Microsoft Word - Ca\\263o\\234\\346 06 II 2006.doc
Transkrypt
Microsoft Word - Ca\\263o\\234\\346 06 II 2006.doc
XLV Sympozjon „Modelowanie w mechanice” 11 Krzysztof BADYDA, Marcin LEC Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska MODEL MATEMATYCZNY UKŁADU NAWĘGLANIA DLA SYMULATORA PYŁOWEGO KOTŁA PAROWEGO Opracowano model matematyczny układu nawęglania przeznaczony do zastosowania w symulatorze cyfrowym pyłowego kotła parowego. Do opisu matematycznego rozważanego obiektu przyjęto metodę z wykorzystaniem stałych skupionych (model „zero wymiarowy”). Jako symulator rozważany jest tu program komputerowy, pozwalający na odwzorowywanie rzeczywistych zachowań obiektu. Program ma realizować obliczenia pozwalające na odtworzenie, a w ogólniejszym przypadku również przewidywanie właściwości obiektu modelowania. Przedmiotem opisu i symulacji są procesy cieplnoprzepływowe zachodzące w obrębie rozważanego układu nawęglania. Symulator może być wykorzystywany w różnych celach, np. szkoleniowych dla personelu obsługującego rzeczywisty obiekt, do obliczeń ekonomiczno-eksploatacyjnych, itp. Obiektem modelowania jest układ nawęglania kotła opalanego węglem kamiennym. W konstrukcjach stosowanych w krajowych elektrowniach spotyka się najczęściej układy złożone z kilku młynów, zwykle średniobieżnych, pierścieniowo-kulowych. W takim przypadku układ nawęglania kotła zawiera: zasobnik węgla, podajnik węgla, młyn węglowy, rurociąg doprowadzający gorące powietrze do młyna oraz rurociąg, przez który przepływa mieszanina pyłowo-powietrzna do kotła. Przyjęto modułową budowę modelu kotła parowego (symulatora). Prezentowany model układu nawęglania jest jednym z istotnych modułów. Wybrano go do rozważań jako element budzący największe wątpliwości, dla którego nie odnaleziono w literaturze odpowiedniego przykładu. Zakresem rozpatrywanego modelu układu młynowego objęto: podajnik węgla, rurociąg doprowadzający gorące powietrze do młyna oraz młyn węglowy (ze względu na niedużą odległość młyna i kotła zaproponowano pominięcie strat ciśnienia i akumulacji powietrza i węgla w rurociągu odprowadzającym mieszaninę węglowo powietrzną z młyna do kotła). Elementami, którym przypisano zdolność akumulacji masy i energii czynnika roboczego są rurociąg oraz młyn i zamodelowano je przy pomocy różniczkowych równań bilansowych. Podajnik węgla oraz straty ciśnienia w rurociągu zamodelowano za pomocą charakterystyk. Zaprezentowano podstawowe równania składające się na prezentowany model matematyczny. Przedstawiono opis układu młynowego, opis modelu matematycznego oraz przykładowe wyniki symulacji, między innymi odpowiedź układu młynowego na zakłócenie w postaci zmiany prędkości obrotowej podajnika węgla. W szczegółowych rozważaniach posłużono się danymi dla kotła OP 230. XLV Sympozjon „Modelowanie w mechanice” 12 Krzysztof BADYDA, Marcin LEC Institute of Heat Engineering, Warsaw University of Technology A MATHEMATICAL MODEL OF A COAL SUPPLY SYSTEM FOR A PULVERIZED-FUEL STEAM BOILER SIMULATOR The mathematical model of a coal supply system for a pulverized-fuel steam boiler simulator have been presented. For the mathematical description of the considered object a lumped parameters model (“zero” dimensional) approach is used. A computer program is considered as a simulator, that allow imaging the behaviour of a real object. The program has to realize calculations, that allow recreating, and in general also predict the characteristics of a modeled object. The subject of the description and development are the thermal-flow processes that occur inside of the considered coal supply system. The simulator can be used in many fields for example as a training course for a maintenance personnel, which operate the real object and for economic-operational calculations, etc. The object of the modeling is the coal supply system for a hard coal fired steam boiler. The most popular structure in polish power plants are systems assembled with some grinding mills, usually a mid-speed ball-bearing mill. In this case the coal supply system consist of a coal bunker, a coal feeder, a mill, a hot-air pipeline and a air-coal dust pipeline. The module structure of the model of steam boiler has been accepted. The presented model of the coal supply system is the one of the essential modules. It has been chosen for the consideration as a crucial element that is questionable, and has no suitable literature example. The considered model of a coal supply system includes a coal feeder, a hot-air pipeline and a mill (because of the small distance between the mill and the boiler the suggestion is to pass over the mass and energy accumulation in hot air and coal in the air-coal dust pipeline). Elements, that can accumulate mass and energy of a working medium are the pipeline and the mill and they are modeled by differential balance equations. The coal feeder and pressure losses are modeled by characteristics. The basic differential balance equations that are involved for the presented model are included. The description of the coal supply installation, mathematical model and results of the example simulations, among others the response for the interference in form of the peripheral speed change of the coal feeder are presented. In specific considerations the data for OP 230 boiler has been used.