800MW급 보일러 최종과열기 튜브막힘 조기감지에 관한 연구 :Research on early detection of 800MW boiler final superheater tube clogging

박은서

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박은서 (연세대학교, 연세대학교 공학대학원)

지도교수: 조형희

발행연도: 2017

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

800MW급 보일러 최종과열기 튜브막힘 조기감지에 관한 연구

박은서 , 방민호 , 조형희 대한기계학회 춘추학술대회 2017.06 학술대회자료

800MW급 보일러 최종과열기 튜브막힘 조기감지에 관한 연구

박은서 학과 2017.01 학위논문

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이번 연구에서는 870MW 초임계압 관류보일러 최종과열기 튜브 온도변화 특성을 연구하여 다양한 부하 운전 조건에서 막힘 튜브 조기 감지 및 최적 판정조건을 도출하고자 하였다.
부하별로 살펴 보면 30% 부하에서는 오일연소로 인한 대류에너지가 적어 대류전열부에 위치한 최종과열기 튜브의 막힘 정도 변화에 상대적으로 작은 NTD 변화율을 관측할 수 있으며 관 폐쇄율 변화에 따른 온도변화 특성은 고부하시와 동일한 패턴을 보이고 있다.
50% 부하에서는 관 폐쇄율 변화에 대한 NTD 증가폭이 다소 낮아지나 막힘 튜브의 온도 증가 현상은 동일하게 관측되며 이는 미분기 가동이 마무리 되어 대류에너지 증가 대비 증기유량 증가가 커서 나타나는 현상이다.
75% 부하에서는 관 폐쇄율 증가시 12번 튜브의 NTD가 상승하고 있으며 나머지 튜브들도 증기유량 분배 변화로 영향을 받는 것으로 판단된다.
100% 부하에서는 막힘튜브의 NTD 변화율이 막힘 정도가 증가 할수록 높아 짐을 알 수 있으며 관 폐쇄율 변화가 나머지 튜브에도 영향을 미치는 것으로 보여진다. 이는 헤더와 튜브 사이의 증기유량 배분이 변하여 영향을 미친 것으로 판단된다.
보일러 부하가 증가함에 따른 최종과열기 증기온도 분포 특성 및 부하별 정상/막힘 튜브간 NTD와 최종 과열기 튜브온도 운전치 변화율을 분석하여 45열 12번 튜브의 정상 운전시와 막힘 운전시를 비교해 보면 막힘 튜브 온도가 높음을 알 수 있다.
부하가 높을 수 록 막힘 튜브의 온도는 정상튜브 대비 높아지며 이는 부하가 증가 할수록 대류에너지의 증가로 열부하는 커지는 반면 튜브온도를 냉각하는 증기가 유로 감소로 인한 유량 저하가 발생하기 때문이다.
계통 병입 이전 단계에서는 막힘 튜브의 온도 변화 특성이 정상부하 운전시 와는 전혀 다른 특성이 나타남을 알 수 있다.
12번 튜브의 경우 막힘 정도(관폐쇄율)가 증가할수록 튜브온도가 낮아지며 NTD는 증가하였다.
계통 병입 이전 발전소 기동 초기에는 오일 연소로 보일러를 가열하므로 복사 에너지가 주를 이루며 대류에너지는 매우 작아 최종과열기에서의 열전달 특성은 증기가 튜브온도를 상승 시키는 특이한 프로세스를 가지고 있어 나타난 결과로 판단된다.
튜브온도 변화 특성 및 NTD 변화율 고려시 계통 병입 이전이 가장 최적 시점이며 이때의 프로세스 조건은 아래와 같다.
(1) 증기유량 : 약 180 Ton/Hour
(2) 최종과열기 출구 증기온도 : 약 380℃
(3) 최종과열기 증기압력 : 약 89 Kg/㎠

In this study, I''d like to obtain an early detection of clogged tube and the optimal condition investigating the temperature change characteristics of 870MW supercritical one-through boiler. In terms of load, it is possible to observe a relatively small NTD change rate at the 30% load due to the small amount of convection energy due to the combustion of oil, and the change in the degree of clogging of the final superheater tube located in the convection section can be observed. It shows the same pattern as at high load.
At 50% load, the increase of NTD against the change of tube closure rate is somewhat low, but the temperature increase phenomenon of the clogged tube is observed in the same way, because the operation of pulverizers is completed and the increase of steam flow compared to the increase of convective energy is large.
At 75% load, the NTD of the 12th tube increases when the tube closure rate increases, and the remaining tubes are also affected by the steam flow distribution change.
At 100% load, the NTD change rate of the clogged tube increases as the degree of clogging increases, and the change in tube clogging rate appears to affect the remaining tubes. It is assumed that the steam flow rate distribution between the header and the tube has changed.
As the boiler load increased, the characteristics of the final superheater steam temperature distribution, the NTD between the normal and clogged tubes, and the change rate of the temperature of the final superheater tube by load were analyzed. It can be seen that the clogged tube temperature is high. The higher the load, the higher the temperature of the clogged tube relative to the normal tube. This is because as the load increases, the heat load increases due to the increase of convective energy, while the steam that cools the tube temperature decreases the flow rate due to the decrease of the flow path. It can be seen that the temperature change characteristic of the
clogged tube is completely different from that in the normal load operation in the previous stage of generator synchronization.
For tube No. 12, the tube temperature decreased and NTD increased as the degree of clogging (tube closure rate) increased.
Since the boiler is heated by the oil burning at the beginning of the plant, the convection energy is very small, and the heat transfer characteristic in the final heat transfer is considered to be a result of the unusual process in which the steam increases the tube temperature In consideration of tube temperature change characteristics and NTD
change rate, the most optimal time is before synchronization. and the process conditions are as follows.
(1) Steam flow rate: about 180 Ton / Hour
(2) Final heat outlet steam temperature: about 380 ° C
(3) Final superheater steam pressure: about 89 Kg / cm 2

#최종과열기 #튜브 막힘 #조기 감지 #final superheater #NTD #clogging #early detection

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