Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.21
no.3
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pp.157-166
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2009
The pulverized coal combustion behavior in the coal fired utility boiler has been investigated with the CFD and process analysis techniques. The used commercial software were CFX and PROATES, and these were coupled each other to get more reliable boundary condition set-up, resulting in more reliable solution. For two cases which were the actual operation condition of A power plant, the calculated values from the coupled CFD and process analysis for thermal energy system were compared with the plant data, and the good agreements were obtained for Case 1 and 2. The calculated temperature distributions on the surface of heat exchangers were compared with the plant data for the steam temperatures across heat exchangers, and these explained the actual operating situation very well. The temperature deviation across the final superheater tube, which was believed to be the main cause of the frequent tube failure, were also explained very well with the calculated distributions of gas temperature and radiation on the plane of the final superheater.
Kim, Beomjong;Jeong, Soohwa;Kim, Hyesoo;Ryu, Changkook;Lee, Uendo
Clean Technology
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v.24
no.4
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pp.339-347
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2018
In order to cope with environmental problems and climate change caused by fossil fuels, renewable energy supply is increasing year by year. Currently, waste energy accounts for 60% of renewable energy production. However, waste has a lower calorific value than fossil fuels and contains various harmful substances, which causes serious problems when applied to power generation boilers. In particular, the chlorine in the waste fuel increases slagging and fouling of boiler heat exchangers, leading to a reduction in thermal efficiency and the main cause of high temperature corrosion, lowering facility operation rate and increasing operating cost. In this study, the high temperature corrosion experiments of superheater materials (ASME SA213/ASTM A213 T2, T12 and T22 alloy steel) by alkali chlorides were conducted, and their corrosion characteristics were analyzed by the weight loss method and SEM-EDS. Experiments show that the higher the temperature and chloride content, the more corrosion occurs, and KCl further corrodes the materials compared to NaCl under the same condition. In addition, the higher the chromium content of the material, the better the corrosion resistance to the alkali chlorides.
In thermal power plants, boiler models have been used widely in evaluating logic configurations, performing system tuning and applying control theory, etc. Furthermore, proper plant models are needed to design the accurate controllers. Sometimes, mathematical models can not exactly describe a power plant due to time varying, nonlinearity, uncertainties and complexity of the thermal power plants. In this case, a neural network can be a useful method to estimate such systems. In this paper, the models of boiler steam system in a thermal power plant are developed by using a generalized regression neural network(GRNN). The models of the superheater, reheater, attemperator and drum are designed by using GRNN and the models are trained and validate with the real data obtained in 540[MW] power plant. The validation results showed that proposed models agree with actual outputs of the drum boiler well.
Kim, Beomjong;Ryu, Changkook;Lee, Uendo;Kim, Youngdoo;Lee, Jeongwoo;Song, Jaehun
Clean Technology
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v.23
no.3
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pp.223-236
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2017
As the use of waste and biomass increases in a power generation boiler, high temperature corrosion (HTC) problems of boiler heat exchangers are becoming very important. Chlorine of the low-rank fuels is mainly responsible for the HTC issues, which typically occur in the surface of high temperature heat exchanger like a superheater or reheater. In order to mitigate the problem, various approaches have been proposed in terms of design modification, material improvement, fuel pre-treatment and additive utilization. In this study, the current state of research and development focused on the additive method was investigated.
An optimal soot blowing system has been developed for an optimal operation of power utility boilers by both minimization of the use of steam and the number of soot blowers worked during soot blowing. Traditionally, the soot blowing system has been operated manually by operators. However, it causes the reduction of power and thermal performance degradation because all soot blowers installed in the plant should be worked simultaneously even there are lots of tubes those are not contaminated by slagging or fouling. Heat transfer area is divided into four groups, furnace, convection area including superheater, reheater and economizer, and air preheater in the present study. The condition of cleanness of the tubes is calculated by several parameters obtained by sensors. Then, a part of soot blowers works automatically where boiler tubes are contaminated. This system has been applied in a practical power plant. Therefore, comparison has been done between this system and manual operation and the results are discussed.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.25
no.7
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pp.40-48
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2011
An attemperator is a part of the 4-stage superheater in the boiler system of the thermal power plant. The attemperator receives the over-heated steam and makes the steam with proper temperature by adjusting the control valve of the cold steam. In this paper, the attemperator is modeled considering physical point of view and the linearized model is derived for the control purpose. To overcome the integral windup phenomenon due to the opening limitation of the control valve, an anti-windup PI controller is proposed to the attemperator and compared with the PI controller operated in the thermal power plant in view of control performance.
