, powerzchnowy schładzacz pary, dalej perwszy stopeń przegrzewacza, przegrzewacz grodzowy, drug trzec stopeń przegrzewacza a następne rurocągem do kolektora pary. Za perwszym stopnem przegrzewacza pary, przed kolektorem wlotowym do grodzowego przegrzewacza pary znajduje sę perwszy wtryskowy schładzacz pary, a za przegrzewaczem grodzowym, przed kolektorem wlotowym drugego stopna przegrzewacza pary znajduje sę drug wtryskowy schładzacz pary. Schemat podzału przegrzewacza grodzowego na objętośc kontrolne z uwdocznoną numeracją węzłów po strone pary spaln pokazano na rysunku

55 Rys Schemat rozmeszczena poszczególnych stopn przegrzewacza: walczak, ekran boczny zwrotnego kanału spalnowego, 3 spad zwrotnego kanału spalnowego, 4 ścana przedna drugego cągu, 5 feston, 6 powerzchnowy schładzacz pary (kolektor wejścowy KPP-), 7 KPP-, 8 wtryskowy schładzacz pary I, 9 grodzowy przegrzewacz pary, 0 wtryskowy schładzacz pary II, KPP-, KPP-3, 3 kolektor wylotowy pary śweżej, 4 woda zaslająca, 5 podgrzewacz wody I stopna, 6 podgrzewacz wody II stopna. Rys Schemat podzału przegrzewacza grodzowego na objętośc kontrolne. 5

56 Rys Schemat oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur. Oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur przedstawono na rysunku 9.8. Równana do oblczana temperatury spaln za poszczególnym ruram w grodz można zapsać w oparcu o równane (9.8): ( T N T N T,,..., N " ' sp,,, sp,, sp sp N z sp, ) PG() DNSP / PG() DNSP SCG(3), DNSP/ (9.5) PG3() DNSP3 / PG() DNSP3 SCG(3), DNSP3/ (9.6) PG4() DNSP34 / PG3() DNSP34 SCG3(3), DNSP34/ (9.7) PG5() DNSP45 / PG4() DNSP45 SCG4(3), DNSP45/ (9.8) 53

57 gdze N występujące we wzorze (9.8) można w przypadku równań p, (9.5) (9.8) zapsać w postac: DNSP ALFASP DELTAZAN, (9.9) AMSP CPSP( PG()) CPSP( PG()) DNSP3 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PG()) CPSP( PG3()), (9.30) DNSP34 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PG3()) CPSP( PG4()), (9.3) DNSP45 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PG4()) CPSP( PG5()). (9.3) Temperaturę ścanek poszczególnych rur wyznacza sę w trzech węzłach z następujących równań: - ścanka perwszej rury SCG() AL( SCG()) AL( SCG()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.33) WG() WG() AL( SCG()) AL( SCG()) DZ DW ALFAP DW SCG() DZ DW SCG() AL( SCG()) AL( SCG()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.34) AL( SCG()) AL( SCG()) DZ DW DZ DELTAZ SCG() ALZ SCG(3) DZ DW DELTAZ 54

58 SCG(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PG() PG() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCG() DELTAZ. (9.35) - ścanka drugej rury SCG() AL( SCG()) AL( SCG()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.36) WG() WG() AL( SCG()) AL( SCG()) DZ DW ALFAP DW SCG() DZ DW SCG() AL( SCG()) AL( SCG()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.37) AL( SCG()) AL( SCG()) DZ DW DZ DELTAZ SCG() ALZ SCG(3) DZ DW DELTAZ SCG(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PG() PG3() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCG() DELTAZ. (9.38) - ścanka trzecej rury SCG3() AL( SCG3()) AL( SCG3()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.39) WG3() WG3() AL( SCG3()) AL( SCG3()) DZ DW ALFAP DW SCG3() DZ DW 55

59 SCG3() AL( SCG3()) AL( SCG3()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.40) AL( SCG3()) AL( SCG3()) DZ DW DZ DELTAZ SCG3() ALZ SCG3(3) DZ DW DELTAZ SCG3(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PG3() PG4() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCG3() DELTAZ. (9.4) - ścanka czwartej rury SCG4() AL( SCG4()) AL( SCG4()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.4) WG4() WG4() AL( SCG4()) AL( SCG4()) DZ DW ALFAP DW SCG4() DZ DW SCG4() AL( SCG4()) AL( SCG4()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.43) AL( SCG4()) AL( SCG4()) DZ DW DZ DELTAZ SCG4() ALZ SCG4(3) DZ DW DELTAZ SCG4(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PG4() PG5() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCG4() DELTAZ. (9.44) 56

60 Temperaturę pary oblcza sę z następujących równań otrzymanych z ogólnego równana (9.0): ( Tp, N Tp N Tw,,,..., N, p p N,, p, ) WG() DNP / WG() DNP SCG() DNP/ (9.45) WG () DNP3/ WG () DNP3 SCG (), (9.46) DNP3/ WG3() DNP34 / WG3() DNP34 SCG3(), (9.47) DNP34/ WG4() DNP45/ WG 4() DNP45 SCG4(), (9.48) DNP45/ W równanach (0.45) (0.48) przyjęto następujące oznaczena: DNP ALFAP DELTAW AMP CPPG ( ()) CPPG ( ()), (9.49) DNP3 ALFAP DELTAW AMP CP( PG()) CP( PG3()), (9.50) DNP34 ALFAP DELTAW AMP CPPG ( 3()) CPPG ( 4()), (9.5) DNP45 ALFAP DELTAW AMP CPPG ( 4()) CPPG ( 5()). (9.5) Po rozwązanu układu obejmującego równana (9.5) (9.8) oraz równań (9.33) (9.48) otrzymuje sę rozkład temperatury spaln, ścank pary. 57

61 9.5. Model matematyczny festonu II Para wodna po przegrzanu w przegrzewaczu grodzowym przepływa przez drug feston do powerzchnowego schładzacza pary. Opracowany zostane model matematyczny drugego festonu usytuowanego w kanale spalnowym za I stopnem przegrzewacza pary. Para przepływa równolegle przez rzędy rur rozmeszczone szeregowo (rys. 9.9). Rys Schemat oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur dla II festonu. Otrzymuje sę następujący układ równań: - spalny: PF () DNFSP / PF() DNFSP SCF(3), DNFSP/ (9.53) PF 3() DNFSP3 / PF () DNFSP3 SCF (3), DNFSP3/ (9.54) 58

