CN107091700B - 基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法 - Google Patents

基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法 Download PDF

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CN107091700B CN201710150014.5A CN201710150014A CN107091700B CN 107091700 B CN107091700 B CN 107091700B CN 201710150014 A CN201710150014 A CN 201710150014A CN 107091700 B CN107091700 B CN 107091700B
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Abstract

本发明公开了一种基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，根据电厂已有测点采集相关数据，在不增加电站锅炉测点的基础上，将炉膛按照燃烧性质划分成多个区段，通过建立的炉膛内部烟气软测量模型进行不同区段的炉膛截面烟温推算，并同时提供炉膛内部不同区段的实时结渣情况，从而为运行人员更好地运行操作提供直观的数据参考。

Description

基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法
技术领域
本发明涉及一种温度分布软测量方法，特别是一种基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法。
背景技术
电站锅炉炉膛作为燃料主要的燃烧空间，其内部的实时燃烧情况一直是电站运行人员最关心的问题，其中炉膛内部不同区段截面温度分布以及结渣情况是用来判断燃烧情况的直观参数，但是由于炉膛内的温度极高且存在烟气中的飞灰冲刷等问题，不能够采用直接测量的方式进行监测，故现阶段对于炉膛内的燃烧情况只能通过火焰图像、水冷壁壁温和水冷壁工质温度等间接监测数据来确定炉内的燃烧情况，而缺乏直观参数会导致运行人员在操作时发生误判，导致不必要的经济损失。
现有文献中有提出通过声学或激光测温的方式间接监测炉膛内部的温度分布，但是由于监测仪器造价昂贵且不易维护因此应用较少。目前对于炉膛内部燃烧情况多采用数值模拟和软测量的方法，其中数值模拟方法由于计算时间过长的问题多应用于某稳定工况的燃烧模拟，并不适用于电厂实时在线监测；而文献中的有关炉膛内部温度分布的软测量方法多采用经验负荷曲线或者假设炉膛内部的结渣灰污系数为某一经验系数，但是随着锅炉容量和尺寸的增大，此类方法由于没有在软测量模型中考虑不同区段炉内负荷以及结渣程度的实时变化，推算结果的实时性上有待进一步验证。因此建立一种能够考虑炉膛内不同区段实时结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法显得至关重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，在不增加电站锅炉测点的基础上，将炉膛按照燃烧性质划分成多个区段，通过建立好的炉膛内部烟气软测量模型进行不同区段的炉膛截面烟温推算，并同时提供炉膛内部不同区段的实时结渣情况。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：将炉膛根据燃烧性质划分成主燃烧区Ⅰ、燃尽区Ⅱ和换热区Ⅲ，其中主燃烧区Ⅰ按照燃烧器层数分成x段，燃尽区Ⅱ按照燃尽风层数分成y段，换热区Ⅲ不分段，对炉膛进行相关数据采集，主要采集锅炉实时运行参数、入炉煤质数据和锅炉炉膛结构及设计参数；
其中，x指燃烧器层数，y指燃尽风层数；
步骤二：假设主燃烧区Ⅰ各区段的出口烟气温度，根据建立好的各区段传热计算模型，计算主燃烧区域x个区段各自的水冷壁热有效系数；
步骤三：假设燃尽区Ⅱ各区段的出口烟气温度，根据建立好的各区段传热计算模型，计算燃尽区y个区段各自的水冷壁热有效系数；
步骤四：根据换热区Ⅲ的传热计算模型，计算换热区域的水冷壁热有效系数ψⅢ；
步骤五：根据计算出的多个区段的水冷壁热有效系数，结合辐射和导热传热模型计算多个区段的结渣热阻；
步骤六：校核先前步骤中假设的各区段的出口烟温，如果全部符合则进行步骤七，如果有不符合的重复步骤二到步骤六；
