Matematický model kotle na odpadní teplo pro proces termického zpracování odpadů

Mathematical model of waste heat boiler for thermal processing of wastes

conference paper

Czech

Příspěvek se zabývá zjednodušeným návrhovým výpočtem kotle na odpadní teplo (kotle pro energetické využívání odpadů) používaným ve spalovnách nebezpečných odpadů. Z důvodu poměrné složitosti ručních výpočtů a jejich častého opakování byl sestaven matematický model kotle na odpadní teplo, který významným způsobem výpočet ulehčuje a dále umožňuje rychleji předběžně navrhnout teplotní profil kotle a jeho základní geometrické charakteristiky – výšku tahů, průřezy tahů i geometrické charakteristiky jednotlivých konvekčních svazků. Model je založen na tepelných bilancích a rovnicích pro přenos tepla konvekcí a radiací, aplikovaných na jednotlivé části kotle. Zahrnuje jak radiační výparníkovou část, tvořenou membránovými stěnami z hladkých trubek, tak i část konvekční, sestávající ze svazků hladkých trubek, společně s paralelní chlazenou membránovou stěnou, popř. bez chlazené stěny. Důležitou součástí tohoto modelu je seznam kontrolních parametrů, resp. kritérií, které vycházejí ze zkušeností při navrhování i provozu těchto zařízení a které významně ulehčují, urychlují a správným směrem korigují proces návrhu (doporučené rychlosti spalin, vody (páry) v trubkách, tlakové ztráty apod.). Součástí příspěvku je aplikace prezentovaného modelu na konkrétním zadání z technické praxe, která je podrobně rozvedena v případové studii.

This contribution deals with preliminary design calculations of a typical water-tube waste heat boiler (WHB) used in the area of thermal treatment of hazardous waste. In order to avoid routine hand calculations, a simple and practical model has been developed. This computational tool enables to calculate a complete temperature profile of a waste heat boiler as well as its basic geometry. The model is based on mass and heat balances and heat transfer equations applied to balance volumes, representing boiler segments. These segments constitute a radiant section, represented by a membrane evaporator, and a convection section, consisting of superheater and economizer tube banks and, if possible, a parallel evaporator membrane wall. Recommended values of design criteria (flue gas velocities, feed water / steam velocities, flue gas allowable pressure drop over tube banks, fouling factors, etc.) help to find appropriate WHB geometry more quickly and more easily. An application of the model is demonstrated in a case study.

waste heat boiler, mathematical modelling, thermal processing of wastes

M. Šponar, P. Stehlík

2005

17. 10. 2005

Ing. Jan Novosad, Procesní inženýrství, Krohova 2212, 160 00 Praha 6

Srní, Šumava

80-86059-42-1

52. konference chemického a procesního inženýrství CHISA 2005

první

166

166

1

VUT FSI, Ústav procesního a ekologického inženýrství, Technická 2896/2, 616 69 Brno (sborník + CD-ROM)