62 - ścanka perwszej rury, SCFD() AL( SCFD()) AL( SCFD()) DZ DW ALFAFP DW DZ DW, (9.55) WF() WF() AL( SCFD()) AL( SCFD()) DZ DW ALFAFP DW SCFD() DZ DW SCFD() AL( SCFD()) AL( SCFD()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.56) AL( SCFD()) AL( SCFD()) DZ DW DZ DELTAZ SCFD() ALZ SCFD(3) DZ DW DELTAZ SCFD(3) ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PF() PF() ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ SCFD() DELTAZ. (9.57) - ścanka drugej rury, SCFD() AL( SCFD()) AL( SCFD()) DZ DW ALFAFP DW, (9.58) DZ DW WF () WF () AL( SCFD()) AL( SCFD()) DZ DW ALFAFP DW SCFD() DZ DW SCFD() AL( SCFD()) AL( SCFD()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.59) AL( SCFD()) AL( SCFD()) DZ DW DZ DELTAZ SCFD() ALZ SCFD(3) DZ DW DELTAZ 59

63 SCFD(3) ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PF() PF3() ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ SCFD() DELTAZ. (9.60) - para WF() DNFP / WF() DNFP SCFD() DNFP/ (9.6) WF () DNFP3/ WF () DNFP3 SCFD(), (9.6) DNFP3/ gdze: DNFP ALFAP DELTAW AMP CP( PF()) CP( PF ()), (9.63) DNFP3 ALFAP DELTAW, (9.64) AMP CPPF ( ()) CPPF ( 3()) 9.6. Model matematyczny I stopna przegrzewacza pary Opracowany zostane model matematyczny przegrzewacza perwszego stopna umeszczonego za powerzchnowym schładzaczem pary. Oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur przedstawono na rysunku

64 Rys Schemat oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur dla przegrzewacza pary I stopna. Otrzymuje sę następujący układ równań: - Spalny PKI () DNKISP / PKI() DNKISP SCKI(3) DNKISP/, (9.65) PKI 3() DNKISP3 / PKI () DNKISP3 SCKI (3) DNKISP3/, (9.66) PKI 4() DNKISP34 / PKI3() DNKISP34 SCKI3(3) DNKISP34/, (9.67) PKI 5() DNKISP45 / PKI 4() DNKISP45 SCKI 4(3) DNKISP45/, (9.68) PKI 6() DNKISP56 / PKI 5() DNKISP56 SCKI 5(3) DNKISP56/, (9.69) PKI7() DNKISP67 / PKI6() DNKISP67 SCKI6(3) DNKISP67/, (9.70) PKI8() DNKISP78 / PKI 7() DNKISP78 SCKI 7(3) DNKISP78/, (9.7) 6

65 PKI9() DNKISP89 / PKI8() DNKISP89 SCKI8(3) DNKISP89/, (9.7) PKI0() DNKISP90 / PKI 9() DNKISP90 SCKI 9(3) DNKISP90/, (9.73) PKI() DNKISP0/ PKI0() DNKISP0 SCKI0(3) DNKISP0/, (9.74) PKI() DNKISP / PKI() DNKISP SCKI(3) DNKISP /, (9.75) PKI3() DNKISP3 / PKI() DNKISP3 SCKI(3), (9.76) DNKISP3 / gdze: DNKISP ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKI()) CPSP( PKI ()), (9.77) DNKISP3 ALFASP DELTAZAN, (9.78) AMSP CPSP( PKI ()) CPSP( PKI3()) DNKISP34 ALFASP DELTAZAN, (9.79) AMSP CPSP( PKI3()) CPSP( PKI 4()) DNKISP45 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKI 4()) CPSP( PKI5()). (9.80) DNKISP56 ALFASP DELTAZAN, (9.8) AMSP CPSP( PKI5()) CPSP( PKI6()) DNKISP67 ALFASP DELTAZAN, (9.8) AMSP CPSP( PKI6()) CPSP( PKI7()) 6

66 DNKISP78 ALFASP DELTAZAN, (9.83) AMSP CPSP( PKI7()) CPSP( PKI8()) DNKISP89 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKI8()) CPSP( PKI9()). (9.84) DNKISP90 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKI9()) CPSP( PKI0()), (9.85) DNKISP0 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKI0()) CPSP( PKI()), (9.86) DNKISP ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKI()) CPSP( PKI()). (9.87) DNKISP3 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKI()) CPSP( PKI3()). (9.88) - ścanka perwszej rury SCKI() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALFAFP DW DZ DW WKI() WKI() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALFAFP DW SCKI() DZ DW, (9.89) SCKI() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.90) AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI() ALZ SCKI(3) DZ DW DELTAZ 63

67 SCKI(3) ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI() PKI () ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ SCKI() DELTAZ. (9.9) - ścanka drugej rury, SCKI () AL( SCKI ()) AL( SCKI ()) DZ DW ALFAFP DW DZ DW WKI() WKI() AL( SCKI ()) AL( SCKI ()) DZ DW ALFAFP DW SCKI () DZ DW, (9.9) SCKI () AL( SCKI ()) AL( SCKI ()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.93) AL( SCKI ()) AL( SCKI ()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI () ALZ SCKI (3) DZ DW DELTAZ SCKI (3) ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI () PKI3() ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ SCKI () DELTAZ. (9.94) - ścanka trzecej rury SCKI3() AL( SCKI3()) AL( SCKI3()) DZ DW ALFAP DW, (9.95) DZ DW WKI0() WKI0() AL( SCKI3()) AL( SCKI3()) DZ DW ALFAP DW SCKI3() DZ DW 64

68 SCKI3() AL( SCKI3()) AL( SCKI3()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.96) AL( SCKI3()) AL( SCKI3()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI3() ALZ SCKI3(3) DZ DW DELTAZ SCKI3(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI3() PKI 4() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI3() DELTAZ. (9.97) - ścanka czwartej rury SCKI 4() AL( SCKI 4()) AL( SCKI 4()) DZ DW ALFAP DW, (9.98) DZ DW WKI9() WKI9() AL( SCKI 4()) AL( SCKI 4()) DZ DW ALFAP DW SCKI 4() DZ DW SCKI 4() AL( SCKI 4()) AL( SCKI 4()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.99) AL( SCKI 4()) AL( SCKI 4()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI 4() ALZ SCKI 4(3) DZ DW DELTAZ SCKI 4(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI 4() PKI5() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI 4() DELTAZ. (9.00) 65

