Dynamika parowych kotłów energetycznych

Authors:

• Wiesław Zima

Abstract

W niniejszej pracy zaproponowano modele matematyczne, za pomocą których możliwa jest symulacja pracy w warunkach nieustalonych wszystkich powierzchni ogrzewalnych kotłów energetycznych, w tym kotłów pracujących przy nadkrytycznych parametrach pary. Uwzględniono równoległe usytuowanie w jednym kanale spalinowym kilku takich powierzchni. W celu symulacji nagrzewania czynników roboczych (woda, para przegrzana i para mokra) wykorzystano jednowymiarowe (1D) równania opisujące zasady zachowania masy, pędu i energii. W zakresie przepływu dwufazowego w parowniku kotła przedstawiono równania dla przepływu homogenicznego. Po stronie spalin zapisano i rozwiązano równanie bilansu energii. Dla ścianek rur przegrzewaczy pary i podgrzewaczy wody zasilającej rozwiązano równanie 1D nieustalonego przewodzenia ciepła. W przypadku natomiast ścianek rur ekranowych komory paleniskowej zapisano i rozwiązano równania dwuwymiarowego (2D) i trójwymiarowego (3D) nieustalonego przewodzenia ciepła (w modelu 2D pominięto przewodzenie ciepła wzdłuż rury). Dla parowników kotłów zaproponowano więc modele sprzężonej wymiany ciepła 1D/2D oraz 1D/3D (1D dla czynnika roboczego, 2D oraz 3D dla ścianki rury ekranowej z płetwami). Modele te pozwalają na uwzględnienie nierównomierności obciążenia cieplnego na obwodzie rur ekranowych wraz z płetwami oraz wzdłuż komory. Wyniki uzyskiwane za pomocą modeli 1D/2D oraz 1D/3D zilustrowano graficznie. W dalszej części pracy przedstawiono wybrane wyniki symulacji pracy kotła na parametry nadkrytyczne w warunkach nieustalonych. Szczególną uwagę zwrócono na żądane wzrosty mocy bloku włączonego w układ automatycznej regulacji częstotliwości i mocy. Krótkiej analizie poddano także procesy planowego i awaryjnego odstawiania kotła.