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一種基于爐膛實時結渣情況的爐膛出口煙溫軟測量方法_2

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[0026] (2)爐膛輻射傳熱關系式:
[0027] (3)聯立本步驟中的關系式⑴和(2),則水冷壁熱有效系數:
(式中
為求解方便所設參數,無實際意義)
[0028] 其中,f為爐膛黑度(假想黑度);Φ為水冷壁熱有效系數;xn為爐膛火焰最高 溫度位置的相對高度,近似取等于燃燒器布置的相對高度;σ c為玻爾茲曼常數,通常取 5. 67Χ 10 nkWAm2 · Κ4)私為計算燃燒量,kg/s ;,為保熱系數;Hf為水冷壁的吸熱表面積, m2; %為爐內煙氣在理論燃燒溫度至爐膛出口溫度區間內的平均熱容,kX/(kg · K)。
[0029] 步驟3 :計算爐膛出口直接輻射,根據煙溫測點列出部分涉及計算的對流受熱面 熱平衡方程,進行爐膛出口煙溫的逆煙氣流程推算:
[0030] (1)爐膛出口直接輻射
[0031] (2)通常電站鍋爐煙道中低溫對流受熱面的煙溫是布置測點的,但是靠近爐膛出 口的部分高溫對流受熱面未布置煙溫測點,從最靠近爐膛出口的可測得煙溫處,逆煙氣流 動方向列出涉及計算的高溫對流受熱面的熱平衡方程;
[0032] 工質側
[0033] 煙氣側:
[0034] (上式中AQi為變負荷(負荷變化速率過快)下對流受熱面總蓄熱量:
,此蓄熱量只在負荷變化大于2% /min~3% /min時 考慮,穩定負荷或負荷變化較慢時總蓄熱量為零)
[0035] (3)通過聯立部分未知煙溫的對流受熱面的工質及煙氣側方程,則可推算出爐膛 出口煙氣焓If",通過煙氣焓溫表利用插值法求出另一個爐膛出口煙氣溫度(Tf" )2;
[0036] 其中,下標i代表涉及計算的對流受熱面;Qf為爐膛出口直接輻射量,kj/kg ; Φ p,f為爐膛出口對流受熱面獲取爐膛直接輻射熱有效系數,其實就是爐膛出口處的局部熱有效 系數,通常用爐膛水冷壁整體熱有效系數Φ乘以一個0. 8~0. 9系數;Ff為爐膛出口煙窗 截面積,m2; Δ Q i為對流受熱面總蓄熱量,kj/kg ; Δ Q gi、Δ Qy分別為對流受熱面工質和金屬 側蓄熱量,kj/kg ;Με1、Μμ分別為對流受熱面工質和金屬質量,kg ;c gl、Cjl分別為對流受熱面 工質和金屬比熱,kj/kg · °C ;tgl為對流受熱面工質溫度,°C ;x i為對流受熱面接收爐膛出 口直接輻射的份額,可根據鍋爐設計書得知,純對流受熱面^取0 ;D i為對流受熱面工質流 量,kg/s %為計算燃燒量,kg/s ;h /、V'分別為對流受熱面進出口工質焓,kj/kg ;Qdl為 對流受熱面對流吸熱量,kj/kg j為保熱系數;If"為爐膛出口煙氣焓,kj/kg山為最靠近 爐膛出口的可測得煙氣焓,kj/kg ; △ a i為受熱面漏風系數;I ,為漏入空氣焓,kj/kg ;
[0037] 步驟4:根據校核式|Tf" _(Tf" )2| < 1校核假設爐膛出口煙溫Tf",如滿足校 核式則輸出爐膛出口煙溫Tf"及水冷壁熱有效系數Φ ;如不滿足校核式則假設錯誤重復步 驟2到步驟4。
[0038] 計算輸出的步驟中涉及到假設迭代,所有計算過程通過電腦編程實現,最后將輸 出的爐膛出口煙溫和水冷壁熱有效系數按時間分布作成曲線圖,運行人員可根據曲線變化 綜合判斷,從而進行爐膛吹灰及減溫水操作。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發明流程圖,
[0040] 圖2為本發明的計算步驟流程圖,
[0041] 圖3為爐膛出口對流受熱面煙溫分布圖,
