Bauteil 128: Steinkohlemühle

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Bauteil 128: Steinkohlemühle

Spezifikationen

Leitungsanschlüsse
1	Eintritt heißes Tragmedium
2	Austritt (Feinmahlgut und Tragmedium)
3	Eintritt kühlendes Tragmedium
4	Eintritt Rohmahlgut
5	Eintritt Sperrmedium
6	Antriebsleistung
7	Vorgabe Mischung der Tragmedien
8	Vorgabe T Sichtertemperatur
9	Ausgabe Wassergehalt Rohmahlgut

Allgemeines Vorgabewerte Ergebnisse Kennlinien Verwendete Physik Bauteilform Beispiel

Allgemeines

Das Bauteil 128 ist für eine thermodynamische Bilanzierung einer Zerkleinerungsmaschine mit Trocknung des zerkleinerten Mahlguts durch das tragende Medium konzipiert. Es kann für verschiedene Arten der Steinkohlemühlen angewendet werden.

Das Rohmahlgut (Anschluss 4) wird in der Komponente zerkleinert. Dazu wird elektrische Leistung zugeführt (Anschluss 6), die benötigt wird, um das Mahlwerk anzutreiben. Das zerkleinerte Mahlgut wird durch Kontakt mit einer Mischung aus dem heißen (Anschluss 1) und dem kühlenden Tragmedium (Anschluss 3) getrocknet (bestimmter Anteil der im Mahlgut vorhandenen Feuchte wird verdampft) und vom Tragmedium aus der Komponente ausgetragen (Anschluss 2). Bei der Austragung werden in den wirklichen Kohlemühlen die groben Partikel von einem Sichter zu der wiederholten Zerkleinerung geschickt. Damit entsteht in der Mühle ein interner Umlauf, der jedoch für die stationäre Simulation der Komponente 128 von keiner Bedeutung ist. Es wird eine exakte Erfüllung der Massenbilanz angenommen: die Summe der eingehenden Massenströme entspricht dem Gesamtmassenstrom am Austritt (Anschluss 2).

Die Mischtemperatur des heißen und des kühlenden Tragmediums sowie der Massenstrom der Mischung können an dem logischen Anschluss 7 vorgegeben werden.

Der Anschluss 5 ist für die Vorgabe vom in die Komponente eindringenden Sperrmediumanteil (z.B. Sperrluft, Spülluft) vorgesehen.

Am logischen Anschluss 9 wird der gerechnete Wassergehalt des Rohmahlguts zusätzlich ausgegeben, damit der Benutzer die Möglichkeit hat, diesen bereits in laufender Simulation (z.B. für einen Regler oder Signalübertrager) zu verwenden.

Bei dem Wassergehalt Rohmahlgut geht das Bauteil von XH2OB-Anteil am Anschluss 4 aus. Am Anschluss 4 wird nur eine Feststoffzusammensetzung erwartet (keine gasförmige oder flüssige Bestandteile). Die vorgegebene Restfeuchte wird ebenso als XH2OB-Anteil bezogen auf die Feststoffzusammensetzung (nicht auf die gesamte Zusammensetzung!) am Anschluss 2 interpretiert. Dabei wird die gesamte Feststoffzusammensetzung am Anschluss 2 als Bezug genommen (auch die aus dem Traggas am Anschluss 1, 3 gekommenen Asche- und Koksanteile gehören dazu).

Wichtig. Am Austritt der realen Kohlemühle befindet sich die Restfeuchte des Feinmahlguts nicht im thermodynamischen Gleichgewicht mit dem Traggas. Das Wasser in den Körnchen bleibt flüssig, trotz hoher Temperatur des Gases. Daher wird die Sichtertemperatur TCLASS (die gleich der Gastemperatur am Austritt angenommen wird) an einem logischen Anschluss 9 vorgegeben. Je nach Restfeuchte des Feinmahlguts bzw. Abweichung vom thermodynamischen Gleichgewicht kann die Temperatur des Gemisches am Anschluss 2 (T2) sich von der Sichtertemperatur TCLASS unterscheiden. Damit ist die berechnete Temperatur T2 nur eine theoretische Temperatur, die dem thermodynamischen Gleichgewicht entspricht. Diese Temperatur kann also in der realen Kohlemühle nicht gemessen werden und soll, daher, nicht mit Messwerten verglichen werden. Die aus Energiebilanz berechnete Sichtertemperatur ist als Ergebniswert RTCLASS verfügbar. Die Austrittstemperatur T2, die der gewünschten Sichtertemperatur entspricht, ist als Ergebniswert T2FTCL verfügbar.

