W pracy wykonany został matematyczny model grodziowego przegrzewacza pary pierwotnej zbudowanego z rur o złożonym kształcie przekroju poprzecznego „podwójna omega”. Tego typu przegrzewacze znajdują zastosowanie w niektórych kotłach z cyrkulacyjną warstwą fluidalną (CFB). Opracowany model pozwala na przeprowadzanie obliczeń pracy przegrzewacza w stanach nieustalonych takich jak rozruch i wyłączanie kotła z ruchu, zmiana obciążenia oraz uruchomienie wtryskowych schładzaczy pary. Rozkład temperatury w przekroju poprzecznym rury przegrzewacza, przy odpowiednim podziale na elementy skończone, wyznaczony został z zastosowaniem Bilansowej Metody Elementów Skończonych. Temperatura, ciśnienie i prędkość pary w kierunku jej przepływu zostały wyznaczone z zastosowaniem Metody Różnic Skończonych. Wyniki dla stanów ustalonych uzyskane w modelu porównane zostały z wynikami otrzymanymi za pomocą opracowanego modelu z wykorzystaniem CFD, wykazując bardzo dobrą zgodność. Przeprowadzone zostały obliczenia nieustalonej pracy przegrzewacza dla skokowej oraz liniowej zmiany temperatury pary na wlocie do przegrzewacza. Wyniki otrzymane za pomocą modelu dla zmierzonych danych wejściowych w trakcie rozruchu kotła zostały zweryfikowane eksperymentalnie z wartościami uzyskanymi na drodze pomiarów, potwierdzając poprawność założeń przyjętych w wykonanym modelu.
Modeling of the transient thermal and flow processes in the superheater tubes of CFB boiler
Mathematical model of the live steam platen superheater made from the tubes with complex shape of cross section “double omega” was prepared in the Ph.D. thesis. These types of superheaters are used in certain boilers with circulating fluidized bed (CFB). The created model allows to carry out the calculations of superheater operation in transient states as start-up, shutting down of the boiler and turning on the steam attemperators. The temperature distribution in the tube cross-section of superheater, with a suitable split into finite elements, was determined using Balance Finite Elements Method. Temperature, pressure and velocity of the steam through its flow were determined by Finite Difference Method. The results for steady states operations, obtained in the model, were compared with the results obtained using CFD modeling. The both results show a very good compatibility. Calculations of superheater transient operation for step and linear change of steam temperature at the inlet were carried out. The results obtained using the model with the measured input data collected during the boiler start-up, were verified experimentally with the results obtained from the measurements. The results accuracy confirms the correctness of the assumptions made in the model.
