Bauteil 129: Braunkohlemühle

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Bauteil 129: Braunkohlemühle

Spezifikationen

Leitungsanschlüsse
1	Eintritt heißes Tragmedium
2	Austritt
3	Eintritt kühlendes Tragmedium
4	Eintritt Rohmahlgut
5	Eintritt Sperrmedium
6	Eintritt Falschluft
7	Antriebsleistung
8	Vorgabe Mischung der Tragmedien
9	Vorgabe T Sichter bzw. MOUTGAS
10	Vorgabe Mühlendrehzahl

Allgemeines Vorgabewerte Ergebnisse Kennlinien Verwendete Physik Bauteilform Beispiel

Allgemeines

Das Bauteil 129 ist für eine thermodynamische Bilanzierung einer Zerkleinerungsmaschine mit Trocknung des zerkleinerten Mahlguts durch das tragende Medium konzipiert. Es kann für Braunkohlemühlen 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 129 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 kann an dem logischen Anschluss 8 vorgegeben werden.

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

Über Anschluss 6 wird die Falschluft (unkontrolliert in das System eindringende Außenluft) berücksichtigt. Die Falschluftmenge kann als Anteil des gesamten Gasstroms am Mühlenaustritt über den Vorgabewert MIA vorgegeben werden. Über den Vorgabewert MIATMIX wird der Falschluftanteil vorgegeben, der für die Mischtemperatur T8 relevant ist.

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).

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.

Hinweis - Nominal bezogene Kennlinien

Für das Bauteil 129 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 129 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 Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: AUS (Wenn FFU=0, werden alle eingehenden Massenströme und Enthalpien als Vorgaben erwartet, daher sind die Werte von FTMIX, FMOUTGAS, FCM und FCMEB irrelevant) =1: AN
FMODE	Schalter für Berechnungsmodus Auslegung / Teillast Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck = 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 Druckaufbaus (kalte Seite) Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: aus DP12N und Kennfeld 1 =1: P2 von außen gegeben
DP12N	Druckaufbau (nominal)
FTMIX	Handhabung der Mischtemperatur TMIX136 Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: intern berechnet =1: Übernahme von PIN 8
FMOUTGAS	Handhabung des Gasmassenstroms am Austritt MOUTGAS Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Berechnet / intern vorgegeben =1: Übernahme von PIN 9
FCM	Handhabung der Massenströme Tragmedien Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =1: MOUTGAS UND MIA gegeben, M1 UND M3 berechnet =2: MOUTGAS UND M3 gegeben, M1 UND M6 berechnet =3: MOUTGAS UND M6 gegeben, M1 UND M3 berechnet =4: MOUTGAS UND M1 gegeben, M3 UND M6 berechnet =5: M1, M3 UND M6 gegeben (nicht für FCMEB=0!)
FCMEB	Handhabung der Massen- und Energiebilanz Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Vorgabe TCLASS =1: alle Eintrittsbedingungen gegeben, Berechnung TCLASS
FQEL	Vorgabe elektrischer Antriebsleistung Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: berechnet aus Q7N und Kennlinie Q7/Q7N= f(M4/M4N) =1: von außen (PIN 7)
MQEL	Faktor für Anteil elektrischer Antriebsleistung, die in die Wärme umgewandelt wird
MIA	Anteil der Falschluft an MOUTGAS
MIATMIX	Anteil der Falschluft, der für TMIX136 relevant ist
FLOSS	Vorgabe Wärmeverlust Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Vorgabe durch DQLR =1: Vorgabe durch QLA
DQLR	Wärmeverlust relativ (bezogen auf die gesamte zugeführte Wärme außer chemisch gebundene Energie)
QLA	Absoluter Wärmeverlust
FREV	Vorgabe Mühlendrehzahl Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: aus Kennlinie REV/REVN=f(M4/M4N) =1: von außen an Anschluss PIN 10
RXH2OBN	Restfeuchte Feinmahlgut nominal
FTNI	Einheit für Berechnung von TCLASS/TCLASSN in CL_12 Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Celsius =1: Fahrenheit =2: Kelvin
MOUTGASN	Massenstrom Gas am Austritt (nominal)
VOUTGASN	Volumenstrom Gas am Austritt (nominal)
TCLASSN	Sichtertemperatur (nominal)
M4N	Massenstrom Rohmalgut (nominal
Q7N	Elektrische Antriebsleistung (nominal)
REVN	Drehzahl Mühlenantrieb (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.Ergebnisse

Zulässige Flag-Kombinationen

	FCM	1	2	3	4	5
FCMEB
0		Ja (FTMIX=0)	Ja (FTMIX=0)	Ja (FTMIX=0)	Ja (FTMIX=0)	Nein
1		Ja (FTMIX=1)	Ja (FTMIX=1)	Ja (FTMIX=1)	Ja (FTMIX=1)	Ja (FTMIX=0)

Ergebnisse

CWCB4	gerechneter XH2OB-Mindestgehalt vom Rohmahlgut entsprechend RXH2OB-Vorgabe
CWCB4DIFF	Diskrepanz zwischen CWCB4 und dem vorgegebenen Wert von XH2OB am Anschluss 4
DP12	tatsächlicher Druckaufbau
DP12R	Referenzdruckaufbau
Q7CL	elektrische Antriebsleistung aus Kennlinie
RXH2OB	Restfeuchte Feinmahlgut am Austritt
MOUTGAS	Massenstrom Gas am Austritt
MOUTGASCL	Massenstrom Gas am Austritt aus Kennlinie
VOUTGAS	Volumenstrom Gas am Austritt
QLOSS	Wärmeverlust
REVCL	Mühlendrehzahl aus Kennlinie
QT	Vom Traggas an das Mahlgut zur Trocknung übertragene Wärme
MOMON	Bezogener Massenstrom Gas am Austritt
VOVON	Bezogener Volumenstrom Gas am Austritt
M4M4N	Bezogener Massenstrom Rohmahlgut
TCTCN	Bezogene Temperatur Sichter
REVREVN	Bezogene Mühlendrehzahl