In einigen Fällen, wenn die Sichtertemperatur zu tief und / oder die Rohmahlgutfeuchte zu hoch ist, kann die vorgegebene Restfeuchte des Feinmahlguts zum kondensierten Wasseranteil XH2OL am Austritt der Mühle führen. Um das zu vermeiden wird die Restfeuchte in der Berechnung erhöht und die entsprechende Warnung generiert.

Hinweis - Nominal bezogene Kennlinien

Für das Bauteil 128 gibt es eine Kennlinie CL_12, die sich auf einen Nominalwert der Temperatur bezieht. Das ist die Kennlinie CL_12 für den Restwassergehalt des Feinmahlguts, den das Verhältnis TCLASS/TCLASSN liefert.
Leider sind solche Temperaturverhältnisse vom gewählten Einheitensystem abhängig. Im Gegensatz zu anderen Einheiten, bei den die Umrechnung nur über einen bestimmten Faktor erfolgt und deshalb keine Auswirkungen auf den Quotienten hat, gibt es bei der Temperatur-Umrechnung ein additives Offset, wodurch sich der Wert des Quotienten ändert.

Es besteht die Möglichkeit, diese Kennlinie auch in anderen Einheiten (°F, K) vorzugeben.

Anwender, die für die Temperatur andere Einheitensysteme bevorzugen (z. B. °F, K), müssen die gewählte Temperatur-Einheit im neuem Schalter FTNI einstellen, da Ebsilon intern mit der Temperatureinheit °C rechnet.

Relativer Wärmeverlust (DQLR) / Lastunabhängiger Wärmeverlust (QLA)

Beim Bauteil 128 kann über den Vorgabewert DQLR ein relativer Wärmeverlust vorgegeben werden.

In der Praxis ändern sich die Temperaturverhältnisse bei der Mühle jedoch nur geringfügig mit der Last, so dass ein lastunabhängiger Wärmeverlust auftritt. Dieser kann über den Vorgabewert QLA spezifiziert werden. Mit dem Schalter FLOSS wird eingestellt, ob der relative oder der absolute Verlust verwendet werden soll.

Vorgabewerte

FFU	Mühle AN/AUS =0: AUS (Wenn FFU=0, werden alle eingehenden Massenströme und Enthalpien als Vorgaben erwartet, daher sind die Werte von FTMIX, FMMIX, FCM und FCMEB irrelevant) =1: AN
FMODE	Schalter für Berechnungsmodus Auslegung / Teillast = 0: wie im Modell global eingestellt = 1: lokale Teillast, d.h. immer Teillastmodus, auch wenn das Modell im Auslegungsmodus gerechnet wird =-1: lokale Auslegung
FDP12	Berechnung des Druckabfalls (kalte Seite) =0: aus DP12N und Kennfeld (Kennlinien CL_1...CL10) =1: P2 von außen gegeben
DP12N	Druckabfall (nominal)
FTMIX	Handhabung der Mischtemperatur TMIX13 =0: intern berechnet =1: Übernahme von PIN 7
FMMIX	Handhabung des Mischmassenstroms MMIX13 =0: intern berechnet =1: Übernahme von PIN 7
FCM	Handhabung der Massenströme Tragmedien =0: M1 ODER M3 berechnet aus TMIX13 =1: M1 UND M3 gegeben =2: MINGAS=M1+M3 gegeben, M1 UND M3 berechnet =3: MINGAS=M1+M3 UND M1 ODER M3 gegeben
FCMEB	Handhabung der Massen- und Energiebilanz =0: Wassergehalt des Rohmahlguts berechnen =1: TCLASS gegeben, TMIX13 berechnen (nicht für FCM=1 oder FCM=3) =2: alle Eintrittsbedingungen gegeben, T2 (TCLASS) berechnet =3: Restwasseranteil der feinen Kohle aus der Energiebilanz berechnen
FQEL	Vorgabe elektrischer Antriebsleistung =0: berechnet aus Q6N und Kennlinie Q6/Q6N=f(M4/M4N) =1: von außen (PIN 6)
MQEL	Faktor für Anteil elektrischer Antriebsleistung, die in die Wärme umgewandelt wird
FLOSS	Vorgabe Wärmeverlust =0: Vorgabe durch DQLR =1: Vorgabe durch QLA
DQLR	Wärmeverlust relativ (bezogen auf die gesamte zugeführte Wärme außer chemisch gebundene Energie)
QLA	Absoluter Wärmeverlust
RXH2OBN	Restfeuchte Feinmahlgut nominal
TOLMF	Toleranz für die Abweichung der Massenanteile (Eine Warnung wird ausgegeben, wenn die Abweichung zwischen dem gerechneten und dem vorgegebenen Wassergehalt des Rohmahlguts die vorgegebene Toleranz überschreitet)
FTNI	Einheit für Berechnung von TCLASS/TCLASSN in CL_12 Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Celsius =1: Fahrenheit =2: Kelvin
MINGASN	Massenstrom Traggas (M1+M3) am Eintritt (nominal)
TCLASSN	Sichtertemperatur (nominal)
M4N	Massenstrom Rohmahlgut (nominal)
Q6N	Elektrische Antriebsleistung (nominal)
DGRN	Verhältnis Rohmahlgut zu Traggas (M4/MINGAS) (nominal)