步骤七：输出计算出的多个区段的实时出口烟气温度作为炉膛内的温度分布，输出计算出的多个区段的实时水冷壁热有效系数作为各区段的实时结渣直观数据。
进一步地，所述步骤一中，采集锅炉实时运行参数包括锅炉燃煤量、炉膛出口氧量、一次风占总风量比例、二次风占总风量比例、一次风进出口风温、二次风进出口风温、各区段的水冷壁壁温、炉膛出口烟气温度，通过电厂DCS***采集实时数据。
进一步地，所述步骤一中，入炉煤质数据包括煤的元素分析、工业分析和热值分析，若所烧煤样为掺混煤则还需要不同煤样的配比，入炉煤质数据通过煤质分析获得。
进一步地，所述步骤一中，锅炉炉膛结构及设计参数包含炉膛整体传热面积、不同区段的传热面积、有效容积、计算高度、上下排燃烧器布置高度差、燃烧器平均布置高度、出口烟窗面积、炉膛漏风系数、制粉***的漏风系数，炉膛结构及设计参数通过锅炉使用和设计说明书获得。
进一步地，所述步骤二具体过程为，
2.1假设主燃区第1区段的出口烟气温度TⅠ1″，计算主燃区第1层燃烧器(第Ⅰ区第1段)的水冷壁热有效系数ψⅠ1：
根据主燃区第1区段的热平衡方程
Figure BDA0001245283920000041
计算水冷壁热有效系数ψⅠ1；
2.2假设主燃区第i区段的出口烟气温度TⅠi″，计算主燃区第i层燃烧器(第Ⅰ区第i段，1<i≤x)的水冷壁热有效系数ψⅠi：
根据主燃区第i区段的热平衡方程：
Figure BDA0001245283920000042
Figure BDA0001245283920000046
计算水冷壁热有效系数ψⅠi，此处
Figure BDA0001245283920000043
其中，下标Ⅰi代表主燃区Ⅰ的第i区段，i表示模块当前计算的Ⅰ区某一段，i-1表示模块当前计算区段的前一区段，1<i≤x，此步骤中由于第1区段的传热模型不同因此单独列出，符号解释与第i区段相同；公式中出现的n用作代数求和公式中的泛指功能，无实际意义；Qk为随单位质量燃料带入炉内的空气(含漏风)的热量，kJ/kg。Qr为单位质量燃料带入炉内的热量，通常等于燃料收到基低位发热量，kJ/kg；Q6为炉膛整体其他热损失，kJ/kg，可根据锅炉设计书设计值选取；σ0为玻尔兹曼常数，通常取5.67×10-11kW/(m2·K4)；
Figure BDA0001245283920000044
为炉膛整体黑度，通过燃料计算获得，此为热力计算常识，不再赘述；Bji为Ⅰ区第i段计算燃烧量，kg/s，认为
Figure BDA0001245283920000045
TⅠi″为Ⅰ区第i段出口烟气温度，K；IⅠi″为Ⅰ区第i段出口烟气焓值，kJ/kg，根据TⅠi″查取烟气焓温表获得；TⅠi为Ⅰ区第i段的烟气平均温度，K；βcr为燃料的燃尽率，可查阅锅炉手册；ψ"为下区段对上区段的辐射热有效系数，一般取0.1；FⅠi为Ⅰ区第i段出口炉膛截面积，m2；HⅠi为Ⅰ区第i段的水冷壁传热面积，m2；ψⅠi为Ⅰ区第i段水冷壁热有效系数。
进一步地，所述步骤三具体过程为，
3.1假设燃尽区第1区段的出口烟气温度TⅡ1″，计算燃尽区第1层燃尽风(第Ⅱ区第1段)的水冷壁热有效系数ψⅡ1：
根据此段的热平衡方程
Figure BDA0001245283920000051
计算水冷壁热有效系数ψⅡ1，此处
Figure BDA0001245283920000052
3.2假设燃尽区第k区段的出口烟气温度TⅡk″，计算燃尽区第k层燃尽风(第Ⅱ区第k段，1<k≤y)的水冷壁热有效系数ψⅡk：
根据此段的热平衡方程
Figure BDA0001245283920000053
计算水冷壁热有效系数ψⅡk，此处
Figure BDA0001245283920000054
其中，下标Ⅱk代表燃尽区Ⅱ的第k区段，k表示模块当前计算的Ⅱ区某一段，k-1表示模块当前计算区段的前一区段，1<k≤y，此步骤中由于第1区段的传热模型不同因此单独列出，符号解释与第k区段相同；Δβcr为主燃烧区燃料的未燃尽率；TⅡk″为Ⅱ区第k段出口烟气温度，K；IⅡk″为Ⅱ区第k段出口烟气焓值，kJ/kg，根据TⅡk″查取烟气焓温表获得；TⅡk为Ⅱ区第k段的烟气平均温度，K；ψ"为下区段对上区段的辐射热有效系数，一般取0.1；FⅡk为Ⅱ区第k段出口炉膛截面积，m2；HⅡk为Ⅱ区第k段的水冷壁传热面积，m2；ψⅡk为Ⅱ区第k段水冷壁热有效系数。
进一步地，所述步骤四具体过程为，
此段的热平衡方程
Figure BDA0001245283920000055
计算水冷壁热有效系数ψⅢ，此处
Figure BDA0001245283920000056
