Prilog odre ivawu uzroka pulzativnog sagorevawa u energetskim kotlovima lo`enim ugqenim prahom

Transcription

1 Mili} Eri} 1, Dejan Cvetinovi} 1, Zoran Pavlovi} 1, Slobodan \eki} 2, Predrag Stefanovi} 1, Predrag Radovanovi} 1 1 Laboratorija za termotehniku i energetiku, Institut za nuklearne nauke Vin~a, Beograd, Srbija 2 Elektroprivreda Srbije, Beograd, Srbija Prilog odre ivawu uzroka pulzativnog sagorevawa u energetskim kotlovima lo`enim ugqenim prahom Originalni nau~ni rad UDC: : BIBLID: X, 34 (2008), 1, Uvod U radu su prikazani rezultati kompleksnih ispitivawa fluktuacija pritiska na kotlu bloka 2 termoelektrane Ptolemais (TPP Ptolemais ), Ptolemaida, u Gr~koj. Intenzivne i u~estale pulzacije pritiska u wegovom plameno-gasnom traktu uzrokovale su zna~ajnu nestabilnost plamena, {to je rezultiralo smawewem produkcije pare i potrebu za konstantnom podr{kom dodatnim te~nim gorivom. U ciqu re{avawa problema izvr{ena su slo`ena ispitivawa u nastojawu da se odredi uzrok zna~ajnih oscilacija pritiska u plameno-gasnom traktu kotla. Merni sistem za karakterizaciju pulzacija zasnovan je na piezoelektri~nim mera~ima pretvara~ima pritiska sa radnim opsegom ±5 kpa, a prikupqawe mernih podataka izvr{eno je automatski sa u~estano{}u od oko 1 khz. Za analizu podataka o oscilacijama pritiska u plameno-gasnom traktu kotla, odnosno za odre ivawe uzroka, intenziteta i frekvencije pulzacija kori{}eno je nekoliko metoda u vremenskom i frekventnom domenu. Analize su pokazale vreme ka{wewa izme u signala sa pretvara~a postavqenih na razli~itim mernim mestima du` gasnog trakta kotla, na osnovu ~ega je odre eno mesto nastanka pulzacija. Rezultati ispitivawa su jasno ukazali na uzrok porema}aja u procesu sagorevawa spra{enog ugqa u kotlu. Primenom odgovaraju}ih mera prob lem je otklowen, a blok je dostigao nominalnu snagu uz projektne parametre pri stabilnom, dugotrajnom radu. Kqu~ne re~i: pulzativno sagorevawe, spra{eni ugaq, kotlovsko postrojewe, pulzacije pritiska, vremenske i frekventne analize Parni kotao energetskog bloka termoelektrane Ptolemais, Ptolemaida, elektri~ne snage 125 MW, projektovan je za sagorevawe lignitskog ugqa sa niskom 69

2 vrednosti toplotne mo}i. Gasni trakt kotla je u obliku }irili~nog slova, sa osmougaonom geometrijom lo`i{ta i neuobi~ajenom geometrijom konvektivnog kanala. Lo`i{te kotla je opremqeno sa {est gorionika i {est ventilatorskih mlinova. Gorionici su postavqeni tako da strujnice me{avine vazduha i aerosme{e predstavqaju tangente zami{qenog kruga ~iji se centar nalazi u osi lo`i{ta. Svi gorioni~ki paketi postavqeni su izme u kota 12 i 16 metara. Lo`i{te je kompaktno i zavr{ava se na nivou od 29 metara. Kotao se nalazi u upotrebi od godine, ali da bi se produ`io radni vek i poboq{ale performanse kotla izvr{en je opse`an remont godine. Zahvat na produ`ewu radnog veka iskori{}en je da se kotao modernizuje, pove}a efikasnost rada kotla i smawi emisija ugqendioksida i {tetnih materija u okolinu, a bez promene instalisane snage bloka. Olak{avaju}a okolnost pri projektovawu bila je ~iwenica da se kvalitet lignita nije bitnije promenio u odnosu na prvobitni projektni kvalitet. Od po~etka rada