steam boilers, dynamics of boiler, thermal stresses, start up automation
Abstrakt
W pracy przedstawiono model dynamiki parownika kotła. Na podstawie równania bilansu masy i energii wyprowadzono wzór na strumień ciepła doprowadzany do parownika w funkcji szybkości zmiany ciśnienia w walczaku kotła. Najpierw przy użyciu przepisów kotłowych TRD-301 wyznaczono dopuszczalne szybkości nagrzewania walczaka z uwagi na naprężenia na brzegu otworu pod rurę opadową w funkcji ciśnienia, a następnie po rozwiązaniu równania różniczkowego wyznaczono zmiany temperatury i ciśnienia w walczaku w funkcji czasu. Znając przebieg ciśnienia w walczaku wyznaczono strumień ciepła, jaki powinien być doprowadzany do parownika kotła. Na podstawie obliczeń cieplnych komory paleniskowej wyznaczono przebieg strumienia paliwa gwarantujący założony przebieg ciśnienia w parowniku kotła. Wyznaczono również czasowe przebiegi temperatury spalin na wylocie z komory paleniskowej w czasie rozruchu kotła z maksymalną dopuszczalną prędkością zmiany temperatury czynnika roboczego w parowniku. Wyniki uzyskane w pracy mogą być zastosowane w projektowaniu kotłów oraz automatyzacji ich rozruchu.
In this paper the problem of the dynamics of boiler evaporator was presented. An expression for the heat flow rate from the furnace to the evaporator, as a function of change of the pressure in the boiler drum was derived from the conservation equations of mass and energy. First, the allowable rate of the steam temperature change in the boiler drum was determined with respect to the total stresses on the edge of the drum – down comer intersection using the TRD-301 boiler regulations. Later, after solving the differential equation, the temperature and pressure changes in the boiler drum, with reference to time function have been established. Knowing the pressure changes in the boiler drum, the heat flux, which shall be delivered to the boiler evaporator was determined. On the basis of the calculations of the furnace chamber, the changes of the fuel flow, assuring the pressure changes in the boiler evaporator most comparable to the assumed ones, were determined. The fuel consumption was also determined during the start up of the boiler for the case of the maximum allowable change of the temperature of the work medium. The results specified in this paper can be used for designing boilers and for the automation of the boiler start up processes.
