BADANIA PODSTAWOWYCH WSKAŹNIKÓW
PRACY PODGRZEWACZY POWIETRZA
KOTŁA K-3 W ELEKTROWNI OPOLE
Mieczysław
Świętochowski
Przemysław Bukowski
Włodzimierz
Rogula
BADANIA PODSTAWOWYCH WSKAŹNIKÓW
PRACY PODGRZEWACZY POWIETRZA
KOTŁA K-3 W ELEKTROWNI OPOLE
Mieczysław
Świętochowski
Przemysław Bukowski
Włodzimierz
Rogula
Zawartość tematyczna prezentacji
Zawartość tematyczna prezentacji
Wstęp.
Wstęp.
Rodzaje wypełnień w obrotowych
Rodzaje wypełnień w obrotowych
podgrzewaczach powietrza (OPP).
podgrzewaczach powietrza (OPP).
Opis badanego obiektu.
Opis badanego obiektu.
Opis pomiarów.
Opis pomiarów.
Metodyka obliczeń.
Metodyka obliczeń.
Wyniki (porównanie) i wnioski.
Wyniki (porównanie) i wnioski.
WSTĘP
WSTĘP
OPP w nowoczesnym
OPP w nowoczesnym
kotle.
kotle.
Koszty inwestycji w
Koszty inwestycji w
OPP a jego wpływ na
OPP a jego wpływ na
bilans cieplny kotła.
bilans cieplny kotła.
Rola i znaczenie
Rola i znaczenie
wypełnień OPP.
wypełnień OPP.
Rodzaje wypełnień w
Rodzaje wypełnień w
obrotowych
obrotowych
podgrzewaczach powietrza
podgrzewaczach powietrza
NF
UNF
DU
CU
DUN
FNC
Nr 277 - standardowe
wypełnienie zimnego
końca OPP
wykorzystywane do
wypełnienia zimnego
końca lub w
podgrzewaczach typu
spaliny-spaliny
Nr 327:
• blachy ułożone na
przemian: jedna
blacha w drobne
karby, druga z
wysokimi karbami o
dużych odstępach
•swobodny przekrój
dla przepływu spalin
i powietrza;
•wysoki
współczynnik
przekazywania
ciepła
•niski współczynnik
oporu;
•równoległe karby
ułatwiają usuwanie
zanieczyszczeń.
•efektywny cieplnie;
•wysoki opór
przepływu
Nr 319:
•Wypełnienie
jednopłytowe o
regularnej podziałce
falowania ( = 35
mm)
•kąt nachylenia fali
= 20
o
.
•Przy pakietowaniu
sąsiednie płyty są
odwracane.
Opis badanego obiektu.
Opis badanego obiektu.
Badany kocioł posiada wydzielone układy powietrza
pierwotnego i wtórnego;
L1 - powietrze pierwotne
- typ BD 25/1400 Ljungstrema
- średnica wirnika
7100 mm
- obroty wirnika
2.32 obr/min
- stosunek sektorów powietrza do sektorów spalin 10.5/12.5
- powierzchnia ogrzewalna 20 530 m
2
- powierzchnia czynna dla przepływu czynników 34.72 m
2
- całkowita wysokość końca gorącego (profil DU) 1 100 mm
- całkowita wysokość końca zimnego (profil NF)
300 mm
L2 i L3 - powietrze wtórne
- typ
BD 27/1650 Ljungstrema
- średnica wirnika
8560 mm
- obroty wirnika
2.14 obr/min
- stosunek sektorów powietrza do sektorów spalin 9.5/13.5
- powierzchnia ogrzewalna
35 330 m
2
- powierzchnia czynna dla przepływu czynników
51.25
m
2
- całkowita wysokość końca gorącego (profil FNC) 1 350 mm
Opis pomiarów
Opis pomiarów
Zakres pomiarów:
Zakres pomiarów:
a)
a)
rejestracja parametrów wody,
rejestracja parametrów wody,
pary, spalin i powietrza;
pary, spalin i powietrza;
b)
b)
parametry pracy podstawowych
parametry pracy podstawowych
urządzeń pomocniczych kotła
urządzeń pomocniczych kotła
wg wskazań aparatury
wg wskazań aparatury
pomiarowej w nastawni;
pomiarowej w nastawni;
c)
c)
pomiary „siatkowe”
pomiary „siatkowe”
temperatury i ciśnienia
temperatury i ciśnienia
statycznego powietrza i spalin
statycznego powietrza i spalin
na wlocie i wylocie każdego
na wlocie i wylocie każdego
obrotowego podgrzewacza
obrotowego podgrzewacza
powietrza;
powietrza;
Opracowanie wyników:
Opracowanie wyników:
a)
a)
Bilanse cieplne i masowe dla
Bilanse cieplne i masowe dla
poszczególnych obrotowych
poszczególnych obrotowych
podgrzewaczy powietrza;
podgrzewaczy powietrza;
b)
b)
Obliczenia wymiany ciepła dla
Obliczenia wymiany ciepła dla
każdego podgrzewacza.