rekonstruisanog postrojewa javilo se dosta problema sa postizawem i odr`avawem stabilnog pogona kotla. Nestabilnost, pa i opasan rad uzrokovale su intenzivne i u~estale pulzacije pritiska u plameno-gasnom traktu kotla. Pulzacije su posebno dolazile do izra`aja u izlaznom delu postrojewa uzrokuju}i nedozvoqene vibracije konstrukcije kotla, cevnog sistema, rastresawe oplate i izolacije i dr. Osim toga, mnogi parametri (na primer, veoma visok sadr`aj nesagorelog u pepelu i {qaci, kao i visoke izlazne tem per a ture dimnih gasova) ukazivali su da kotao radi sa veoma niskim stepenom korisnosti, {to je bilo suprotno ciqevima modernizacije. Visoke tem per a ture dimnih gasova na izlazu iz kotla dovele su i do smawene efikasnosti elektrofiltera. Visoka nestabilnost plamena i pulzacije vatre bile su prisutne na visokom optere}ewu ~ak i pri podr{ci vatre te~nim gorivom. Posle velikih napora, u oblasti poboq{awa rada kotla, ostvarena je projektovana nominalna proizvodwa pare bez podr{ke te~nog goriva. Na `alost, nestabilnost plamena nije smawena, tako da je kotao ra dio sa ni`im stepenom korisnosti, {to je predstavqalo glavne probleme u daqem radu kotla. Da bi se poboq{ala data situacija ugra en je vatrootporni pojas u nivou gorionika u februaru godine. Kao rezultat toga, kotao je osposobqen da radi u {irem opsegu proizvodwe pare ( t/h) sa zapa`enim smawewem nestabilnosti plamena i pulzacija. Me utim, pojavila su se neka druga zna~ajna neslagawa projektovanih pogonskih parametara koja su postala ~ak i nagla{ena posle instalacije vatrootpornog pojasa. Naime, vi{e tem per a ture dimnog gasa u lo`i{tu i na izlazu iz kotla kao i visoki gubici usled nepotpunog sagorevawa goriva karakterisali su rad kotla posle rekonstrukcije. Definitivno, vatrootporni pojas je doneo izvesna poboq{awa, ali nije eliminisao sr` problema nestabilnosti plamena i intenzivne pulzacije. U ciqu odre ivawa uzroka nestabilnog sagorevawa, izvr{ena su slo`ena termotehni~ka ispitivawa na kotlovskom postrojewu. Po prvi put je isprobano i uspe{no sprovedeno ispitivawe bazirano na brzoj akviziciji signala sa pretvara~a pritiska, postavqenih na razli~itim mernim mestima du` gasnog trakta kotlovskog postrojewa. Sveobuhvatna obrada signala dobijenih sa pretvara~a pritiska omogu}ila je odre ivawe mesta nastanka poreme}aja [1, 2]. 70

3 M. Eri} i dr.: Prilog odre ivawu uzroka pulzativnog sagorevawa u... TERMOTEHNIKA broj 1 godina XXXIV, (2008) Opis primewene merne metode brze akvizicije Ovde opisana merna metoda posebno je razvijana za merewe na bloku broj 2 termoelektrane Ptolemais i bazirana je na veoma brzoj akviziciji signala sa senzora za pritisak postavqenih du` gasnog trakta kotla. Rad kotla je bio okarakterisan masivnim i ~estim promenama pritiska unutar gasnog trakta. Ideja merewa poreme}aja pritiska brzom akvizicijom bila je da se prati vremensko ka{wewe izme u jednovremeno snimqenih signala sa pretvara~a pritiska, postavqenih na razli~itim mernim mestima du` gasnog trakta kotla i tako odredi smer kretawa talasa poreme}aja i na taj na~in odredi pribli`no mesto nastanka poreme}aja. Kao glavni ure aj za dijagnostiku kori{}en je Siemens piezoelektri~ni