Detailliert gekoppelte Simulation von Kraftwerksfeuerung und Dampferzeugung

摘要

Um die Effizienz der nachsten Generation von steinkohlegefeuerten Dampfkraftwerken zu erhohen, werden Dampftemperaturen von 705/720°C angestrebt. Mit den erhohten Frischdampfparametern steigen auch die Anforderungen an die verwendeten Materialien. Um die zu erwartende Lebensdauer der Bauteile abschatzen zu konnen, ist eine detaillierte Kenntnis der auftretenden thermischen Belastungen von Noten. Durch detaillierte, dynamische Prozesssimulation konnen diese Kenntnisse gewonnen werden. Besonders relevant ist dabei eine feine Auflosung der lokalen thermischen Belastungen der Warmeubertrager durch die Feuerung. Hier haben sich 3D-CFD-Simuiationen als besonders leistungsfahig erwiesen. Die vorliegende Abhandlung befasst sich mit der Einbindung einer CFD-Berechnung des Feuerraums in ein Prozesssimulationsmodell des 700°C-Kraftwerks, so dass sich ein sehr leistungsfahiges, detailliertes Modell des gesamten Kraftwerks ergibt. Zunachst wird das Konzept des implementierten iterativen Algorithmus erlautert, dann werden einige Berechnungsergebnisse vorgestellt. Es zeigt sich dass die Ergebnisse in guter Ubereinstimmung mit der warmetechnischen Auslegung durch ALSTOM Boiler Deutschland stehen. Neben der Berechnung von Voll- und Teillastfallen werden auch diverse Sonderfalle der Feuerung untersucht. Das Verhalten des Kessels bei Feuerungsschieflagen, Muhlenausfallen und verschiedenen Verschmutzungszustanden wird untersucht und Ruckschlusse auf mogliche Materialbeanspruchungen gezogen.