69 - ścanka pątej rury SCKI5() AL( SCKI5()) AL( SCKI5()) DZ DW ALFAP DW, (9.0) DZ DW WKI8() WKI8() AL( SCKI5()) AL( SCKI5()) DZ DW ALFAP DW SCKI5() DZ DW SCKI5() AL( SCKI5()) AL( SCKI5()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.0) AL( SCKI5()) AL( SCKI5()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI5() ALZ SCKI5(3) DZ DW DELTAZ SCKI5(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI5() PKI6() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI5() DELTAZ. (9.03) - ścanka szóstej rury SCKI6() AL( SCKI 6()) AL( SCKI 6()) DZ DW ALFAP DW, (9.04) DZ DW WKI7() WKI7() AL( SCKI6()) AL( SCKI6()) DZ DW ALFAP DW SCKI6() DZ DW SCKI6() AL( SCKI 6()) AL( SCKI 6()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.05) AL( SCKI6()) AL( SCKI6()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI6() ALZ SCKI6(3) DZ DW DELTAZ 66

70 SCKI6(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI6() PKI7() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI6() DELTAZ. (9.06) - ścanka sódmej rury SCKI7() AL( SCKI7()) AL( SCKI7()) DZ DW ALFAP DW, (9.07) DZ DW WKI6() WKI6() AL( SCKI7()) AL( SCKI7()) DZ DW ALFAP DW SCKI7() DZ DW SCKI7() AL( SCKI7()) AL( SCKI7()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.08) AL( SCKI7()) AL( SCKI7()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI7() ALZ SCKI7(3) DZ DW DELTAZ SCKI7(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI7() PKI8() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI7() DELTAZ. (9.09) - ścanka ósmej rury SCKI8() AL( SCKI8()) AL( SCKI8()) DZ DW ALFAP DW, (9.0) DZ DW WKI() WKI() AL( SCKI8()) AL( SCKI8()) DZ DW ALFAP DW SCKI8() DZ DW 67

71 SCKI8() AL( SCKI8()) AL( SCKI8()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ AL( SCKI8()) AL( SCKI8()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI8() ALZ SCKI8(3) DZ DW DELTAZ, (9.) SCKI8(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI8() PKI9() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI8() DELTAZ. (9.) - ścanka dzewątej rury SCKI9() AL( SCKI9()) AL( SCKI9()) DZ DW ALFAP DW, (9.3) DZ DW WKI () WKI () AL( SCKI9()) AL( SCKI9()) DZ DW ALFAP DW SCKI9() DZ DW SCKI9() AL( SCKI9()) AL( SCKI9()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.4) AL( SCKI9()) AL( SCKI9()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI9() ALZ SCKI9(3) DZ DW DELTAZ SCKI9(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI9() PKI0() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI9() DELTAZ. (9.5) 68

72 - ścanka dzesątej rury SCKI0() AL( SCKI0()) AL( SCKI0()) DZ DW ALFAP DW DZ DW WKI5() WKI5() AL( SCKI0()) AL( SCKI0()) DZ DW ALFAP DW SCKI0() DZ DW, (9.6) SCKI0() AL( SCKI0()) AL( SCKI0()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ AL( SCKI0()) AL( SCKI0()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI0() ALZ SCKI0(3) DZ DW DELTAZ, (9.7) SCKI0(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI0() PKI() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI0() DELTAZ. (9.8) - ścanka jedenastej rury SCKI() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALFAP DW DZ DW WKI 4() WKI 4() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALFAP DW SCKI() DZ DW, (9.9) SCKI() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ, (9.0) DZ DW DELTAZ AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI() ALZ SCKI(3) DZ DW DELTAZ 69

73 SCKI(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI() PKI() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI() DELTAZ. (9.) - ścanka dwunastej rury SCKI() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALFAP DW DZ DW WKI3() WKI3() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALFAP DW SCKI() DZ DW, (9.) SCKI() AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ, (9.3) DZ DW DELTAZ AL( SCKI()) AL( SCKI()) DZ DW DZ DELTAZ SCKI() ALZ SCKI(3) DZ DW DELTAZ SCKI(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKI() PKI3() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKI() DELTAZ. (9.4) - para WKI() DNKIP89 / WKI() DNKIP89 SCKI 8(), (9.5) DNKIP89/ WKI () DNKIP90 / WKI () DNKIP90 SCG9(), (9.6) DNKIP90 / 70

74 WKI3() DNKIP3/ WKI3() DNKIP3 SCKI(), (9.7) DNKIP3/ WKI4() DNKIP / WKI 4() DNKIP SCKI(), (9.8) DNKIP / WKI5() DNKIP0/ WKI5() DNKIP0 SCKI0(), (9.9) DNKIP0/ WKI 6() DNKIP78/ WKI 6() DNKIP78 SCKI 7(), (9.30) DNKIP78/ WKI 7() DNKIP67 / WKI 7() DNKIP67 SCKI 6(), (9.3) DNKIP67/ WKI 8() DNKIP56 / WKI 8() DNKIP56 SCKI 5(), (9.3) DNKIP56/ WKI 9() DNKIP45/ WKI 9() DNKIP45 SCKI 4(), (9.33) DNKIP45/ WKI0() DNKIP34 / WKI0() DNKIP34 SCKI 3(), (9.34) DNKIP34/ WKI() DNKIP3/ WKI() DNKIP3 SCKI (), (9.35) DNKIP3/ WKI() DNKIP / WKI() DNKIP SCKI(), (9.36) DNKIP/ gdze: DNKIP ALFAP DELTAW, (9.37) AMP CP( PKI()) CP( PKI ()) 7

75 DNKIP3 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI ()) CP( PKI3()), (9.38) DNKIP34 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI3()) CP( PKI 4()), (9.39) DNKIP45 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI 4()) CP( PKI5()), (9.40) DNKIP56 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI5()) CP( PKI6()), (9.4) DNKIP67 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI6()) CP( PKI7()), (9.4) DNKIP78 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI7()) CP( PKI8()), (9.43) DNKIP89 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI8()) CP( PKI9()), (9.44) DNKIP90 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI9()) CP( PKI0()), (9.45) DNKIP0 ALFAP DELTAW AMP CP( PKI0()) CP( PKI()), (9.46) DNKIP ALFAP DELTAW AMP CP( PKI()) CP( PKI()), (9.47) DNKIP3 ALFAP DELTAW. (9.48) AMP CP( PKI()) CP( PKI3()) 7

76 9.7. Model matematyczny II stopna przegrzewacza pary Opracowany zostane model matematyczny przegrzewacza drugego stopna. Oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur przedstawono na rysunku 9.. Rys. 9.. Schemat oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur dla przegrzewacza pary II stopna. Równana służące do opsana temperatury spaln za poszczególnym ruram przyjmują następującą postać: PK () DNKSP / PK() DNKSP SCF(3), (9.49) DNKSP/ PK 3() DNKSP3 / PK () DNKSP3 SCK(3), (9.50) DNKSP3/ PK 4() DNKSP34 / PK 3() DNKSP34 SCK (3), (9.5) DNKSP34/ PK 5() DNKSP45 / PK 4() DNKSP45 SCK 3(3), (9.5) DNKSP45/ 73