pretvara~ pritiska (tip KPY32R) sa radnim opsegom od 5 kpa ( 500 mm H 2 O). Istovremeno je do 8 pretvara~a postavqeno du` gasnog trakta kotla na otvorima koji su posebno izra eni za ovo ispitivawe. Pretvara~i su povezani sa akvizicionim sistemom (Keithley DAS-HRES 16-bitna 8-mo kanalna akviziciona kartica) koji je u sprezi sa ra~unarom. Ova kartica ima direktan pristup memoriji (DMA), tako da se vrednosti izmerene jako brzim akvizicionim sistemom mogu direktno snimiti u wegovu bafer memoriju odakle se presnimavaju u memoriju ra~unara. U~estanost snimawa podataka se kretala u opsegu od 100 Hz do 5 khz. Naj~e{}e je kori{}ena u~estanost od 1 khz sa neprekidnim (onlajn) snimawem podataka svih 8 pretvara~a pritiska. Piezoelektri~ni pretvara~i pritiska, konstruktivno prilago eni za merewa na ispitivanom bloku, postavqeni su na nekoliko otvora po visini lo`i{ta kotla, sa predwe strane, na visinskim kotama od 16,2 do 32 metra i na nekoliko otvora du` konvektivnog kanala kotla, kao i ispred i iza ventilatora dimnog gasa. Na sl. 1 Slika 1. Prikaz i oznake mernih mesta na kojima su postavqeni piezoelektri~ni pretvara~i pritiska 71

4 detaqno su prikazana i ozna~ena merna mesta na kojima su postavqeni senzori za pritisak tokom celokupnog ispitivawa. Provodna linija signala za{ti}ena je tako da je izbegnut uticaj {uma [1, 2]. Izmerena je i snimqena velika koli~ina podataka za analizu u tri radna re`ima ispitivanog kotla i tokom pripreme merewa. Frekvencija snimawa od 1 khz, izabrana je kao najpogodnija u odnosu na ispitivanu pojavu i opremu koja se koristila u ispitivawu. Snimqeno je oko podataka po jednom merewu {to je uzeto kao dovoqno reprezentativan uzorak za kvalitetnu analizu. Pretvara~i pritiska su pomerani frekventno i kombinovani sa drugim vrstama ure aja kao {to su fotovoltni pirometar, da bi se probala korelacija razli~itih fizi~kih karakteristika. Otvori za povezivawe pretvara~a pritiska ~esto su ~i{}eni od naslaga pepela koja je smawivala osetqivost dava~a. U po~etku ovih merewa, nastao je prob lem veoma intenzivne pojave o- kolnog {uma koji je obi~no prisutan u radu termoenergetskog postrojewa. Okolni {um je uspe{no izdvojen od signala, {to se mo`e videti na sl. 2, posebnom konstrukcijom Slika 2. Uklawawe okolnog {uma od signala pretvara~a pritiska koji koristi lokalni izvor napajawa kao i odgovaraju}im uzemqewem prenosnika signala. Pretvara~ nije bio u kontaktu sa konstrukcijom i elektri~nim uzemqewem kotla, a provodna linija signala bila je osposobqena da provodi sig nal bez {uma od pretvara~a pritiska do akvizicionog sistema koji je instaliran na kotlu, udaqen i po nekoliko desetina metara od mernih mesta. Prvo su izvr{ena probna ispitivawa i na osnovu Tablica 1. Glavne karakteristike radnih re`ima preliminarnih rezultata Re`imi Parametar izabrana su tri radna re- I II III `ima, ~ije su glavne karakteristike prikazane u Produkcija sve`e pare [t/h] Snaga generatora [MW] tabl. 1. U svim ispitivanim radnim re`imima Potro{wa ugqa [t/h] po / / / sig nal sa piezoelektri~nih pretvara~a pritiska protoku vazduha [10 3 Nm 3 /h] Dowa toplotna mo} ugqa vaqano je predstavqen u [kj/kg] izmerenoj fizi~koj koli- 72