Die blau markierten Parameter sind Referenzparameter für den Teillastmodus, die von Ebsilon im Auslegungsmodus berechnet werden. Die Ist-Teillastwerte beziehen sich in den verwendeten Gleichungen auf diese Parameter.

Zulässige Flag-Kombinationen

	FCM	0	1	2	3
FCMEB
0		Ja (FTMIX=1)	Ja (FTMIX=0)	Ja (FTMIX=1)	Ja (FTMIX=0)
1		Ja (FTMIX=0)	Nein	Ja (FTMIX=0)	Nein
2		Ja (FTMIX=1)	Ja (FTMIX=0)	Ja (FTMIX=1)	Ja (FTMIX=0)

Ergebnisse

CWC4	Berechneter Wassergehalt des Rohmahlguts
CWC4DIFF	Differenz zwischen CWC4 und dem vorgegebenen Wassergehalt des Rohmalguts am Anschluss 4
CWCB4	Berechneter Mindest-XH2OB-Anteil des Rohmahlguts entsprechend RXH2OB
CWCB4DIFF	Differenz von CWCB4 und dem vorgegebenen Wert von XH2OB im Rohmalgut am Anschluss 4
QDIFF	Energiebilanzverletzung
DP12	tatsächlicher Druckabfall
DP12R	Referenzdruckabfall
Q6CL	Elektrische Leistung aus Kennlinie
RXH2OB	Restwassergehalt des Feinmalguts (bezogen auf Massenstrom am Anschluss 2, aber ohne Tragmediumanteile (Gase))
MINGASCL	Eintrittsmassenstrom Traggas aus Kennlinie
QLOSS	Wärmeverlust
DGR	Verhältnis Rohmahlgut zu Traggas
QT	Vom Traggas an das Rohmahlgut zur Trocknung übertragene Wärme
MIMIN	Bezogener Massenstrom Traggas
M4M4N	Bezogener Massenstrom Rohmahlgut
TCTCN	Bezogene Sichtertemperatur
DGRDGRN	Bezogenes Verhältnis Rohmahlgut zu Traggas
RTCLASS	Berechnete Sichtertemperatur
T2FTCL	Die Austrittstemperatur T2 aus dem thermodynamischen Gleichgewicht für die gewünschte Sichtertemperatur

Kennlinien

Kennlinie 1 bis 10:: Druckabfall DP12/DP12N = f (MINGAS/MINGASN) für verschiedene DGR/DGRN

     X-Achse        1         MINGAS/MINGASN            1. Punkt
                         2         MINGAS/MINGASN            2. Punkt
                        .
                       N         MINGAS/MINGASN            letzter Punkt

     Y-Achse       1          DP12/DP12N                     1. Punkt
                         2          DP12/DP12N                     2. Punkt
                       .
                        N         DP12/DP12N                     letzter Punkt

Kennlinie 11: Elektrische Antriebsleistung Q6/Q6N = f(M4/M4N)

     X-Achse      1        M4/M4N                       1. Punkt
                         2        M4/M4N                       2. Punkt
                         .
                     N        M4/M4N                       letzter Punkt

     Y-Achse       1        Q6/Q6N                      1. Punkt
                         2        Q6/Q6N                      2. Punkt
                         .
                        N        Q6/Q6N                      letzter Punkt

Kennlinie 12: Restfeuchte Feinmahlgut RXH2OB/RXH2OBN = f(TCLASS/TCLASSN)

     X-Achse   1        TCLASS/TCLASSN                 1. Punkt
                  2        TCLASS/TCLASSN                 2. Punkt
                     .
                   N        TCLASS/TCLASSN                letzter Punkt

     Y-Achse  1        RXH2OB/RXH2OBN              1. Punkt
                    2        RXH2OB/RXH2OBN              2. Punkt
                    .
                    N        RXH2OB/RXH2OBN             letzter Punkt

Kennlinie 13: Massenstrom Traggas MINGAS/MINGASN = f(M4/M4N)

     X-Achse 1        M4/M4N                              1. Punkt
                  2        M4/M4N                              2. Punkt
                    .
                  N        M4/M4N                             letzter Punkt

