Mathematical model of transient processes in steam superheaters

Abstract

A numerical method for modelling the dynamics of steam superheaters, based on solving equations describing the laws of mass, momentum, and energy conservation on the steam side, is presented. The transient temperatures of combustion gases and tube walls are evaluated iteratively, using relations derived from only the simplified equation of the energy balance. The suggested method considers the superheater model as one with distributed parameters. The inverse problem occurring in superheated steam temperature control is also solved using the Regula Falsi method. In order to verify the proposed methods, numerical calculations are carried out for the OP-210 boiler with steam capacity of 210·10³ kg/h. The boiler operation is analysed in transient states during acceptance tests, start-up and shutdown of the boiler. Comparing the results of temperature measurement as well as the mass flow of injection water with numerical calculation results, a satisfactory convergence is found.

In dieser Arbeit wird ein numerisches Berechnungsverfahren zur mathematischen Modellierung der dynamischen Eigenschaften von Überhitzern vorgestellt, das auf der Auflösung von Massen-, Impuls- und Energiebilanzgleichungen auf der Dampfseite beruhto Rauchgas-und Wandtemperaturenverläufe werden iterativ mit Hilfe von Gleichungen bestimmt, die nur aus einer vereinfachten Energiebilanzgleichung hergeleitet werden. Die vorgeschlagene Methode behandelt das Überhitzermodell als mathematisches Modell mit verteilten Parametern. Mit Hilfe der Tangentenmethode wird das inverse Problem getosr, dass der bei Frischdampfregelung aufgetritt. Zwecks einer Überprüfung der vorgeschlagen Methode werden numerische Berechnungen des Dampferzeugers OP-210 für eine. Dampfleistung von 210·10³kg/h durch geführt. Es wird der Betrieb dieses Dampferzeugers unter instationären Bedingungen während der Inbetriebnahme, des Anfahrens und des Abfahrens analysiert. Die gemessenen Temperaturverläufe und Einspritzwasserströme stimmen zufriedenstellend mit den numerischen Berechnungen überein.