5 M. Eri} i dr.: Prilog odre ivawu uzroka pulzativnog sagorevawa u... TERMOTEHNIKA broj 1 godina XXXIV, (2008) ~ini podataka, tako da analize signala mogu dati dovoqno kvalitetne informacije o razmatranoj pojavi. Za svaki radni re`im izabrana su po dva snimka (oznake a i b), a primer za snimak a u re`imu I prikazan je na sl. 3, oznaka Ia. Slika 3. Snimak signala sa pretvara~a pritiska du` gasnog trakta kotla u re`imu Ia Rezultati i analize rezultata ispitivawa brzom akvizicijom Analize od vrha do vrha (peak-to-peak analyses) i unakrsne korelacije (cross-correlation analyses) pokazale su vreme ka{wewa izme u signala sa pretvara~a postavqenih na razli~itim mernim mestima, na osnovu ~ega je odre eno mesto nastanka pulzacija. Analize brze Furijeove transformacije (Fast Fou rier Trans forms FFT) kori{}ene su da bi se ispitivawa pojava opisala u frekventnom domenu [1 5]. Rezultati su dati u vidu dijagrama, na kojima su predstavqeni neki od snimqenih signala pritiska (du`ina zapisa bila je uglavnom oko jednog minuta, sa rezolucijom od 1 khz), kao i uve}ani detaqi snimka radi boqeg prikaza. Ovde prikazani rezultati i analize obuhvataju rezultate snimqene sa pretvara~a pritiska koji su postavqeni na merna mesta L16, L18, L24 i L32 u lo`i{tu kotla i pretvara~a pritiska L18k koji je postavqen u konvektivnom kanalu kotla. Na sl. 4 prikazan je karakteristi~ni snimak na mernom mestu L32 u re`imu Ia. Sig nal je bez {uma, a male visoko-frekventne fluktuacije rezultat su lokalne turbulencije. Za sva tri re`ima vremenski pe riod izme u dva susedna vrha iznosio je izme u dve i pet sekundi, {to jasno govori o u~estanosti pojave. U re`imu I (nominalni radni re`im) proceweni vremenski pe riod izme u dva susedna vrha je oko 3,1 sekunde. Za re`im II, sa smawenom proizvodwom pare (oko 73

6 Slika 4. Fluktuacije pritiska na mernom mestu L32, Re`im Ia vrhovi koji se analiziraju 70% od nominalne), vremenski pe riod izme u dva susedna vrha iznosio je oko 4,6 sekundi, i du`i je u odnosu na pe riod vremena u re`imu I. Razmatraju}i fluktuacije pritiska u re`imu III, koji je sli~an re`imu I, mo`e se zakqu~iti da vremenski pe - riod izme u dva susedna vrha iznosi oko 3,5 sekundi. Da bi se odredio vremenski pe riod ka{wewa izme u signala sa mernih mesta uve}ani su i pogodno prikazani dijagrami izabranih vrhova za analizu. Vremenski skalirani signali zajedno sa odgovaraju}im nisko prolaznim filterisanim vrednostima (30 Hz niskopropusni fil ter odgovara procewenoj dinami~koj karakteristici pretvara~a pritiska) prikazani su na sl. 5, za re`im Ia. Analiziraju}i ove dijagrame mo`e se zakqu~iti da sig nal pritiska dosti`e vrednost vrha prvo na mernom mestu L18, a zatim na mernom mestu L16 sa veoma malim vremenom ka{wewa. Signali sa mernih mesta L24 i L32 imaju ve}e vreme ka{wewa Slika 5. Vremenske analize, Re`im Ia vrh broj 1 sirovi podaci i podaci filtrirani niskopropusnim filterom od 30 Hz 74