其中，下标Ⅲ代表换热区Ⅲ；Tf″为炉膛出口烟气温度，K，即换热区出口烟气温度；If″为炉膛出口烟气焓值，kJ/kg，根据Tf″查取烟气焓温表获得；TⅢ为换热区的烟气平均温度，K；ψp为炉膛出口对半辐射受热面的辐射热有效系数，可按锅炉设计值选取。FⅢ为换热区出口炉膛截面积，m2；HⅢ为换热区的水冷壁传热面积，m2；ψⅢ为换热区水冷壁热有效系数。
进一步地，所述步骤五具体过程为，
5.1根据主燃区Ⅰ第1区段相关辐射和导热传热模型，计算主燃区第1层燃烧器(第Ⅰ区第1段)的的结渣热阻RⅠ1：
由方程组
Figure BDA0001245283920000061
Figure BDA0001245283920000062
求解结渣热阻RⅠ1；
5.2根据主燃区Ⅰ第i区段相关辐射和导热传热模型，计算主燃区第i层燃烧器(第Ⅰ区第i段，1<i≤x)的的结渣热阻RⅠi：
由方程组
Figure BDA0001245283920000063
求解结渣热阻RⅠi；
5.3根据燃尽区Ⅱ第1区段相关辐射和导热传热模型，计算燃尽区第1层燃尽风(第Ⅱ区第1段)的结渣热阻RⅡ1：
由方程组
Figure BDA0001245283920000064
求解结渣热阻RⅡ1；
5.4根据燃尽区Ⅱ第k区段相关辐射和导热传热模型，计算燃尽区第k层燃尽风(第Ⅱ区第k段，1<k≤y)的结渣热阻RⅡk：
由方程组
Figure BDA0001245283920000065
求解结渣热阻RⅡk；
5.5根据换热区Ⅲ相关辐射和导热传热模型，计算此区域的结渣热阻RⅢ：
由方程组
Figure BDA0001245283920000066
求解结渣热阻RⅢ；
其中，εz为结渣表面的黑度，可取0.8～0.9；Tz-Ⅰi、Tz-Ⅱk、Tz-Ⅲ分别代表对应区段的结渣表面温度，K；Tb-Ⅰi、Tb-Ⅱk、Tb-Ⅲ分别代表对应区段的水冷壁表面温度，K；RⅠi、RⅡk、RⅢ分别代表对应区段的结渣热阻，m2·K/kW。
进一步地，所述步骤六具体过程为，
6.1根据校核式进行校核：
|RⅠ1(1-ψⅠ2/XⅠ2)-RⅠ2(1-ψⅠ1/XⅠ1)|/RⅠ1(1-ψⅠ2/XⅠ2)≤0.5％、|RⅠ(i-1)(1-ψⅠi/XⅠi)-RⅠi(1-ψⅠ(i-1)/XⅠ(i-1))|/RⅠ(i-1)(1-ψⅠi/XⅠi)≤0.5％(1<i≤x)、|RⅠx(1-ψⅡ1/XⅡ1)-RⅡ1(1-ψⅠx/XⅠx)|/RⅠx(1-ψⅡ1/XⅡ1)≤0.5％、|RⅡ(k-1)(1-ψⅡk/XⅡk)-RⅡk(1-ψⅡ(k-1)/XⅡ(k-1))|/RⅡ(k-1)(1-ψⅡk/XⅡk)≤0.5％(1<k≤y)、|RⅡy(1-ψⅢ/XⅢ)-RⅢ(1-ψⅡy/XⅡy)|/RⅡy(1-ψⅢ/XⅢ)≤0.5％共x+y个校核式对先前步骤中假设的各区段的出口烟温TⅠ1″～TⅠx″、TⅡ1″～TⅡy″共x+y个烟温进行校核；
6.2若全部符合则进行步骤七，若有不符合的重复步骤二到步骤六；
其中，XⅠi、XⅡk、XⅢ分别代表对应区段的水冷壁角系数，可根据结构计算。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明提供了一种基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，在不增加电站锅炉测点的基础上，将炉膛按照燃烧性质划分成多个区段，通过建立好的炉膛内部烟气软测量模型进行不同区段的炉膛截面烟温推算，并同时提供炉膛内部不同区段的实时结渣情况；
2、本发明能够提供炉膛内多个区段的烟气温度分布和结渣情况，为炉膛燃烧调整和优化提供数据参考；
3、本发明能够适用于多种结构类型的电站锅炉。
附图说明
图1是本发明的实施例的炉膛区段划分示意图。
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
本发明实施例选取的锅炉为某600MW超临界直流锅炉，锅炉型号为HG-1956/25.4-YM5型，是一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动***的直流锅炉。此锅炉采用Π型布置，单炉膛、平衡通风、固态排渣、旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧。锅炉前后墙各布置3层旋流燃烧器(LNASB)，在最上层煤粉燃烧器上方，前后墙各布置1层燃尽风口。
如图2所示，一种基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，包含以下步骤：