77 PK 6() DNKSP56 / PK 5() DNKSP56 SCK 4(3), (9.53) DNKSP56/ PK7() DNKSP67 / PK6() DNKSP67 SCK5(3), (9.54) DNKSP67/ PK 8() DNKSP78 / PK 7() DNKSP78 SCK 6(3), (9.55) DNKSP78/ gdze: DNKSP ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PK()) CPSP( PK ()), (9.56) DNKSP3 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PK ()) CPSP( PK3()), (9.57) DNKSP34 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PK3()) CPSP( PK 4()), (9.58) DNKSP45 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PK 4()) CPSP( PK5()). (9.59) DNKSP56 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PK5()) CPSP( PK6()), (9.60) DNKSP67 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PK6()) CPSP( PK7()), (9.6) DNKSP78 ALFASP DELTAZAN, (9.6) AMSP CPSP( PK7()) CPSP( PK8()) 74

78 Temperaturę ścanek poszczególnych rur wyznacza sę w trzech węzłach z następujących równań: - ścanka perwszej rury, SCF() AL( SCF()) AL( SCF()) DZ DW ALFAFP DW DZ DW, (9.63) WF5() WF5() AL( SCF()) AL( SCF()) DZ DW ALFAFP DW SCF() DZ DW SCF() AL( SCF()) AL( SCF()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.64) AL( SCF()) AL( SCF()) DZ DW DZ DELTAZ SCF() ALZ SCF(3) DZ DW DELTAZ SCF(3) ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PK() PK () ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ SCF() DELTAZ. (9.65) - ścanka drugej rury, SCK() AL( SCK()) AL( SCK()) DZ DW ALFAFP DW DZ DW, (9.66) WK () WK () AL( SCK()) AL( SCK()) DZ DW ALFAFP DW SCK() DZ DW SCK() AL( SCK()) AL( SCK()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.67) AL( SCK()) AL( SCK()) DZ DW DZ DELTAZ SCK() ALZ SCK(3) DZ DW DELTAZ 75

79 SCK(3) ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PK () PK3() ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ SCK() DELTAZ. (9.68) - ścanka trzecej rury, SCK3() AL( SCK ()) AL( SCK ()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.69) WK3() WK3() AL( SCK ()) AL( SCK ()) DZ DW ALFAP DW SCK () DZ DW SCK () AL( SCK ()) AL( SCK ()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.70) AL( SCK ()) AL( SCK ()) DZ DW DZ DELTAZ SCK() ALZ SCK (3) DZ DW DELTAZ SCK (3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PK3() PK 4() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCK () DELTAZ. (9.7) - ścanka czwartej rury, SCK3() AL( SCK3()) AL( SCK3()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.7) WK 4() WK 4() AL( SCK3()) AL( SCK3()) DZ DW ALFAP DW SCK3() DZ DW 76

80 SCK3() AL( SCK3()) AL( SCK3()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.73) AL( SCK3()) AL( SCK3()) DZ DW DZ DELTAZ SCK3() ALZ SCK3(3) DZ DW DELTAZ SCK3(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PK 4() PK5() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCK3() DELTAZ. (9.74) - ścanka pątej rury, SCK 4() AL( SCK 4()) AL( SCK 4()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.75) WK5() WK5() AL( SCK 4()) AL( SCK 4()) DZ DW ALFAP DW SCK 4() DZ DW SCK 4() AL( SCK 4()) AL( SCK 4()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.76) AL( SCK 4()) AL( SCK 4()) DZ DW DZ DELTAZ SCK 4() ALZ SCK 4(3) DZ DW DELTAZ SCK 4(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PK5() PK6() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCK 4() DELTAZ. (9.77) 77

81 - ścanka szóstej rury, SCK5() AL( SCK5()) AL( SCK5()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.78) WK6() WK6() AL( SCK5()) AL( SCK5()) DZ DW ALFAP DW SCK5() DZ DW SCK5() AL( SCK5()) AL( SCK5()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.79) AL( SCK5()) AL( SCK5()) DZ DW DZ DELTAZ SCK5() ALZ SCK5(3) DZ DW DELTAZ SCK5(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PK6() PK7() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCK5() DELTAZ. (9.80) - ścanka sódmej rury, SCK6() AL( SCK6()) AL( SCK6()) DZ DW ALFAP DW DZ DW, (9.8) WK() WK() AL( SCK6()) AL( SCK6()) DZ DW ALFAP DW SCK6() DZ DW SCK6() AL( SCK6()) AL( SCK6()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.8) AL( SCK6()) AL( SCK6()) DZ DW DZ DELTAZ SCK6() ALZ SCK6(3) DZ DW DELTAZ 78

82 SCK6(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PK7() PK8() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCK6() DELTAZ. (9.83) Dla festonu przyjmuje sę następujące temperatury meszanny para-woda: o o WF5() 38 C, WF5() 38 C Temperaturę pary oblcza sę z następujących równań: WK () DNKP3/ WK () DNKP3 SCK(), (9.84) DNKP3/ WK 3() DNKP34 / WK 3() DNKP34 SCK (), (9.85) DNKP34/ WK 4() DNKP45 / WK 4() DNKP45 SCK3(), (9.86) DNKP45/ WK 5() DNKP56 / WK 5() DNKP56 SCK 4(), (9.87) DNKP56/ WK 6() DNKP67 / WK 6() DNKP67 SCK 5(), DNKP67/ (9.88) WK() DNKP78 / WK() DNKP78 SCK 6(), DNKP78/ (9.89) 79

83 gdze: DNKP3 ALFAP DELTAW AMP CP( PK ()) CP( PK3()), (9.90) DNKP34 ALFAP DELTAW AMP CPPK ( 3()) CPPK ( 4()), (9.9) DNKP45 ALFAP DELTAW AMP CP( PK 4()) CP( PK5()), (9.9) DNKP56 ALFAP DELTAW AMP CPPK ( 5()) CPPK ( 6()), (9.93) DNKP67 ALFAP DELTAW AMP CPPK ( 6()) CPPK ( 7()), (9.94) DNKP78 ALFAP DELTAW, (9.95) AMP CP( PK7()) CP( PK8()) 80