7 M. Eri} i dr.: Prilog odre ivawu uzroka pulzativnog sagorevawa u... TERMOTEHNIKA broj 1 godina XXXIV, (2008) nego sig nal sa mernog mesta L16, dok sig nal sa mernog mesta L18k dosti`e vrednost vrha zna~ajno kasnije u odnosu na sig nal sa mernog mesta L18, koji se mo`e o~ekivati s obzirom na wegovu poziciju (konvektivni kanal kotla) i smer prostirawa poreme}aja du` gasnog trakta. Isti zakqu~ci se mogu izvesti iz statisti~ke analize signala sa dijagrama prikazanih na sl. 6, za re`im Ia. Sig nal na mernom mestu L18 ima najvi{u amplitudu, {to tako e dovodi do zakqu~ka da je izvor poreme- }aja najbli`i ovoj lokaciji. Raspodela pritiska usredwenog u vremu, p, du` kotla, pokazuje najni- `u vrednost na mernom mestu L18 i pozitivnu vrednost na mernom mestu L32. Karakteristika ovog re- `ima je da u lo`i{tu kotla zna~ajno vreme vlada natpritisak na svim ispitivanim mernim mestima u lo`i{tu. Najve}a izmerena vrednost natpritiska je na mernom mestu L32 usled geometrije kotla. U razmatranom re`imu najve}e snage javqa se zna- ~ajan pad pritiska izme u mernih mesta L32 i L18k u konvektivnom kanalu pre ventilatora dimnih gasova. Amplituda fluktuacija pritiska u re`imu II je zna~ajno ni`a na svim mernim mestima u odnosu na vrednosti iz re`ima I (sl. 7). Statisti~ke analize signala u re`imu III (sl. 8) pokazuju da je amplituda u ovom re`imu ve}a u pore ewu sa dve ranije razmatrane. Oblast sa najve}im opsegom amplituda kre}e se navi{e pre- Slika 6. Statisti~ke analize sirovih podataka promene pritiska du` gasnog trakta Re`im Ia Slika 7. Statisti~ke analize sirovih podataka promene pritiska du` gasnog trakta Re`im IIa 75

8 ko mernog mesta L18 i ima skoro konstantnu vrednost sve do najvi{eg mernog mesta L32. Snimqene am pli tude poreme}aja pove}ale su se na svim mernim mestima u lo`i{tu kotla, osim na mernom mestu L16 {to se mo`e objasniti preraspodelom masenih protoka po gorionicima. Ovaj pretvara~ pritiska, postavqen neposredno iznad gorionika, veoma je osetqiv na ovakve promene. Ne mo`e se pouzdano zakqu~iti gde se ta~no nalazi mesto nastanka poreme}aja, osim toga to 76 Slika 8. Statisti~ke analize sirovih podataka promene pritiska du` gasnog trakta Re`im IIIa Slika 9. Vremenske analize, svi re`imi procentualni udeli natpritiska na mernim mestima u lo`i{tu izgleda kao da povr{ina poreme}aja pokriva veoma veliku zapreminu u lo`i{tu kotla, ali je veoma jasno da se prostire navi{e, verovatno, zajedno sa jezgrom plamena, ka vi{im temperaturskim zonama. Analizom svih ispitivanih re`ima mo`e se uo~iti da lo`i{te radi du`e vreme na natpritisku. Slika 9 prikazuje procentualno vreme u kome lo`i{te radi na natpritisku za sve ispitivane re`ime na svim mernim mestima u lo`i{tu kotla. Na mernom mestu L16 rad na natpritisku je iznosio oko 40% za re`im I, pa je smawen na 20% u re`imu II i ponovo pove}an na 40% u re`imu III. Merno mesto L18 ima procentualni rad na nadpritisku od 25% u re`imu I, oko 2% u re`imu II i 18% u re`imu III. Za merno mesto L24 procentualne vrednosti rada na natpritisku iznose: 30% za re`im I, 5% za re`im II i 20% za re`im III, dok su za merno mesto L32: 58% za re`im I, 65% za re`im II i 65% za re`im III. Za merno mesto L32 name}e se zakqu~ak da je nastali natpritisak najverovatnije posledica geometrije kotla jer tu postoji su`ewe popre~nog preseka, zato {to na tom mestu pretvara~ pritiska meri skoro iste procente rada na natpritisku za sve ispitivane re`ime.