     Y-Achse 1        MINGAS/MINGASN             1. Punkt
                    2        MINGAS/MINGASN             2. Punkt
                    .
                    N        MINGAS/MINGASN             letzter Punkt

Verwendete Physik

Gleichungen

FFU=1

MF2 - Massenstrom Feinmahlgut am Austritt
MH2O2 - Massenstrom Brüdendampf am Austritt
QFM2 = Q((M1+M3+M5), TCLASS) – Wärmeleistung Tragmedium am Austritt
HH2ODAMPF(TCLASS) - Enthalpie Wasserdampf bei TCLASS
HF2 = HCoal(P2,TVIRT, RXH2OB) – Enthalpie Feinmahlgut mit Restfeuchte RXH2OB bei TVIRT, P2
TVIRT - Temperatur, bei der Wasser in Mahlgut unter Druck P2 flüssig bleibt
COMP2 - Zusammensetzung am Anschluss 2

Für FMODE=0:
{
   Wenn FDP12=0
        DP12 = DP12N
    Wenn FDP12=-1
        DP12 = P1 – P2

    Q6CL = Q6N
    RXH2OB = RXH2OBN
    MINGASCL = MINGASN
}

Für FMODE=1:
{
    Wenn FDP12 = 0
         DP12 = f(Kennlinien 1-10)*DP12N
    Wenn FDP12=-1
         DP12 = P1 – P2

    Q6CL = f(Kennlinie 11) * Q6N
    RXH2OB = f(Kennlinie 12) * RXH2OBN
    MINGASCL = f(Kennlinie 13) * MINGASN
}

P1 - P2 = DP12 (1)

Wenn FMMIX=0
MMIX13 = MINGASCL
Wenn FMMIX=1
MMIX13 = M7

Wenn FTMIX = 1
TMIX13 = T7
HMIX13 = f(TMIX13) Mischenthalpie Traggas

Für alle FMODE

    M2 = M1 + M3 + M4 + M5                                                      (2)
    M7 = M1 + M3                                                                        (3)
    Wenn FQEL=0
       QEL = Q6CL                                                                          (4)
    Wenn FQEL=1
        QEL = Q6
    QGRIND = QEL*MQEL – Anteil Mahlleistung für die Energiebilanz
    QLOSS = DQLOSS*(Q1+Q3+Q4+Q5+QGRIND) - Verlustleistung

Wenn FCM = 0
    M1 oder M3 werden ermittelt aus
    M1*(H1-HMIX13)+M3*(H3-HMIX13)=0                                      (5)
Wenn FCM = 1
    HMIX13 = f(M1, M3)
Wenn FCM = 2
    M1 oder M3 werden ermittelt aus
    M1 + M3 = MMIX13                                                               (6)
Wenn FCM = 3
     M1 oder M3 werden ermittelt aus (5) und (6)

Wenn FCMEB = 0
    Von Tragmedium übertragene Leistung:
    QT = Q1 + Q3 + Q5 + QGRIND –QFM2
    Wassergehalt Rohmahlgut:
    M9 = CWC4 = ((QT + Q4 - QLOSS)*(1- RXH2OB)/M4 – HF2 +
    HH2ODAMPF(TCLASS)* RXH2OB) / (HH2ODAMPF(TCLASS) - HF2) (7)
    CWC4DIFF = CWC4 - XH2OB4 – XH2O4
    Verletzung der Energiebilanz wegen Diskrepanz CWC4DIFF
    M2*H2EB = Q1+Q3+Q4+M4*HU4+Q5+QGRIND-QLOSS
    QDIFF = M2*H2EB - M2*(H2+HU2)
Wenn FCMEB = 1
    QT = HF2*MF2 + MH2O2 * HH2ODAMPF(TCLASS)-Q4
    QMIX13 = QT – QGRIND –Q5 + QFM2 + QLOSS
    H7 = HMIX13 = QMIX13 / MINGASCL                                       (8)
Wenn FCEMEB = 0 ODER FCMEB = 1
    TCLASS = H8
    H2 = f(P2, TCLASS, TVIRT, COMP2)                                            (9)
    T2 = f(P2,H2,COMP2)
Wenn FCMEB = 2
    H2 = (Q1+Q3+Q4+Q5+QGRIND-QLOSS) / M2                          (10)
    Zusammensetzung am Austritt ohne Restfeuchte Feinmahlgut:
    COMPVIRT = COMP2 – f(RXH2OB)
    Entsprechende Enthalpie:
    H2VIRT = (Q1+Q3+Q4-QF2+Q5+QGRIND-QLOSS) / (M2-MF2)
    TCLASS = f(H2VIRT, P2, COMPVIRT)
    H8 = TCLASS                                                                           (11)

Bauteilform

Form 1

Beispiel

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