84 9.8. Model matematyczny III stopna przegrzewacza pary W oparcu o wyprowadzone równana blansowe opracowany zostane model matematyczny przegrzewacza trzecego stopna. Oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur przedstawono na rysunku 9.. Rys. 9.. Schemat oznaczena węzłów znajdujących sę po strone spaln, pary oraz wewnątrz ścanek rur dla przegrzewacza pary III stopna. Równana do oblczana temperatury spaln za poszczególnym ruram przegrzewacza trzecego stopna można zapsać: PKB() DNKBSP / PKB() DNKBSP SCF(3), (9.96) DNKBSP/ PKB3() DNKBSP3 / PKB() DNKBSP3 SCKB(3), (9.97) DNKBSP3/ PKB4() DNKBSP34 / PKB3() DNKBSP34 SCKB(3), (9.98) DNKBSP34/ 8

85 PKB5() DNKBSP45 / PKB4() DNKBSP45 SCKB3(3), (9.99) DNKBSP45/ PKB6() DNKBSP56 / PKB5() DNKBSP56 SCKB4(3), (9.00) DNKBSP56/ PKB7() DNKBSP67 / PKB6() DNKBSP67 SCKB5(3), (9.0) DNKBSP67/ PKB8() DNKBSP78 / PKB7() DNKBSP78 SCKB6(3), (9.0) DNKBSP78/ gdze: DNKBSP ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKB()) CPSP( PKB()), (9.03) DNKBSP3 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKB()) CPSP( PKB3()), (9.04) DNKBSP34 ALFASP DELTAZAN, (9.05) AMSP CPSP( PKB3()) CPSP( PKB4()) DNKBSP45 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKB4()) CPSP( PKB5()). (9.06) DNKBSP56 ALFASP DELTAZAN, (9.07) AMSP CPSP( PKB5()) CPSP( PKB6()) DNKBSP67 ALFASP DELTAZAN AMSP CPSP( PKB6()) CPSP( PKB7()), (9.08) DNKBSP78 ALFASP DELTAZAN, (9.09) AMSP CPSP( PKB7()) CPSP( PKB8()) 8

86 Temperaturę ścanek poszczególnych rur wyznacza sę w trzech węzłach z następujących równań: - ścanka perwszej rury, SCF() AL( SCF()) AL( SCF()) DZ DW ALFAFP DW DZ DW, (9.0) WF5() WF5() AL( SCF()) AL( SCF()) DZ DW ALFAFP DW SCF() DZ DW SCF() AL( SCF()) AL( SCF()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.) AL( SCF()) AL( SCF()) DZ DW DZ DELTAZ SCF() ALZ SCF(3) DZ DW DELTAZ SCF(3) ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKB() PKB() ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ SCF() DELTAZ. (9.) - ścanka drugej rury, SCKB() AL( SCKB()) AL( SCKB()) DZ DW ALFAFP DW DZ DW WKB() WKB() AL( SCKB()) AL( SCKB()) DZ DW ALFAFP DW SCKB() DZ DW, (9.3) 83

87 SCKB() AL( SCKB()) AL( SCKB()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.4) AL( SCKB()) AL( SCKB()) DZ DW DZ DELTAZ SCKB() ALZ SCKB(3) DZ DW DELTAZ SCKB(3) ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKB() PKB3() ALZ ALFAFSP DZ DZ DELTAZ SCKB() DELTAZ. (9.5) - ścanka trzecej rury SCKB() AL( SCKB()) AL( SCKB()) DZ DW ALFAP DW DZ DW WKB3() WKB3() AL( SCKB()) AL( SCKB()) DZ DW ALFAP DW SCKB() DZ DW, (9.6) SCKB() AL( SCKB()) AL( SCKB()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ, (9.7) DZ DW DELTAZ AL( SCKB()) AL( SCKB()) DZ DW DZ DELTAZ SCKB() ALZ SCKB(3) DZ DW DELTAZ SCKB(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKB3() PKB4() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKB() DELTAZ. (9.8) 84

88 - ścanka czwartej rury SCKB3() AL( SCKB3()) AL( SCKB3()) DZ DW ALFAP DW DZ DW WKB4() WKB4() AL( SCKB3()) AL( SCKB3()) DZ DW ALFAP DW SCKB3() DZ DW, (9.9) SCKB3() AL( SCKB3()) AL( SCKB3()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.0) AL( SCKB3()) AL( SCKB3()) DZ DW DZ DELTAZ SCKB3() ALZ SCKB3(3) DZ DW DELTAZ SCKB3(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKB4() PKB5() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKB3() DELTAZ. (9.) - ścanka pątej rury SCKB4() AL( SCKB4()) AL( SCKB4()) DZ DW ALFAP DW DZ DW WKB5() WKB5() AL( SCKB4()) AL( SCKB4()) DZ DW ALFAP DW SCKB4() DZ DW, (9.) SCKB4() AL( SCKB4()) AL( SCKB4()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.3) AL( SCKB4()) AL( SCKB4()) DZ DW DZ DELTAZ SCKB4() ALZ SCKB4(3) DZ DW DELTAZ 85

89 SCKB4(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKB5() PKB6() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKB4() DELTAZ. (9.4) - ścanka szóstej rury SCKB5() AL( SCKB5()) AL( SCKB5()) DZ DW ALFAP DW, (9.5) DZ DW WKB6() WKB6() AL( SCKB5()) AL( SCKB5()) DZ DW ALFAP DW SCKB5() DZ DW SCKB5() AL( SCKB5()) AL( SCKB5()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ DZ DW DELTAZ, (9.6) AL( SCKB5()) AL( SCKB5()) DZ DW DZ DELTAZ SCKB5() ALZ SCKB5(3) DZ DW DELTAZ SCKB5(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKB6() PKB7() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKB5() DELTAZ. (9.7) - ścanka sódmej rury SCKB6() AL( SCKB6()) AL( SCKB6()) DZ DW ALFAP DW, (9.8) DZ DW WKB() WKB() AL( SCKB6()) AL( SCKB6()) DZ DW ALFAP DW SCKB6() DZ DW 86