9 M. Eri} i dr.: Prilog odre ivawu uzroka pulzativnog sagorevawa u... TERMOTEHNIKA broj 1 godina XXXIV, (2008) Da bi u ovoj analizi predstavili spojeno dejstvo am pli tude poreme}aja i ukupno trajawe rada kotla na natpritisku mo`e se izvesti dimenzioni kompleksni koeficijent Cc (com plex co ef fi cient): 1 Cc T T p( t) dt za p( t) 0 gde su: p relativni pritisak meren pretvara~em pritiska i T ukupni pe riod merewa. Raspodela ovog koeficijenta za sve ispitivane re`ime i za sva merna mesta u lo`i{tu kotla data je na sl. 10. Na osnovu prikazanog, mo`e se re}i da je ova Slika 10. Vremenske analize, svi re`imi raspodela kompleksnog koeficijenta na mernim mestima u lo`i{tu raspodela veoma sli~na procentualnoj raspodeli vremena rada na natpritisku, te se mo`e zakqu~iti da su i amplituda i stawe natpritiska zavisne promenqive u odnosu na ispitivani prob lem. Ako se posmatra svaki re`im pojedina~no mo`e se videti da taj koeficijent ostaje u uskom opsegu na mernim mestima L16, L18 i L24, a ima veliko pove}awe na mernom mestu L32. Unakrsna korelacija u odnosu na vrednost zaostajawa signala, prikazana na sl. 11, prikazuje unakrsnu korelaciju izme u signala sa mernih mesta L18 i L18k. Izra~unata korelacija ima veoma o{tar vrh na vrednosti zaostajawa signala 45. Ako se dobije pozitivna vrednost zaostajawa u ovom prora~unu zna~i da je sig nal sa mernog mesta L18 snimqen pre nego sig nal sa mernog mesta L18k. U saglasnosti sa frekvencijom uzorkovawa koja je kori{}ena u ovom merewu, izra~unato vreme ka{wewa izme u dva signala iznosi 45 ms. Sa ovim vrednostima mogu se izvu}i zakqu~ci o brzini rasprostirawa talasa kroz radnu zapreminu, uzev{i u obzir da postoje mnoga ograni~ewa kao {to su prepreke u gasnom traktu u vidu izmewiva~a toplote koji se nalaze izme u dva pretvara~a kao i dvofazni tok 77

10 Slika 11. Rezultati prora~una unakrsne korelacije izme u signala sa pretvara~a L18 u lo`i{tu i sa pretvara~a L18k u konvektivnom kanalu za radni re`im Ia radnog medijuma u kotlu. Na sl. 12 prikazani su vrhovi izra~unate unakrsne korelacije izme u svih signala senzora u lo`i{tu i signala senzora na mernom mestu L18k u konvektivnom kanalu kotla. Slika 12. Rezultati prora~una unakrsne korelacije izme u signala sa svih pretvara~a u lo`i{tu i sa pretvara~a u konvektivnom kanalu za radni re`im Ia Na osnovu prikazanog, mo`e se zakqu~iti da je unakrsna korelacija potvrdila rezultate vremenske analize da se mesto nastanka poreme}aja nalazi u oblasti iznad gorionika. U re`imu III vreme ka{wewa izmedu svih signala sa mernih mesta L18, L24 i L32 ima iste vrednosti. Ovo je potvrda izvedenog zakqu~ka da izvor poreme}aja u ovom re`imu pokriva mnogo ve}u zapreminu, tako e u oblasti iznad gorionika. Analize brze Furijeove transformacije (FFT Fast Fou rier Trans forms) za re`im Ia prikazane su na sl. 13. One pokazuju vrednost vrha na frekvenciji 78

