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Page de résumé pour ULgetd-10292007-152507

Auteur : Dumont, Marie-Noelle
E-mail de l'auteur : MN.Dumont@ulg.ac.be
URN : ULgetd-10292007-152507
Langue : Français/French
Titre : Simulation et aide au dimensionnement des chaudières de récupération
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences de l'ingénieur
Département : FSA - Département de chimie appliquée
Jury :
Nom : Titre :
CRINE, Michel Membre du jury/Committee Member
FRAIKIN, Ch. Membre du jury/Committee Member
FRERE, M Membre du jury/Committee Member
HOGGE, Michel Membre du jury/Committee Member
MARECHAL, F Membre du jury/Committee Member
MATHIEU, Philippe Membre du jury/Committee Member
NGENDAKUMANA, Philippe Membre du jury/Committee Member
GERMAIN, Albert Président du jury/Committee Chair
HEYEN, Georges Promoteur/Director
Mots-clés :
  • simulation model/modèle de simulation
  • Once through boiler/chaudière à circulation forcée
  • Heat recovery steam generator/chaudière de récupération
Date de soutenance : 2007-09-13
Type d'accès : Public/Internet
Résumé :

Heat recovery steam generators (HRSG) play a very important role in combined cycle (CC) power plants, where steam is generated from a gas turbine exhaust and supplied at the appropriate pressure and temperature to steam turbines for further power generation. The power plants achieve an overall efficiency above 55% and are ideally suited for combined heat and power generation in utility systems.

The performance of energy conversion is improved by reducing exergy losses which implies reducing the temperature difference between the combustion gas and the steam cycle. Thus recent HRSG designs include up to three pressure levels with reheat in the steam cycle for maximum energy recovery and the use of high pressure, high temperature superheater and reheater in CC plants. Super critical boilers are also conceivable.

Since HRSG performance has a large impact on the overall efficiency of the CC power plant, an accurate simulation of the performance of the HRSG is necessary.

We present a steady state HRSG model to support design and rating simulations of vertical units. The simulation model, called FELVAL, divides the boiler in its rows. The row model can also be divided several times following the tube length, to better estimate the fumes temperature distribution across the hot gas path. Another model, called SUFVAL, carries out the design as well as the automatic generation of the FELVAL units and all the needed connections.

The log mean temperature difference (LMTD) method and the effectiveness-NTU (ε -NTU) method are alternatively used to compute the overall heat transferred in each part of the HRSG. The problem of convergence of boiler models with more than one row in parallel is discussed. Good initialisation of the different variables is crucial to obtain convergence.

The models are tested on 2 references HRSG. The first one is an assisted circulation boiler that operates at 3 subcritical pressure levels. The second is a once through boiler able to operate above the critical pressure of water.

These new models were introduced into a commercial software of data reconciliation (VALI of Belsim sa) already used by the engineering and design departments of a HRSG manufacturer. They thus have a general-purpose package enabling them to make design, data reconciliation and simulation with the same software. Moreover, the use of FELVAL model will enable them to simulate any type of boiler and to obtain informations on the change of the temperatures inside the heat exchangers. This information is crucial for well monitoring closely the operation of a boiler, and better understanding its behaviour. This knowledge improvement allows to limit the overdesign and the safety margins and to reduce the investment costs.

Autre version :
Fichiers :
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Modem 56K ADSL
[Public/Internet] MNDthese.pdf 1.50 Mb 00:03:33 00:00:07

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