90 SCKB6() AL( SCKB6()) AL( SCKB6()) DZ DW ALZ DZ DELTAZ, (9.9) DZ DW DELTAZ AL( SCKB6()) AL( SCKB6()) DZ DW DZ DELTAZ SCKB6() ALZ SCKB6(3) DZ DW DELTAZ SCKB6(3) ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ DELTAZ PKB7() PKB8() ALZ ALFASP DZ DZ DELTAZ SCKB6() DELTAZ. (9.30) Dla przegrzewacza trzecego stopna przyjmuje sę następujące temperatury meszanny para-woda: 5() 38 o o WF C, WF5() 38 C Temperaturę pary oblcza sę z następujących równań: WKB() DNKBP3/ WKB() DNKBP3 SCKB(), (9.3) DNKBP3/ WKB3() DNKBP34 / WKB3() DNKBP34 SCKB(), (9.3) DNKBP34/ WKB4() DNKBP45/ WKB4() DNKBP45 SCKB3(), (9.33) DNKBP45/ WKB5() DNKBP56 / WKB5() DNKBP56 SCKB4(), (9.34) DNKBP56/ WKB6() DNKBP67 / WKB6() DNKBP67 SCKB5(), (9.35) DNKBP67/ 87

91 WKB() DNKBP78 / WKB() DNKBP78 SCKB6(), (9.36) DNKBP78/ gdze: DNKBP3 ALFAP DELTAW AMP CP( PKB()) CP( PKB3()), (9.37) DNKBP34 ALFAP DELTAW AMP CP( PKB3()) CP( PKB4()), (9.38) DNKBP45 ALFAP DELTAW AMP CP( PKB4()) CP( PKB5()), (9.39) DNKBP56 ALFAP DELTAW AMP CP( PKB5()) CP( PKB6()), (9.40) DNKBP67 ALFAP DELTAW AMP CP( PKB6()) CP( PKB7()), (9.4) DNKBP78 ALFAP DELTAW AMP CP( PKB7()) CP( PKB8()), (9.4) 9.9. Model matematyczny powerzchnowego schładzacza pary Za festonem drugm usytuowanym w okne wylotowym w mędzycągu znajduje sę powerzchnowy schładzacz pary. Czynnkem chłodzącym jest woda przepływająca wewnątrz rur, a schładzana para przepływa przez przestrzeń mędzyrurową. Z uwag na znaczne wększą pojemność ceplną wody zmana jej temperatury w wymennku jest newelka. Można węc przyjąć stałą wartość temperatury wody równą T wch. 88

92 Rys Schemat powerzchnowego schładzacza pary. Po uwzględnenu, że temperatura wlotowa pary wynos T schp, temperatura pary na wyloce z wymennka T schp może być oblczona ze wzoru: k A Tschp Twch Tschp Twch exp T m pc z z schp p T schp (9.43) gdze współczynnk przenkana cepła odnesony do zewnętrznej powerzchn rur określony jest wzorem: Symbol rz rz ln rz. (9.44) k r r z z w w w w A z we wzorze (9.43) oznacza pole powerzchn zewnętrznej rury. Temperatura wlotowa pary T schpl jest równa temperaturze wylotowej pary z drugego festonu (rys. 9.9), tj. WF() WF() TSCHP (9.45) 9.0. Model matematyczny wtryskowych schładzaczy pary I II Perwszy schładzacz wtryskowy usytuowany jest za I stopnem przegrzewacza konwekcyjnego, przed przegrzewaczem grodzowym. II schładzacz wtryskowy, służący do schładzana pary przegrzanej znajduje sę za przegrzewaczem grodzowym, przed przegrzewaczem konwekcyjnym II stopna. 89

93 Rys Wtryskowy schładzacz pary. Równane blansu energ dla schładzacza pary przedstawonego na rysunku 9.4 ma następującą postać: p p w w p w p m h m h m m h (9.46) h p m h m p p w w p m h m w (9.47) Przyjmując, że cśnene na wloce wyloce pary jest równe, tj. p =p, wyznacza sę temperaturę pary przegrzanej na wyloce ze schładzacza: p p T T p, h (9.48) Dla schładzacza I usytuowanego przed przegrzewaczem grodzowym równane (9.47) przyjmuje następującą postać: h p, WG() p wg, () m h p WKI m h m m p p wg w w p w (9.49) Dla schładzacza II usytuowanego za przegrzewaczem grodzowym równane (9.47) przyjmuje następującą postać: h p, WK() p wk, 4() m h p WG m h m m p p wk w w p w (9.50) Po oblczenu entalp pary ze wzorów (9.49) (9.50) wyznacza sę temperaturę pary WG() za schładzaczem I oraz temperaturę pary WK() za schładzaczem II. 90

94 Przebeg cśnena wzdłuż drog przepływu pary oblcza sę ze wzoru: l w p p n m w j d j w w, j j gdze: p w - cśnene w walczaku kotła - współczynnk strat cśnena spowodowanych tarcem j l - współczynnk strat cśnena spowodowanych oporam lokalnym - długość danego -tego odcnka rury 9

95 0. Ocena stopna zaneczyszczena ścan komory palenskowej przegrzewaczy kotła Na ekranach kotła ewentualne na powerzchn przegrzewacza opromenowanego (grodzowego) tworzy sę żużel jeżel temperatura spaln jest wyższa od temperatury topnena popołu. Stopony popół, to jest żużel, odkłada sę na powerzchnach ogrzewalnych kotła, gdy temperatura spaln przekracza 00 o C. Strumene cepła przejmowane przez parownk przegrzewacze kotła można ocenć oblczając w trybe on-lne dwa następujące wskaźnk ev Q Q ev 0 ev m s, (0.) 0 gdze symbole Q 0 m Q m ev s sup Q sup sup 0 Q sup m s s, (0.) oznaczają odpowedno strumeń cepła przejmowany przez czysty parownk czysty przegrzewacz. Strumene te wyznaczone zostały dla czystego kotła po dokładnym oczyszczenu ścan komory przegrzewaczy 0 0 dla różnych wydajnośc masowych kotła Q m Q m m. Strumene cepła zostały przyblżone za pomocą prostych funkcj przy użycu programu TableCurve. Strumene cepła przejmowane przez parownk przegrzewacze Q Q sup, zarówno dla kotła czystego jak zaneczyszczonego, określone są następującym wzoram Współczynnk s " ' Q m m m h p m h p m h, (0.3) ev s w w d b d fw fwh ' Q sup m. s m w m w h h pd m s m w h3 h m s hs h (0.4) 4 sup może być wykorzystywany do oceny stopna zaneczyszczena przegrzewaczy, gdyż zaneczyszczone przegrzewacze przejmują mnejszy strumeń cepła przy tym samym strumenu pary śweżej m w porównanu ze strumenem cepła przejmowanym przez czyste przegrzewacze. W przypadku parownka, współczynnk jest równy jednośc, nezależne czy ścany parownka są ev zażużlowane czy też ne, gdyż aby strumeń pary wynosł m s do parownka mus być dostarczany ten sam strumeń cepła. Z tego względu stopeń zaneczyszczena ścan komory palenskowej tworzących parownk można ocenć na podstawe zman w czase strumena cepła przejmowanego przez parownk zostaną omówone w dalszej częśc opracowana. s ev ev s sup Q ev lub też nnych wskaźnków, które s 9