każdego podgrzewacza.
Metodyka obliczeń
Metodyka obliczeń
Szczelność wg
Szczelność wg
ASME;
ASME;
Obliczenia
Obliczenia
wymiany ciepła;
wymiany ciepła;
2
2
1
1
1
1
x
x
k
k
=
A*(λ/d
e
)*Re
0,8
*Pr
0,4
*C
t
A – współczynnik zależny od
kształtu
blach wypełnienia
grzejnego,
A є (0,021÷0,037)
λ – współczynnik przewodzenia
ciepła przepływającego czynnika,
C
t
– poprawka zależna od
temperatury
czynnika i ścianki.
ζ – współczynnik wykorzystania
powierzchni,
x
1 i
x
2
– stosunek ilości segmentów
spalin i powietrza do wszystkich
segmentów OPP,
- współczynnik wnikania ciepła
Wyniki pomiarów i obliczeń
Wyniki pomiarów i obliczeń
WARIANT POMIAROWY (
*
)
1
2
3
DATA POMIARU
21.02.00
28.05.04
Symulacja
Moc bloku
N
MW
360
360
360
Numer podgrzewacza powierza
Luvo
-
L1
L 2
L3
L1
L2
L3
L1
L 2
L3
Temperatura spalin przed Luvo
t
sp1
o
C
387.
7
326.
4
329.
0
388.
3
383.
2
387.7
388.0
327.5
327.4
Temperatura spalin za Luvo
t
sp2
o
C
142.
2
145.
6
142.
8
136.
0
156.
9
156.2
142.8
131.9
131.0
Temperatura powietrza przed Luvo
t
pow1
o
C
21.7
26.0
27.0
22.7
28.0
29.0
21.7
26.0
27.0
Temperatura powietrza za Luvo
t
pow2
o
C
293.
7
269.
9
273.
8
285.
5
337.
5
341.2
292.0
288.5
288.6
Przyrost koncentracji tlenu w
spalinach
O
2
%
1.2
0.79
0.8
0.8
0.75
0.76
1.2
0.79
0.8
Strata ciśnienia statycznego spalin w
Luvo
Psp
hPa
588
589
490
492
932
883
-
-
-
Prędkość spalin w podgrzewaczu
powietrza
Wsp
m/s
6.6
8.3
7.9
6.9
8.8
8.6
6.6
8.0
7.9
Prędkość powietrza w podgrzewaczu
Wpo
w
m/s
6.0
7.7
7.5
6.8
8.3
8.2
6.0
7.6
7.7
Współczynnik wnikania ciepła od
spalin
k
W/m
2
K
48.7
57.9
55.9
50.7
73.3
71.4
48.9
69.9
68.9
Współczynnik wnikania ciepła do
powietrza
2
W/m
2
K
42.2
50.9
49.9
46.7
64.2
63.3
42.3
62.4
62.5
Współczynnik wykorzystania
powierzchni
-
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
Współczynnik przejmowania ciepła
k
W/m
2
K
9.6
11.2
10.9
10.4
14.1
13.9
9.5
13.7
13.6
Średnia różnica temperatur między
czynnikami
t
o
C
106.