Kennlinien

Kennlinie 1 bis 10:: Druckaufbau DP12/DP12N = f (VOUTGAS/VOUTGASN) für verschiedene REV/REVN

     X-Achse       1         VOUTGAS/VOUTGASN                1. Punkt
                        2         VOUTGAS/VOUTGASN                2. Punkt
                        .
                       N         VOUTGAS/VOUTGASN                letzter Punkt

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

Kennlinie 11: Elektrische Antriebsleistung Q7/Q7N = f(M4/M4N)

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

     Y-Achse  1        Q7/Q7N                      1. Punkt
                    2        Q7/Q7N                        2. Punkt
                   .
                    N        Q7/Q7N                       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 Gas MOUTGAS/MOUTGASN = f(REV/REVN)

    X-Achse   1        REV/REVN                                   1. Punkt
                  2        REV/REVN                                   2. Punkt
                    .
                  N        REV/REVN                                  letzter Punkt

     Y-Achse 1        MOUTGAS/MOUTGASN             1. Punkt
                    2        MOUTGAS/MOUTGASN             2. Punkt
                    .
                    N        MOUTGAS/MOUTGASN             letzter Punkt

Kennlinie 14: Drehzahl REV/REVN = f(M4/M4N)

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

    Y-Achse   1        REV/REVN                    1. Punkt
                    2        REV/REVN                   2. Punkt
                    .
                    N        REV/REVN                    letzter Punkt

Verwendete Physik

Gleichungen

FFU=1

MF2 - Massenstrom Feinmahlgut am Austritt
MH2O2 - Massenstrom Brüdendampf am Austritt
QFM2 = Q((M1+M3+M5+M6), 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

    Q7CL = Q7N
    RXH2OB = RXH2OBN
    MOUTGASCL = MOUTGASN
    REVCL = REVN
}

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

    Q7CL = f(Kennlinie 11) * Q7N
    RXH2OB = f(Kennlinie 12) * RXH2OBN
    MOUTGASCL = f(Kennlinie 13) * MOUTGASN
    REVCL = f(Kennlinie 14) * REVN
}

P1 - P2 = DP12 (1)

Wenn FMOUTGAS=0
MOUTGAS = MOUTGASCL
Wenn FMOUTGAS=1
MOUTGAS = M9

Wenn FTMIX = 1
TMIX136 = T8
HMIX136 = f(TMIX136) Mischenthalpie Traggas

Für alle FMODE

    M2 = M1 + M3 + M4 + M5+M6                                               (2)
    M9 = MOUTGAS                                                                      (3)
    Wenn FQEL=0
       QEL = Q7CL                                                                          (4)
    Wenn FQEL=1
        QEL = Q7
    QGRIND = QEL*MQEL – Anteil Mahlleistung für die Energiebilanz
    QLOSS = DQLOSS*(Q1+Q3+Q4+Q5+Q6+QGRIND) - Verlustleistung
    MMIX136 = M1+M3+ MIATMIX*M6
    HMIX136 = (M1*H1 + M3*H3 + MIATMIX*M6*H6) / MMIX136

Wenn FCM = 1
    M6 = MIA*MOUTGAS                                                              (5)
    M1*H1 + M3*H3 = MMIX136*HMIX136- MIATMIX*M6*H6          (6)
    M1 + M3 = MMIX136 - MIATMIX*M6                                       (7)
Wenn FCM = 2
    M1*H1 + MIATMIX*M6*H6 = MMIX136*HMIX136- M3*H3          (8)
    M1 + MIATMIX*M6 = MMIX136 - M6                                       (9)
Wenn FCM = 3
    M1 und M3 werden ermittelt aus (6) und (7)
Wenn FCM = 4
    M3*H3 + MIATMIX*M6*H6 = MMIX136*HMIX136- M1*H1         (10)
    M3 + MIATMIX*M6 = MMIX136 – M1                                      (11)

Wenn FCMEB = 0
    Von Tragmedium übertragene Leistung:
    QT = HF2*MF2 + MH2O2 * HH2ODAMPF(TCLASS)-Q4
    QMIX136 = QT – QGRIND – Q5 + QFM2 + QLOSS – (1-MIATMIX)*Q6
    HMIX136 = QMIX136 / MMIX136
    TCLASS = H8
    H2 = f(P2, TCLASS, TVIRT, COMP2)                                            (12)
    T2 = f(P2,H2,COMP2)
Wenn FCMEB = 2
    H2 = (Q1+Q3+Q4+Q5+Q6+QGRIND-QLOSS) / M2                    (13)
    Zusammensetzung am Austritt ohne Restfeuchte Feinmahlgut:
    COMPVIRT = COMP2 – f(RXH2OB)
    Entsprechende Enthalpie:
    H2VIRT = (Q1+Q3+Q4-QF2+Q5+Q6+QGRIND-QLOSS) / (M2-MF2)
    TCLASS = f(H2VIRT, P2, COMPVIRT)
    H9 = TCLASS                                                                           (14)

Bauteilform

Form 1

Beispiel

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