步骤一：将炉膛根据燃烧性质划分成主燃烧区Ⅰ、燃尽区Ⅱ和换热区Ⅲ，其中主燃烧区Ⅰ按照燃烧器层数分成3段，燃尽区Ⅱ按照燃尽风层数分成1段，换热区Ⅲ一般不再分段。对炉膛进行相关数据采集，主要采集锅炉实时运行参数、入炉煤质数据和锅炉炉膛结构及设计参数。其中，锅炉实时运行参数包括锅炉燃煤量、炉膛出口氧量、一次风占总风量比例、二次风占总风量比例、一次风进出口风温、二次风进出口风温、各区段的水冷壁壁温、炉膛出口烟气温度(若无测点可沿逆烟气流程推算)等，可通过电厂DCS***采集实时数据；入炉煤质数据通过煤质分析获得，主要包括煤的元素分析、工业分析和热值分析等，如所烧煤样为掺混煤则还需要不同煤样的配比；炉膛结构及设计参数可以通过锅炉使用和设计说明书获得，需要炉膛整体传热面积、不同区段的传热面积、有效容积、计算高度、上下排燃烧器布置高度差、燃烧器平均布置高度、出口烟窗面积、炉膛漏风系数、制粉***的漏风系数。
步骤二：假设主燃烧区Ⅰ各区段的出口烟气温度，根据建立好的各区段传热计算模型，计算主燃烧区域3个区段各自的水冷壁热有效系数：
2.1假设主燃区第1区段的出口烟气温度TⅠ1″，计算主燃区第1层燃烧器(第Ⅰ区第1段)的水冷壁热有效系数ψⅠ1：
根据主燃区第1区段的热平衡方程
Figure BDA0001245283920000091
计算水冷壁热有效系数ψⅠ1；
2.2假设主燃区第2区段的出口烟气温度TⅠ2″，计算主燃区第2层燃烧器(第Ⅰ区第2段)的水冷壁热有效系数ψⅠ2：
根据主燃区第2区段的热平衡方程：
Figure BDA0001245283920000092
Figure BDA0001245283920000093
计算水冷壁热有效系数ψⅠ2，此处
Figure BDA0001245283920000094
2.3假设主燃区第3区段的出口烟气温度TⅠ3″，计算主燃区第3层燃烧器(第Ⅰ区第3段)的水冷壁热有效系数ψⅠ3：
根据主燃区第3区段的热平衡方程：
Figure BDA0001245283920000095
Figure BDA0001245283920000096
计算水冷壁热有效系数ψⅠ3，此处
Figure BDA0001245283920000097
步骤三：假设燃尽区Ⅱ的出口烟气温度，根据建立好的各区段传热计算模型，计算燃尽区1个区段的水冷壁热有效系数：
假设燃尽区第1区段的出口烟气温度TⅡ1″，计算燃尽区第1层燃尽风(第Ⅱ区第1段)的水冷壁热有效系数ψⅡ1：
根据此段的热平衡方程
Figure BDA0001245283920000098
计算水冷壁热有效系数ψⅡ1，此处
Figure BDA0001245283920000099
步骤四：根据换热区Ⅲ的传热计算模型，计算换热区域的水冷壁热有效系数ψⅢ：
此段的热平衡方程
Figure BDA0001245283920000101
计算水冷壁热有效系数ψⅢ，此处
Figure BDA0001245283920000102
步骤五：根据计算出的多个区段的水冷壁热有效系数，结合辐射和导热传热模型计算多个区段的结渣热阻：
5.1根据主燃区Ⅰ第1区段相关辐射和导热传热模型，计算主燃区第1层燃烧器(第Ⅰ区第1段)的的结渣热阻RⅠ1：
由方程组
Figure BDA0001245283920000103
Figure BDA0001245283920000104
求解结渣热阻RⅠ1。
5.2根据主燃区Ⅰ第2区段相关辐射和导热传热模型，计算主燃区第2层燃烧器(第Ⅰ区第2段)的的结渣热阻RⅠ2：
由方程组
Figure BDA0001245283920000105
求解结渣热阻RⅠ2。
5.3根据主燃区Ⅰ第3区段相关辐射和导热传热模型，计算主燃区第3层燃烧器(第Ⅰ区第3段)的的结渣热阻RⅠ3：
由方程组
Figure BDA0001245283920000106
求解结渣热阻RⅠ3。
5.4根据燃尽区Ⅱ第1区段相关辐射和导热传热模型，计算燃尽区第1层燃尽风(第Ⅱ区第1段)的结渣热阻RⅡ1：
由方程组
Figure BDA0001245283920000107
求解结渣热阻RⅡ1。
5.5根据换热区Ⅲ相关辐射和导热传热模型，计算此区域的结渣热阻RⅢ：
由方程组
Figure BDA0001245283920000108
求解结渣热阻RⅢ。
步骤六：校核先前步骤中假设的各区段的出口烟温，如果全部符合则进行步骤七，如果有不符合的重复步骤二到步骤六：
6.1根据校核式进行校核：