본 논문에서는 유도가열방식을 이용한 과열증기 발생장치를 제안하였다. 발열방식은 외부의 가열코일로부터 특수 합금 발열체에 비접촉 상태로 전자유도 와전류를 구조체에 흐르게 하였다. 인버터는 스위칭주파수 20[kHz]대역에서 작동되는 풀-브릿지 고주파 직렬 부하 공진형이며, LC 공진 설계에서 부하자체를 L로 선정하여 효율을 최대화 하였다. 개발된 장치는 전자유도가열 발열체와 유체이동에 의한 새로운 열교환 방식으로 일체의 연소과정 없이 기체, 액체 및 증발체 등을 상온에서 500[$^{\circ}C$]이상의 고온에 이르기까지 고정도의 가열이 가능하여 작업환경 개선이 가능하다.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.12
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pp.1772-1780
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2003
An optimal soot blowing system has been developed for an optimal operation of power utility boilers by both minimization of the use of steam and the number of soot blowers worked during soot blowing. Traditionally, the soot blowing system has been operated manually by operators. However, it causes the reduction of power and thermal performance degradation because all soot blowers installed in the plant should be worked simultaneously even there are lots of tubes those are not contaminated by slagging or fouling. Heat transfer area is divided into four groups, furnace, convection area including superheater, reheater and economizer, and air preheater in the present study. The condition of cleanness of the tubes is calculated by several parameters obtained by sensors. Then, a part of soot blowers works automatically where boiler tubes are contaminated. This system has been applied in a practical power plant. Therefore, comparison has been done between this system and manual operation and the results are discussed.
Boiler is one of the most important utilities providing steam to turbine in order to supply mechanical energy in thermal power plant. It is composed of thousands of tubes for high efficient heat transfer. The material for boiler tubes is used in such high temperature and pressure condition as $540^{\circ}C$, 22MPa. The boiler tube material is required to resist creep damage, fatigue cracking, and corrosion damages. 2.25%Cr-1Mo steel is used for conventional boiler tubes, and austenitenite stainless steel is used for higher temperature boiler tubes. But the temperature and pressure of steam in power plant became higher for high plant efficiency. So, the property of boiler tube material must be upgaded to fit the plant property. Several boiler tube material was developed to fit such conditions. X20CrMoV12.1 steel is also developed in 1980's and used for superheater and reheater tubes in supercritical boilers. The material has martensite microstructures which is difficult to evaluate the degradation. In this thesis, degrade the X20CrMoV12.1 steel at high temperatures in electric furnace, and evaluate hardness with Vickers hardness tester and strengths with Indentation tester.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.5
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pp.353-363
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2017
The dynamics of a water-steam system in a once-through boiler was simulated based on the physics-based modeling approach, representing the system in response to large load change or scale disturbance simulations. The modeling considered the mass, energy conservation, and momentum equation in the water pipe and the focus was limited to the sub-critical pressure region. An evaporator tube modeling was validated against the reference data. A simplified boiler system consisting of economizer, evaporator, and superheater was constructed to match a 500 MW power boiler. The dynamic response of the system following a disturbance was discussed along with the quantitative response characteristics. The dynamic response of the boiler system was further evaluated by checking the case of an off-design point operation of the feedwater-to-fuel supply ratio. The results re-emphasized the significance of controlling the feedwater-to-fuel supply ratio and additional design requirements of the water-steam separator and spray attemperator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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