11 M. Eri} i dr.: Prilog odre ivawu uzroka pulzativnog sagorevawa u... TERMOTEHNIKA broj 1 godina XXXIV, (2008) poreme}aja koja sadr`i najve}u koli~inu energije f = 0,322 Hz, koji ta~no odgovara procewenoj vrednosti vremena ka{wewa iz vremenske analize ( = 3,1 s). Slika 13. Fluktuacije pritiska ne mernom mestu L32, Re`im Ia FFT analize, amplitudno-frekventna karakteristika U re`imu II se mo`e uo~iti nekoliko vrhova u spektru od f = 0,214 do 0,259 Hz, dok je za re`im III vrh na f = 0,244 Hz. Slagawe sa vremenskom analizom veoma je dobro za oba re`ima. Tokom jednog re`ima, amplitudno-frekventne karakteristike su neizmewene za sve senzore, {to govori da signali sa senzora jasno opisuju ispitivanu pojavu. Zakqu~ak Na kotlu bloka 2 termoelektrane Ptolemais instalisane snage 125 MW, sprovedena su kompleksna termotehni~ka ispitivawa u ciqu pronala`ewa mesta nastanka, a potom otklawawa zna~ajnih pulzacija u plameno-gasnom traktu kotla, ~ime bi se stvorili osnovni preduslovi za rad postrojewa na projektovanim nominalnim parametrima. Prilikom izvo ewa tih ispitivawa, ~iji je najzna~ajniji deo predmet ovog rada, kori{}eni su posebno konstruisana merno-akviziciona oprema prilago ena za upotrebu na termoelektranama, kao i odgovaraju}i programi razvijeni u Laboratoriji za termotehniku i energetiku Instituta za nuklearne nauke Vin~a, za izuzetno brzo prikupqawe (u~estanosti oko 1 khz) i obradu prikupqenih rezultata merewa. Velika koli~ina izmerenih i prikupqenih podataka (oko za svako pojedina~no merewe, odnosno ukupno preko 20 miliona izmerenih podataka u toku 79

12 ispitivawa) predstavqala je dobru osnovu za wihovu vremensku i frekventnu analizu na osnovu kojih se do{lo do slede}ih najva`nijih zakqu~aka: ispitivana pojava je nisko frekventni poreme}aj pritiska u plameno-gasnom traktu kotla koji se rasprostire brzinom zvuka u radnom medijumu, izmereni pe riod vremena ( T) izme u dve najve}e promene pritiska, u zavisnosti od radnih re`ima kotla, kretao se od 3,1 do 4,6 sekundi. Primena analiza Brzim Furijeovim transformacijama dala je vrednosti vrhova sa najve}om koli~inom energije na frekvencijama f = 0,322 Hz, f = 0,214 0,259 Hz i f = 0,244 Hz, koji su u potpunosti saglasni sa rezultatima vremena ka{wewa iz vremenske analize, za vreme ispitivawa, u sva tri re`ima, vladao je natpritisak u lo`i{tu kotla u zna~ajnom vremenskom periodu, a naro~ito u re`imima I i III, i ispitivawima je tako e nepobitno utvr eno da je lokacija nastanka porema}aja u pojasu izme u kota 16 i 19 metara po visini lo`i{ta, neposredno iznad gorionika. Na osnovu nepobitno utvr enog mesta nastanka poreme}aja pritiska u kotlu, zakqu~eno je da je uzrok u samom procesu sagorevawa u kotlu. Dokaz je prona en naknadnim analizama rada mlinova; neregularan rad ovih postrojewa uzrokovao je pojavu ve}eg sadr`aja grubo samlevenih ~estica sa zna~ajnim sadr`ajem vlage, koji se bitno razlikovao od projektnih. Proces sagorevawa je bio poreme}en zato {to se procesi su{ewa ugqa i izdvajawa gorivih isparivih materija prakti~no u potpunosti nisu obavqali u mlinskim postrojewima, ve} su se odvijali i u lo`i{tu pri zna~ajno vi{im temperaturama okoline nego u mlinovima. Dakle, u lo`i{te nisu uvedene gotovo suve ~estice ugqenog praha i oslobo ene gorive isparive materije kako bi se prvo one zapalile, a potom i te`e frakcije ugqovodonika i koks {to je normalan redosled u procesu sagorevawa ugqa. Naprotiv, u datoj situaciji, u lo`i{tu se prvo nastavqao proces su{ewa jo{ uvek veoma vla`nih ~estica ugqenog praha. Potom, pri kraju procesa su{ewa, naglo su se osloba ali volatili koji su sa najsitnijim ~esticama ugqenog praha, pri znatno vi{im temperaturama nego u mlinskim postrojewima, stvarali eksplozivne sme{e. Time su stvoreni svi uslovi za detonativno sagorevawe koje je uzrokovalo nagle i zna~ajne