|RⅠ1(1-ψⅠ2/XⅠ2)-RⅠ2(1-ψⅠ1/XⅠ1)|/RⅠ1(1-ψⅠ2/XⅠ2)≤0.5％、|RⅠ2(1-ψⅠ3/XⅠ3)-RⅠ3(1-ψⅠ2/XⅠ2)|/RⅠ2(1-ψⅠ3/XⅠ3)≤0.5％、|RⅠ3(1-ψⅡ1/XⅡ1)-RⅡ1(1-ψⅠ3/XⅠ3)|/RⅠ3(1-ψⅡ1/XⅡ1)≤0.5％、|RⅡ1(1-ψⅢ/XⅢ)-RⅢ(1-ψⅡ1/XⅡ1)|/RⅡ1(1-ψⅢ/XⅢ)≤0.5％共4个校核式对先前步骤中假设的各区段的出口烟温TⅠ1″、TⅠ2″、TⅠ3″、TⅡ1″共4个烟温进行校核；
6.2如果全部符合则进行步骤七，如果有不符合的重复步骤二到步骤六。
步骤七：输出计算出的多个区段的实时出口烟气温度TⅠ1″、TⅠ2″、TⅠ3″、TⅡ1″作为炉膛内的截面温度分布，输出计算出的多个区段的实时水冷壁热有效系数ψⅠ1、ψⅠ2、ψⅠ3、ψⅠx、ψⅢ作为各区段的实时结渣直观数据(其越大表明水冷壁吸收辐射能力越强结渣较少，其越小表明水冷壁吸收辐射能力越差结渣较严重)，呈现给运行人员，作为进行锅炉运行优化的参考。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，
其特征在于包含以下步骤：
步骤一：将炉膛根据燃烧性质划分成主燃烧区Ⅰ、燃尽区Ⅱ和换热区Ⅲ，其中主燃烧区Ⅰ按照燃烧器层数分成x区段，燃尽区Ⅱ按照燃尽风层数分成y区段，换热区Ⅲ不分区段，对炉膛进行相关数据采集，采集锅炉实时运行参数、入炉煤质数据和锅炉炉膛结构及设计参数；
其中，x指燃烧器层数，y指燃尽风层数；
步骤二：假设主燃烧区Ⅰ各区段的出口烟气温度，根据建立好的各区段传热计算模型，计算主燃烧区x个区段各自的水冷壁热有效系数；
步骤三：假设燃尽区Ⅱ各区段的出口烟气温度，根据建立好的各区段传热计算模型，计算燃尽区y个区段各自的水冷壁热有效系数；
步骤四：根据换热区Ⅲ的传热计算模型，计算换热区的水冷壁热有效系数ψⅢ；
步骤五：根据计算出的多个区段的水冷壁热有效系数，结合辐射和导热传热模型计算多个区段的结渣热阻；
步骤六：校核先前步骤中假设的各区段的出口烟气温度，如果全部符合则进行步骤七，如果有不符合的重复步骤二到步骤六；
步骤七：输出计算出的多个区段的实时出口烟气温度作为炉膛内的温度分布，输出计算出的多个区段的实时水冷壁热有效系数作为各区段的实时结渣直观数据。
2.按照权利要求1所述的基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于：所述步骤一中，采集锅炉实时运行参数包括锅炉燃煤量、炉膛出口氧量、一次风占总风量比例、二次风占总风量比例、一次风进出口风温、二次风进出口风温、各区段的水冷壁壁温、炉膛出口烟气温度，通过电厂DCS***采集实时数据。
3.按照权利要求1所述的基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于：所述步骤一中，入炉煤质数据包括煤的元素分析、工业分析和热值分析，若所烧煤样为掺混煤则还需要不同煤样的配比，入炉煤质数据通过煤质分析获得。
4.按照权利要求1所述的基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于：所述步骤一中，锅炉炉膛结构及设计参数包含炉膛整体传热面积、不同区段的传热面积、有效容积、计算高度、上下排燃烧器布置高度差、燃烧器平均布置高度、出口烟窗面积、炉膛漏风系数、制粉***的漏风系数，炉膛结构及设计参数通过锅炉使用和设计说明书获得。
5.按照权利要求1所述的基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于：所述步骤二具体过程为，
2.1假设主燃区第1区段的出口烟气温度
Figure FDA0002583916650000022
计算主燃区第1层燃烧器即第Ⅰ区第1区段的水冷壁热有效系数
Figure FDA0002583916650000023
根据主燃区第1区段的热平衡方程
Figure FDA0002583916650000021
计算水冷壁热有效系数
Figure FDA0002583916650000024
2.2假设主燃区第i区段的出口烟气温度
Figure FDA0002583916650000025
计算主燃区第i层燃烧器即第Ⅰ区第i区段，1<i≤x的水冷壁热有效系数
Figure FDA0002583916650000026
根据主燃区第i区段的热平衡方程：
Figure FDA0002583916650000031
Figure FDA0002583916650000032
计算水冷壁热有效系数
Figure FDA0002583916650000036
此处
Figure FDA0002583916650000033