[0042] 圖4為爐膛出口煙溫及水冷壁熱有效系數與24h負荷對照圖,其中:圖4(a)是機 組負荷圖;圖4(b)是爐膛出口煙溫圖;圖4(c)是水冷壁熱有效系數圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面根據本發明方法,選取一臺鍋爐做實例計算,從而進一步說明本發明的具體 實施方式。
[0044] 實例計算選取的鍋爐為某600MW超臨界直流鍋爐,鍋爐型號為HG-1956/25. 4-YM5 型,是一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行帶內置式再循環栗啟動系統的直流鍋爐。此鍋爐 采用Π 型布置,單爐膛、平衡通風、固態排渣、旋流燃燒器采用前后墻布置、對沖燃燒。鍋爐 以最大連續出力工況(BMCR)為設計參數,能長期帶額定負荷(BRL),主要設計參數為表1。
[0045] 表1鍋爐主要設計參數
[0047] 數據采集部分包括入爐煤質數據、鍋爐各受熱面結構參數和鍋爐能夠測量的實時 運行參數。其中入爐煤質為摻混煤,配比通過不同磨煤機給煤量計算,煤質數據通過工業及 元素分析獲得;此600MW鍋爐最靠近爐膛出口的可測得煙溫處為高溫過熱器出口,而屏式 過熱器和高溫過熱器處的煙溫均未知(見圖3, ?\為屏過出口煙溫,1~2為高過出口煙溫), 因此涉及爐膛出口煙溫軟測量計算的受熱面為爐膛、屏式過熱器和高溫過熱器,這三者的 結構參數如表2 ;鍋爐實時運行參數通過電廠DCS系統采集,主要數據包括鍋爐燃煤量、一 次風占總風量比例、二次風占總風量比例、一次風進出口風溫、二次風進出口風溫、屏過及 高過工質流量、屏過及高過進出口工質壓力、屏過及高過進出口工質溫度、高過出口煙氣溫 度。(此鍋爐缺少一二次風量比例,可用鍋爐設計值代替)。
[0048] 表2涉及計算受熱面結構參數
[0049] (a)爐膛
[0050]
[0051] (b)屏過和高過
[0053] 計算輸出部分具體有以下步驟:
[0054] 步驟1 :計算燃料帶入爐內的有效熱量、理論燃燒溫度,輻射吸收減弱系數和火焰 綜合黑度,為爐膛輻射傳熱計算作準備(涉及的煙氣和空氣焓溫表通過煤質分析獲得,此 為熱力計算常識,不再贅述):
[0055] (1)理論冷風焓
[0056] 理論熱風焓
(此處的空氣焓均由測點空氣溫
[0057] 度根據空氣焓溫表查取);
[0058] 進入爐內空氣熱量
[0059] 燃料帶入爐內有效熱量

[0060] (2)爐內有效熱量虛即為理論燃燒溫度Tth對應焓值,在獲得Of后通過煙氣焓溫 表利用插值法查取Tth;
[0061] (3)煙氣中灰分顆粒的質量濃度
[0062] 煙氣中焦炭顆粒的容積濃度:
[0063] 三原子氣體減弱系數
>· ?灰分減弱系數:
;焦炭顆粒減弱系數
[0064] 輻射吸收減弱系數
[0065] (4)爐膛實際火焰黑度
[0066] 爐膛火焰綜合黑度:
[0067] 步驟2 :假設爐膛出Π 徹源"講桿怕瞠佑執社管·求出水冷壁熱有效系數φ :
[0068] (1)爐膛假想黑度:
[0069] (2)爐膛輻射傳熱關系式
[0070] (3)聯立本步驟中的關系式⑴和(2),則水冷壁熱有效系數:
(式中
為求解方便所設參數,無實際意義)
[0071] 步驟3 :計算爐膛出口直接輻射,根據煙溫測點列出部分涉及計算的對流受熱面 熱平衡方程,進行爐膛出口煙溫的逆煙氣流程推算:
[0072] (1)爐膛出口直接輻射
[0073] (2)由圖2可知,爐膛出口屏式過熱器和高溫過熱器煙溫未知,列出此兩個受熱面 熱平衡方程:
[0074] 工質側:
(屏式過熱器)
(高溫過熱器)
[0076] 煙氣側:
[0077] 變負荷(負荷變化速率過快)下總蓄熱量(此蓄熱量只在負荷變化大于2% / min~3% /min時考慮,穩定負荷或負荷變化較慢時總蓄熱量為零):
[0078] 屏式過熱器:
[0079] 高溫過熱器
[0080] (3)通過聯
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