promene pritiska u plameno-gasnom traktu kotla. Naknadnim mawim rekonstrukcijama i pode{avawima rada mlinskih postrojewa, navedeni uzroci detonativnog sagorevawa su otkloweni, proces sagorevawa je normalizovan, a kotlovskom postrojewu omogu}en rad na nominalno projektovanim parametrima. Literatura [1] Radovanovi}, P., et al., Ther mal Tests of 125 MW e Boiler Unit #2 at TPP Ptolemais Greece (with In ves ti ga tion on Lig nite Pulsatile Com bus tion), Fi nal Re port, Vin~a-LTE/IKE, Belgrade-Ptolemaida, 2002 [2] Eri}, M., Prilog otklawawu pulzativnog sagorevawa u energetskim kotlovima, Magistarski rad, Ma{inski fakultet, Beogradski univerzitet, Beograd, [3] Meier, W., Weigand, P., Duan, N. R., Giezendanner-Thoben, R., De tailed Char ac ter iza tion of the Dy nam ics of Thermoacoustic Pul sa tions in a Lean Pre mixed Swirl Flame, Combustion and Flame, 150 (2007), 1-2, 2-26 [4] Yu, K. H., Trouvé, A., Daily, J. W., Low-Fre quency Pres sure Oscilations in a Model Ram jet Combustor, Jour nal Fluid Me chanics, 232 (1991), [5] Smith, S., Digital Signal Processing, California Technical Publishing, San Diego, USA,

13 M. Eri} i dr.: Prilog odre ivawu uzroka pulzativnog sagorevawa u... TERMOTEHNIKA broj 1 godina XXXIV, (2008) Ab stract In ves ti ga tion on Pulsatile Com bus tion in Util ity Boil ers Pul ver ized Coal by Mili} ERI], Dejan CVETINOVI], Zoran PAVLOVI] Slobodan \EKI], Predrag STEFANOVI], and Predrag RADOVANOVI] 1 Lab o ra tory for Ther mal En gi neer ing and En ergy, Vin~a In sti tute of Nu clear Sci ences, Bel grade, Ser bia 2 Elec tric Power In dus try of Ser bia, Bel grade, Ser bia The re sults of com plex investigation of pres sure os cil la tions at TPP Ptolemais Ptolemais, Greece Unit 2 are pre sented at this pa per. In ten sive and fre quent pres sure pul sa tions, in the boiler tract with sig nif i cant flame in sta bil ity, which re sulted in lower steam pro duc tion, fol lowed by con stant liq uid fuel fire sup port. In or der to solve the prob lem a com plex mea sure ments and in ves ti ga tion have been pro vided, aim ing to de - ter mine the cause of in creased pres sure os cil la tions in the boiler tract. Mea sur ing sys tem for pul sa tions char ac ter iza tion is based on pi ezo elec tric sen sors with op er at ing range of ±5 kpa con nected to the high speed ac qui si tion sys tem. Data aquisition has been pro - vided with fre quency of 1 khz for the most re gimes pre sented in this pa per. For the anal y - sis of pres sure os cil la tions, and for de ter min ing oscilation or i gin, in ten sity and fre quency of pul sa tions, a sev eral time and fre quency do main analysis were used. Anal y ses showed the time de lay be tween sig nals from sen sors which were lo cated in dif fer ent mea sur ing points along the boiler tract. The re sults of in ves ti ga tions ex plic itly in di cated the or i gin of perturbation in the pulverized coal combustion process. By applying suitable measures in the fir ing sys tems the prob lem was solved, and the unit reached a nom i nal power and pa - rameters close to designed during stable and long-lasting operation. Key words: pulsatile com bus tion, pul ver ized coal, util ity boiler, pres sure pul sa tions, time and fre quency do main anal y ses Odgovorni autor / Corresponding author (M. Eri}) milic@vin.bg.ac.yu 81