其中，下标Ⅰi代表主燃区Ⅰ的第i区段，i表示模块当前计算的Ⅰ区某一区段，i-1表示模块当前计算区段的前一区段，1<i≤x，此步骤中由于第1区段的传热模型不同因此单独列出，符号解释与第i区段相同；公式中出现的n用作代数求和公式中的泛指功能，无实际意义；Qk为随单位质量燃料带入炉内的空气的热量，kJ/kg；Qr为单位质量燃料带入炉内的热量，等于燃料收到基低位发热量，kJ/kg；Q6为炉膛整体其他热损失，kJ/kg，根据锅炉设计书设计值选取；σ0为玻尔兹曼常数，取5.67×10-11kW/(m2·K4)；
Figure FDA0002583916650000034
为炉膛整体黑度，通过燃料计算获得；Bji为Ⅰ区第i区段计算燃烧量，kg/s，认为
Figure FDA0002583916650000035
Figure FDA0002583916650000037
为Ⅰ区第i区段出口烟气温度，K；
Figure FDA0002583916650000038
为Ⅰ区第i区段出口烟气焓值，kJ/kg，根据
Figure FDA0002583916650000039
查取烟气焓温表获得；
Figure FDA00025839166500000310
为Ⅰ区第i区段的烟气平均温度，K；βcr为燃料的燃尽率，查阅锅炉手册；ψ"为下区段对上区段的辐射热有效系数，取0.1；
Figure FDA00025839166500000311
为Ⅰ区第i区段出口炉膛截面积，m2；
Figure FDA00025839166500000312
为Ⅰ区第i区段的水冷壁传热面积，m2；
Figure FDA00025839166500000313
为Ⅰ区第i区段水冷壁热有效系数。
6.按照权利要求1所述的基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于：所述步骤三具体过程为，
3.1假设燃尽区第1区段的出口烟气温度
Figure FDA00025839166500000314
计算燃尽区第1层燃尽风即第Ⅱ区第1区段的水冷壁热有效系数
Figure FDA00025839166500000315
根据此区段的热平衡方程
Figure FDA0002583916650000041
计算水冷壁热有效系数
Figure FDA0002583916650000047
此处
Figure FDA0002583916650000042
3.2假设燃尽区第k区段的出口烟气温度
Figure FDA0002583916650000048
计算燃尽区第k层燃尽风即第Ⅱ区第k区段，1<k≤y的水冷壁热有效系数
Figure FDA0002583916650000049
根据此区段的热平衡方程
Figure FDA0002583916650000043
计算水冷壁热有效系数
Figure FDA00025839166500000410
此处
Figure FDA0002583916650000044
其中，下标Ⅱk代表燃尽区Ⅱ的第k区段，k表示模块当前计算的Ⅱ区某一区段，k-1表示模块当前计算区段的前一区段，1<k≤y，此步骤中由于第1区段的传热模型不同因此单独列出，符号解释与第k区段相同；Δβcr为主燃烧区燃料的未燃尽率；
Figure FDA00025839166500000411
为Ⅱ区第k区段出口烟气温度，K；
Figure FDA00025839166500000412
为Ⅱ区第k区段出口烟气焓值，kJ/kg，根据
Figure FDA00025839166500000413
查取烟气焓温表获得；
Figure FDA00025839166500000414
为Ⅱ区第k区段的烟气平均温度，K；ψ"为下区段对上区段的辐射热有效系数，取0.1；
Figure FDA00025839166500000415
为Ⅱ区第k区段出口炉膛截面积，m2；
Figure FDA00025839166500000416
为Ⅱ区第k区段的水冷壁传热面积，m2；
Figure FDA00025839166500000417
为Ⅱ区第k区段水冷壁热有效系数。
7.按照权利要求1所述的基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于：所述步骤四具体过程为，
此区段的热平衡方程
Figure FDA0002583916650000045
计算水冷壁热有效系数ψⅢ，此处
Figure FDA0002583916650000046
其中，下标Ⅲ代表换热区Ⅲ；Tf″为炉膛出口烟气温度，K，即换热区出口烟气温度；If″为炉膛出口烟气焓值，kJ/kg，根据Tf″查取烟气焓温表获得；TⅢ为换热区的烟气平均温度，K；ψp为炉膛出口对半辐射受热面的辐射热有效系数，按锅炉设计值选取；FⅢ为换热区出口炉膛截面积，m2；HⅢ为换热区的水冷壁传热面积，m2；ψⅢ为换热区水冷壁热有效系数。