96 Istnejący system zdmuchwaczy jest uruchamany, gdy temperatura spaln T gs merzona za przegrzewaczam wzrasta. Ten rodzaj sterowana pracą zdmuchwaczy może prowadzć do ch uruchamana nawet wtedy, gdy ne jest to potrzebne. Na podstawe pomaru tylko temperatury T gs trudno jest bowem stwerdzć, czy zaneczyszczone są przegrzewacze, czy komora palenskowa lub jedno druge. Podwyższane sę temperatury spaln T gs jest jednak sygnałem o zaneczyszczanu sę powerzchn ogrzewalnych może być wykorzystywane w komputerowym systeme oceny stopna zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych kotła. Na podstawe merzonej temperatury spaln za przegrzewaczam T gs wyrażonej w o C może być oblczona temperatura spaln w K ' Tfe na wyloce z komory palenskowej T Q T 73,5 m c ' sup fe gs ' Tfe g p, g T gs (0.5) gdze średne cepło właścwe spaln wyznaczane jest ze wzoru c ' Tfe ' Tgs ' T c fe pg, T 0 fe cpg, T 0 gs pg, T ' gs Tfe Tgs (0.6) Jeżel przeprowadzane pomary oblczena są poprawne, to temperatura ' Tfe wyznaczona ze wzoru (0.5) pownna być blska temperaturze T fe otrzymanej z oblczeń komory palenskowej. Współczynnk sprawnośc ceplnej ekranów występujący we wzorze na lczbę Boltzmana wyznaczany jest w trybe on-lne z następującego równana nelnowego gdze m m s m s c s m m (0.7) c m s oznaczają odpowedno zmerzony oblczony strumeń masy pary. c Strumeń masy pary m s, występujący we wzorze (0.7) oblczany jest z równana (7.3) m jako funkcja sprawnośc ceplnej ekranów. Symbol m s oznacza strumeń masy pary merzony za pomocą kryzy zanstalowanej na wyloce z kotła. Jeżel ścany komory palenskowej ulegają żużlowanu, wówczas przy stałej wartośc współczynnka nadmaru powetrza wzrasta temperatura spaln na wyloce z komory. Z uwag na trudnośc pomarowe ne można jednak tej temperatury merzyć w sposób cągły. 93

97 Rys. 0. Energetyczny kocoł parowy opalany węglem o mocy 50 MW strumenu masy pary przegrzanej 0 t/h; T fe, T gs, T ge oznaczają odpowedno temperaturę spaln na wyjścu z komory palenskowej, za przegrzewaczam pary za podgrzewaczem powetrza 94

98 . Wyznaczane w trybe on lne parametrów charakteryzujących stopeń zaneczyszczena ścan komory palenskowej kotła rur przegrzewacza Opracowany komputerowy układ do oceny w trybe on-lne stopna zaneczyszczena powerzchn ogrzewalnych kotłów został zanstalowany na kotle Nr 8 o wydajnośc m s 0 t/h. Wartość opałowa palwa W d wynosła 8769 kj/kg przy udzale masowym popołu w palwe równym 3,9%. Skład chemczny palwa (udzały masowe perwastków) jest następujący: węgel - 49%, wodór,0%, azot 0,9%, tlen 7,0%, woda 8,0%. Udzał masowy częśc palnych w lotnym popele wynos 4,6%, a udzał węgla w żużlu 3,%. Schładzacz wtryskowy usytuowany jest za I stopnem przegrzewacza konwekcyjnego przed przegrzewaczem grodzowym. II schładzacz wtryskowy, służący do schładzana pary przegrzanej znajduje sę za przegrzewaczem grodzowym, przed przegrzewaczem konwekcyjnym II stopna. Temperatura wody wtryskowej do schładzaczy pary wynos 50 o C. Strumene cepła zaabsorbowane przez czysty parownk Q 0 f ( m s ) czyste przegrzewacze Q 0 ( ) sup m s (rys..5 rys..6) zostały określone eksperymentalne przy różnych strumenach masy pary przegrzanej m s. Dane eksperymentalne przyblżone zostały za pomocą prostych funkcj, używanych następne przy określanu współczynnka efektywnośc ceplnej parownka ev przegrzewaczy sup, zdefnowanych odpowedno równanam (0.) (0.). Wynk oblczane są na beżąco prezentowane na montorze komputera umożlwając śledzene zman wybranych parametrów charakteryzujących stopeń zaneczyszczana kotła w czase. Wybrane wynk oblczeń przeprowadzanych w trybe on-lne z krokem czasowym równym mn. przedstawono na rysunkach..8. Ścany komory palenskowej oczyszczane były za pomocą zdmuchwaczy wodnych, które włączone zostały w czase równym t = 400 mn. t = 300 mn. Przegrzewacze oczyszczane były za pomocą zdmuchwaczy parowych, które włączone zostały w czase równym t = 530 mn. Z analzy wynków przedstawonych na rysunkach.a.b wdać, że zaneczyszczenu żużlem popołem ulega główne przegrzewacz grodzowy umeszczony nad komorą palenskową kotła. Po oczyszczenu tego przegrzewacza za pomocą parowych zdmuchwaczy popołu gwałtowne rośne strumeń cepła przejmowany przez ten przegrzewacz (rys..a). Slne zaneczyszczane przegrzewacza grodzowego jest spowodowane wysoką temperatura spaln, zmenającą sę w przedzale od 00 o C do 080 o C, przy której następuje męknęce topnene popołu. Wpływ parowego zdmuchwana popołu na wzrost strumena cepła przejmowanego przez II III stopeń przegrzewacza jest mnejszy (rys..b) z uwag na nższą temperaturę popołu, przy której ne zachodz męknęce topnene popołu. Mnejszą ntensywność zaneczyszczana powerzchn przegrzewaczy II III stopna potwerdzają wynk przedstawone na rys..8. Po włączenu zdmuchwaczy wodnych w komorze zdmuchwaczy parowych w przegrzewaczach w czase t = 400 mn., wzrost 95

