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