8.按照权利要求1所述的基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于：所述步骤五具体过程为，
5.1根据主燃区Ⅰ第1区段相关辐射和导热传热模型，计算主燃区第1层燃烧器即第Ⅰ区第1区段的的结渣热阻
Figure FDA0002583916650000057
由方程组
Figure FDA0002583916650000051
Figure FDA0002583916650000052
求解结渣热阻
Figure FDA0002583916650000058
5.2根据主燃区Ⅰ第i区段相关辐射和导热传热模型，计算主燃区第i层燃烧器即第Ⅰ区第i区段，1<i≤x的的结渣热阻
Figure FDA0002583916650000059
由方程组
Figure FDA0002583916650000053
求解结渣热阻
Figure FDA00025839166500000510
5.3根据燃尽区Ⅱ第1区段相关辐射和导热传热模型，计算燃尽区第1层燃尽风即第Ⅱ区第1区段的结渣热阻
Figure FDA00025839166500000511
由方程组
Figure FDA0002583916650000054
求解结渣热阻
Figure FDA00025839166500000512
5.4根据燃尽区Ⅱ第k区段相关辐射和导热传热模型，计算燃尽区第k层燃尽风即第Ⅱ区第k区段，1<k≤y的结渣热阻
Figure FDA00025839166500000513
由方程组
Figure FDA0002583916650000055
求解结渣热阻
Figure FDA00025839166500000514
5.5根据换热区Ⅲ相关辐射和导热传热模型，计算此区的结渣热阻RⅢ：
由方程组
Figure FDA0002583916650000056
求解结渣热阻RⅢ；
其中，εz为结渣表面的黑度，取0.8～0.9；
Figure FDA00025839166500000515
Tz-Ⅲ分别代表对应区段的结渣表面温度，K；
Figure FDA00025839166500000516
Tb-Ⅲ分别代表对应区段的水冷壁表面温度，K；
Figure FDA00025839166500000517
RⅢ分别代表对应区段的结渣热阻，m2·K/kW。
9.按照权利要求1所述的基于炉膛多区段结渣情况的炉膛内温度分布软测量方法，其特征在于：所述步骤六具体过程为，
6.1根据校核式进行校核：
|RⅠ1(1-ψⅠ2/XⅠ2)-RⅠ2(1-ψⅠ1/XⅠ1)|/RⅠ1(1-ψⅠ2/XⅠ2)≤0.5％、|RⅠ(i-1)(1-ψⅠi/XⅠi)-RⅠi(1-ψⅠ(i-1)/XⅠ(i-1))|/RⅠ(i-1)(1-ψⅠi/XⅠi)≤0.5％(1<i≤x)、|RⅠx(1-ψⅡ1/XⅡ1)-RⅡ1(1-ψⅠx/XⅠx)|/RⅠx(1-ψⅡ1/XⅡ1)≤0.5％、|RⅡ(k-1)(1-ψⅡk/XⅡk)-RⅡk(1-ψⅡ(k-1)/XⅡ(k-1))|/RⅡ(k-1)(1-ψⅡk/XⅡk)≤0.5％(1<k≤y)、|RⅡy(1-ψⅢ/XⅢ)-RⅢ(1-ψⅡy/XⅡy)|/RⅡy(1-ψⅢ/XⅢ)≤0.5％共x+y个校核式对先前步骤中假设的各区段的出口烟气温度
Figure FDA0002583916650000061
Figure FDA0002583916650000062
共x+y个烟气温度进行校核；
6.2若全部符合则进行步骤七，若有不符合的重复步骤二到步骤六；
其中，
Figure FDA0002583916650000063
XⅢ分别代表对应区段的水冷壁角系数，根据结构计算。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110864316B (zh) * 2019-10-14 2021-10-19 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种基于红外测温及数值计算的锅炉炉膛优化吹灰***
CN111523248B (zh) * 2020-05-12 2024-05-28 国电新能源技术研究院有限公司 燃煤电站动态机理模型建模方法
CN112964389B (zh) * 2021-05-10 2021-10-19 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种基于分布式测温的肘型电缆头故障预警方法及***