0
84.4
84.1
108.
4
84.3
85.5
107.1
71.4
71.5
Ciepło przejęte od spalin w
podgrzewaczu powiet.
Q
i
MW
20.9
34
33.3
35
32.4
20
23.0
75
42.0
78
41.893
20.97
34.50
34.36
Nieszczelność Luvo wg ASME
nL
%
6.14
3.94
3.97
3.96
3.75
3.70
-
-
-
Sprawność kotła
k
%
92.86
92.48
93.37
UWAGA: Wariant 1: Wszystkie podgrzewacze powietrza kotła K-3 z wkładami grzejnymi typu PU
Wariant 2: Podgrzewacze powietrza kotła K-3 lewy i prawy z wkładami grzejnymi typu FNC; podgrzewacz środkowy bz, czyli z wkładami typu PU
Wariant 3: Podgrzewacze powietrza jak dla wariantu 2.
Zawartość tlenu w spalinach przed podgrzewaczami dla wszystkich podgrzewaczy i wariantów pomiarowych wynosiła ok. 3.4%
Ocena pracy kotła i obrotowych
Ocena pracy kotła i obrotowych
podgrzewaczy powietrza po
podgrzewaczy powietrza po
modernizacji
modernizacji
.
.
Wzrost efektywności cieplnej (o ok. 22%) zmodernizowanych
Wzrost efektywności cieplnej (o ok. 22%) zmodernizowanych
podgrzewaczy L2 i L3 kotła K-3 w stosunku do stanu z 2000r;
podgrzewaczy L2 i L3 kotła K-3 w stosunku do stanu z 2000r;
Parametr A we wzorze na współczynnik przekazywania ciepła dla
Parametr A we wzorze na współczynnik przekazywania ciepła dla
wkładów DU określono na poziomie 0,0315, a dla wkładów FNC
wkładów DU określono na poziomie 0,0315, a dla wkładów FNC
na 0,0385 ;
na 0,0385 ;
Z obliczeń symulacyjnych wymiany ciepła w kotle wynika, że
Z obliczeń symulacyjnych wymiany ciepła w kotle wynika, że
końcowa temperatura spalin za L2 i L3 spadłaby średnio o 13,5
końcowa temperatura spalin za L2 i L3 spadłaby średnio o 13,5
0
0
C,
C,
a temperatura powietrza gorącego wzrosłaby średnio o ok.
a temperatura powietrza gorącego wzrosłaby średnio o ok.
14,7
14,7
o
o
C. Sprawność kotła wzrosłaby z 92,9% do 93,37%, a więc o
C. Sprawność kotła wzrosłaby z 92,9% do 93,37%, a więc o
0,51% ;
0,51% ;
Spadki ciśnień zarówno po stronie powietrza jak i po stronie
Spadki ciśnień zarówno po stronie powietrza jak i po stronie
spalin dla podgrzewaczy L2 i L3 (po modernizacji) są wyższe niż
spalin dla podgrzewaczy L2 i L3 (po modernizacji) są wyższe niż
przed modernizacją. Spadki ciśnień na L1 są zbliżone do tych z
przed modernizacją. Spadki ciśnień na L1 są zbliżone do tych z
2000r. Stąd wniosek: wkłady grzejne FNC mają wyższy opór dla
2000r. Stąd wniosek: wkłady grzejne FNC mają wyższy opór dla
przepływu czynników niż wkłady DU. Jest to wzrost szacunkowo o
przepływu czynników niż wkłady DU. Jest to wzrost szacunkowo o
ok. 50%.
ok. 50%.
2
2
1
1
1
1
x
x
k
k
=
A*(λ/d
e
)*Re
0,8
*Pr
0,4
*C
t
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
Mieczysław Świętochowski