99 współczynnka efektywnośc ceplnej dla wszystkch przegrzewaczy (rys..8) jest mnejszy w porównanu ze wzrostem strumena wody wtryskwanej do schładzacza pary nr. Na rysunku. przedstawono zmany współczynnka nadmaru powetrza na wyloce z komory palenskowej oraz sprawnośc kotła. Z uwag na wysoką wartość nadmaru powetrza wynoszącą około,6 sprawność kotła zmena sę w przedzale od 88,6% do 89,6%. Wdać, że po oczyszczenu ścan komory palenskowej powerzchn przegrzewaczy w czase t = 400 mn. następuje po 900 mnutach spadek sprawnośc kotła o około %. Po ponownym równoczesnym oczyszczenu ścan komory powerzchn przegrzewaczy w czase t = 300 mn. następuje wzrost sprawnośc kotła o około %. Spalane meszanny pyłu węglowego trocn (bomasy) przy współczynnku nadmaru powetrza, 6 wynka z trudnośc utrzymana znamonowej temperatury pary śweżej przy, z uwag na mnejszą wartość opałową meszanny pyłu bomasy w porównanu z pyłem węglowym. Podwyższenu wartośc towarzyszy duże zmnejszene strumena cepła przekazywanego od spaln w komorze palenskowej do parownka kotła, z uwag na znaczne obnżene temperatury spaln w palensku. Przy wększej wartośc temperatura spaln na wyloce z komory palenskowej jest nadal wysoka przy znaczne mnejszym strumenu masy pary wytwarzanym w parownku. Wraz ze wzrostem wzrasta równeż prędkość przepływu spaln w przegrzewaczach. Znaczne mnejszy strumeń masy pary przepływającej przez przegrzewacze przy wysokej prędkośc przepływu temperaturze spaln umożlwa osągnęce znamonowej temperatury pary śweżej. Uzyskwane znamonowej temperatury pary śweżej w wynku zwększena nadmaru powetrza odbywa sę kosztem spadku sprawnośc kotła o około 4%. Na rysunku.3 przedstawono czasowe przebeg strumena masy pary wytwarzanej w parownku oraz przebeg zman temperatury spaln T fe m s ' T fe na wyloce z komory palenskowej. Po oczyszczenu ścan komory palenskowej w czase t = 400 mn t = 300 mn. następuje wzrost strumena cepła przejmowanego przez ścany komory palenskowej, co skutkuje wzrostem strumena masy pary m produkowanej w parownku. W wynku zwększonego strumena cepła przekazywanego od spaln w komorze palenskowej do oczyszczonych ścan w komorze palenskowej następuje obnżane temperatury spaln T na wyloce z kotła. Na podkreślene zasługuje równeż dobra zgodność temperatury spaln T fe na wyloce z komory, oblczanej ze wzoru (4.7) będącego wynkem analzy wymany cepła w komorze palenskowej z temperaturą T oblczaną ze wzoru (0.5) na podstawe ' fe temperatury spaln T gs merzonej za przegrzewaczam pary. Temperatura spaln T gs merzona jest za perwszym stopnem przegrzewacza pary w przestrzen mędzy przegrzewaczem pary I stopna a podgrzewaczem wody. Po oczyszczenu powerzchn przegrzewaczy w punktach czasowych: 400 mn., 530 mn. 300 mn. za pomocą zdmuchwaczy parowych następuje obnżane temperatury spaln T gs. Po około 500 mn. przegrzewacze ponowne ulegają zaneczyszczenu. fe s 96

100 Zmany współczynnka sprawnośc ceplnej ekranów przedstawone są na rysunku.4. Zgodne z normam oblczana kotłów [7,8,35] współczynnk sprawnośc czystych ekranów komór palenskowych kotła opalanego pyłem węglowym jest równy 0, 45. Po czase około 500 mn. następuje obnżene tego współczynnka do wartośc 0,36. Obnżanu wartośc towarzyszy wzrost temperatury spaln T fe na wyloce z komory palenskowej (rys..3). Po oczyszczenu ścan komory palenskowej w czase 400 mn. 300 mn. następuje wzrost wartośc. Strumeń cepła Q f przejmowany przez ścany komory palenskowej kotła (rys..7) wykazuje zmany w czase podobne do zman strumena masy pary w parownku (rys..3). m s wytwarzanej Współczynnk efektywnośc ceplnej przegrzewaczy pary sup (rys..8) rośne w różnym stopnu w zależnośc od skutecznośc oczyszczana powerzchn przegrzewacza za pomoca zdmuchwaczy parowych. Znaczne wększy przyrost współczynnka ζ sup obserwuje sę po czyszczenu przegrzewaczy w czase t = 530 mn. t = 300 mn. Na podstawe sprawnośc ceplnej kotła można ze wzoru (8.) wyznaczyć w stane ustalonym strumeń masy palwa m. a) F 4 0 m w, t/h t, mn. 97

101 b) m w, t/h t, mn. Rys.. Przebeg zman w czase strumena masy wody wtryskwanego do schładzaczy pary przegrzanej 98

102 t, mn. Rys.. Przebeg zman współczynnka nadmaru powetrza sprawnośc kotła w czase 99

103 T fe, o C T gs, o C m s, t/h t, mn. ' Rys.3. Czasowe przebeg zman temperatury spaln T fe Tfe na wyloce z komory palenskowej, temperatury T gs za przegrzewaczam pary strumena masy pary ' T fe - temperatura oblczana za pomocą równana (0.5), Tfe - temperatura oblczana za pomocą równana (4.7) m s ; 00

104 t, mn. Rys.4. Zmany w czase współczynnka sprawnośc ceplnej ekranów komory palenskowej kotła Rys.5. Zmany strumena cepła 0 Q f przejmowanego przez czyste powerzchne parownka kotła w funkcj strumena masy pary produkowanej w kotle kotła) m s (obcążene 0

105 Rys.6. Zmany strumena cepła 0 Q sup przejmowanego przez czyste powerzchne przegrzewaczy pary w funkcj strumena masy pary produkowanej w kotle (obcążene kotła) m s Q f, MW Rys.7. Strumeń cepła t, mn. Q f przejmowany w komorze palenskowej kotła. 0

106 0 5 0 sup, % t, mn. Rys.8. Zmana współczynnka efektywnośc ceplnej sup powerzchn przegrzewaczy pary Wszystke wynk oblczeń prezentowane są na ekrane montora stacj operatorskej (rys..9.0). 03

107 Rys.9. Dane wejścowe 04

108 Rys.0. Wdok ekranu stacj operatorskej z prezentowanym wynkam oblczeń. Wynk oblczeń prezentowane są w trybe on-lne umożlwają operatorow kotła uruchamane wodnych zdmuchwaczy żużla w komorze palenskowej lub parowych zdmuchwaczy popołu w przegrzewaczach w odpowednm czase, to jest wtedy, kedy powerzchne ogrzewalne kotła są rzeczywśce zaneczyszczone. 05