CN115031247A (zh) * 2022-05-30 2022-09-09 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种锅炉辐射受热面灰沉积程度的在线监控方法及装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61291908A (ja) * 1985-06-20 1986-12-22 Nippon Kokan Kk <Nkk> 高炉の操業法
CN1091507A (zh) * 1993-10-11 1994-08-31 浙江大学 锅炉结渣自动预报方法及***
CN101034009A (zh) * 2007-04-09 2007-09-12 上海发电设备成套设计研究院 一种大型燃煤锅炉在线检测、吹灰优化节能方法
CN101498459A (zh) * 2009-03-02 2009-08-05 杭州电子科技大学 一种锅炉燃烧优化的建模方法
CN201407808Y (zh) * 2009-05-06 2010-02-17 何其焕 燃烧炉
CN102759117A (zh) * 2012-07-24 2012-10-31 西安交通大学 一种利用飞灰循环缓解锅炉结渣的方法
CN102799775A (zh) * 2012-07-06 2012-11-28 广东电网公司电力科学研究院 利用数值模拟辅助超超临界锅炉屏式过热器管壁温度的计算方法
CN103388820A (zh) * 2013-07-29 2013-11-13 上海交通大学 洁净煤粉燃烧工业锅炉装置
CN103454105A (zh) * 2013-08-22 2013-12-18 广东电网公司电力科学研究院 生物质循环流化床锅炉热态特性测量方法和***
CN103728339A (zh) * 2013-12-17 2014-04-16 上海交通大学 一种火电锅炉侧换热设备平均热阻的实时辨识方法
CN106352320A (zh) * 2016-10-31 2017-01-25 东南大学 一种电站锅炉炉膛结渣分区段实时软测量方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61291908A (ja) * 1985-06-20 1986-12-22 Nippon Kokan Kk <Nkk> 高炉の操業法
CN1091507A (zh) * 1993-10-11 1994-08-31 浙江大学 锅炉结渣自动预报方法及***
CN101034009A (zh) * 2007-04-09 2007-09-12 上海发电设备成套设计研究院 一种大型燃煤锅炉在线检测、吹灰优化节能方法
CN101498459A (zh) * 2009-03-02 2009-08-05 杭州电子科技大学 一种锅炉燃烧优化的建模方法
CN201407808Y (zh) * 2009-05-06 2010-02-17 何其焕 燃烧炉
CN102799775A (zh) * 2012-07-06 2012-11-28 广东电网公司电力科学研究院 利用数值模拟辅助超超临界锅炉屏式过热器管壁温度的计算方法
CN102759117A (zh) * 2012-07-24 2012-10-31 西安交通大学 一种利用飞灰循环缓解锅炉结渣的方法
CN103388820A (zh) * 2013-07-29 2013-11-13 上海交通大学 洁净煤粉燃烧工业锅炉装置
CN103454105A (zh) * 2013-08-22 2013-12-18 广东电网公司电力科学研究院 生物质循环流化床锅炉热态特性测量方法和***
CN103728339A (zh) * 2013-12-17 2014-04-16 上海交通大学 一种火电锅炉侧换热设备平均热阻的实时辨识方法
CN106352320A (zh) * 2016-10-31 2017-01-25 东南大学 一种电站锅炉炉膛结渣分区段实时软测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
三分仓回转式空气预热器积灰分段监测模型研究;岳峻峰 等;《动力工程学报》;20161031;第36卷(第10期);全文 *
电站锅炉炉膛分区段改进热力计算方法;阎维平 等;《锅炉技术》;20070930;第38卷(第5期) *

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