Aνάπτυξη υπολογιστικού κώδικα για την εκτίμηση θερμικών μεγεθών λέβητα κονιοποιημένου καυσίμου - Εφαρμογή σε ΑΗΣ για την περίπτωση μικτής καύσης φυσικού και ξήρου λιγνίτη

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύσσεται υπολογιστικός κώδικας για την εκτίμηση των θερμικών μεγεθών που αφορούν λέβητες κονιοποιημένου καυσίμου ατμοπαραγωγών σε εγκαταστάσεις ατμοηλεκτρικών σταθμών. Ο υπολογισμός γίνεται σε κάθε τμήμα του λέβητα, τόσο στην εστία όσο και στους επιμέρους εναλλάκτες, δηλαδή τον υπερθερμαντή , τον αναθερμαντή και τον οικονομητήρα/προθερμαντήρα νερού. Ο κώδικας αποτελείται από ένα τμήμα που εξασφαλίζει τη διαδραστικότητα και συνεργασία με το χρήστη και είναι γραμμένο σε γλώσσα VBA (Visual Basic for Applications) που είναι ενσωματωμένη στο Excel, κι από ένα τμήμα σε FORTRAN που εκτελεί τους κυρίως υπολογισμούς και έχει μετατραπεί σε αρχείο dll για εκτέλεση μέσω της VBA. Κατ'αρχήν εξετάζεται η εγκυρότητα των αποτελεσμάτων του κώδικα και γίνεται σύγκριση των υπαρχόντων δεδομένων με τα αποτελέσματα που προκύπτουν κατά την εφαρμογή σε μονάδα ελληνικού ΑΗΣ (Άγιος Δημήτριος V) όπου γίνεται χρήση φυσικού κονιοποιημένου λιγνίτη με ανακυκλοφορία καυσαερίου. 'Επειτα γίνεται εκτίμηση για τις τιμές των μεγεθών που προκύπτουν κατά την περίπτωση μικτής καύσης φυσικού και ξηρού λιγνίτη , δηλαδή μετά από αντικατάσταση μέρους του φυσικού λιγνίτη με ξηρό λιγνίτη που προέρχεται από διεργασία προξήρανσης. Συνοψίζοντας, στα κεφάλαια που περιέχονται στην εργασία αυτή καλύπτεται η θεωρία που χρησιμοποιείται στον κώδικα για τον υπολογισμό των λεβήτων σύμφωνα με τους γερμανικούς κανονισμούς FDBR κι ακόμα περιλαμβάνονται σε πινακοποιημένη μορφή καθώς και σε σχηματικά διαγράμματα τα δεδομένα της υπό εξέταση εγκατάστασης και τα αποτελέσματα από την εκτέλεση του κώδικα, ενώ ολοκληρώνοντας, σχολιάζονται τα αποτελέσματα αυτά και παρατίθενται τα συμπεράσματα από την παρούσα εργασία. Τέλος, για λόγους πληρότητας παρατίθεται αυτούσιος ο κώδικας υπό μορφή παραρτήματος , μαζί με συνοπτικές επεξηγήσεις για τη λειτουργία του.

In the present diploma thesis, a computational code is developed for the prediction of thermal quantities associated with pulverised fuel steam boilers in thermoelectric power station facilities. The calculation takes place in every part of the steam boiler including the furnace and the individual heat exchangers, ie the superheater, the reheater and the economizer. The code consists of a section responsible for the interface of the program and for the interactivity and cooperation with the user, which is developed in VBA (Visual Basic for Applications), which is embedded in Ms Excel, and of a section in FORTRAN performing the main calculations and which is converted in a dll file, executable by VBA . First, the validity of the results of the code is examined and existing data are compared with the results deriving from the application in a unit of a greek thermoelectric power station (Agios Dimitrios V) where pulverised raw lignite with gas recirculation is being used. Then we estimate the value of the quantities which derive from the raw and dry lignite co-firing case, which is the case of replacing part of the raw lignite with dry lignite coming from pre-drying process. In summary, the chapters included in this thesis cover the theory used in the code for the calculation of the steam boiler quantities according to the german FDBR regulations. Furthermore, the data of the unit under consideration as well as the results deriving from the execution of the program are presented in tabular form and diagrams. A thorough discussion of those results follows and the final conclusions from the present thesis are exposed. Finally, the code is listed as an annex, along with brief explanations on its operation.