一種三分倉回轉式預熱器分段積灰監測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鍋爐積灰監測技術領域，尤其涉及一種三分倉回轉式預熱器分段積灰 監測方法。
【背景技術】
[0002] 目前，大型電站燃煤鍋爐多采用三分倉回轉式預熱器回收煙氣熱量來預熱空氣， 從而強化燃燒、降低排煙溫度和提高鍋爐效率。三分倉回轉式預熱器傳熱元件由緊密排布 的蓄熱板構成，由于其結構緊湊且工質通道狹窄，因此極易積灰，甚至堵塞工質通道，致使 煙空氣流動阻力增加，傳熱效率降低，從而影響預熱器的正常工作，故必須經常吹灰清洗。
[0003] 三分倉回轉式預熱器的傳熱元件根據材料不同分為熱段（包括熱段層1和熱段中 間層2)和冷段（包括冷段層3)。相比較而言，冷段元件比熱段元件更易積灰，現今電廠為 強化吹灰效果已經在熱冷端（上下端）都布置有蒸汽吹灰器（如附圖2所示），上端的熱段 吹灰器4,下端的冷端吹灰器5,可分段吹灰。但是電廠運行人員通常根據煙氣進出口壓差 大小判斷預熱器的積灰程度，此方法只能粗略判斷預熱器整體積灰情況，無法進行分段監 測，從而僅憑經驗會導致吹灰頻繁而蒸汽損耗過大，或導致吹灰不及時而預熱器傳熱效率 降低。因此，建立滿足要求的預熱器分段積灰監測模型顯得至關重要。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術的不足本發明提供一種三分倉回轉式預熱器分段積灰監測方法，： 提供預熱器分段積灰程度的直觀數據，以幫助運行人員判斷冷熱段恰當的吹灰時機，進行 分段吹灰，從而減少吹灰器蒸汽損耗并提高預熱器傳熱效率。
[0005] 本發明是采用如下技術方案：
[0006] -種三分倉回轉式預熱器分段積灰監測方法，本發明方法分為三個模塊：數據采 集模塊、計算模塊和輸出模塊。其中數據采集模塊主要是采集入爐煤質數據、預熱器結構參 數和預熱器實時運行數據。計算模塊定義能夠表征預熱器清潔程度的利用系數為清潔因 子，根據所采集的數據對預熱器進行熱力計算來求出分段清潔因子。最后輸出模塊將清潔 因子按時間分布做成曲線圖呈現給運行人員，從而為分段吹灰提供依據。
[0007] 數據采集模塊包括入爐煤質數據、預熱器結構參數和預熱器實時運行數據的采 集。其中入爐煤質數據通過煤質分析獲得，如所燒煤樣為摻混煤則還需要不同煤樣的配比。 預熱器結構參數通過預熱器產品說明書獲得，需要蓄熱板材料、蓄熱板質量、蓄熱板長度 (拉平）、蓄熱板受熱面積、煙氣流通面積、一次風流通面積、二次風流通面積、熱冷段比例、 煙氣和空氣流通面積占總流通面積份額。實時運行數據通過電廠DCS系統采集，主要測點 包括：預熱器轉子轉速、鍋爐燃煤量、鍋爐效率、煙氣進出口溫度、一次風進出口溫度、二次 風進出口溫度、一次風進口流量和二次風進出口流量（上述測點不可缺，如電廠缺少應增 加測點）。
[0008] 計算模塊定義預熱器的利用系數為清潔因子，利用系數越大則表明預熱器越清 潔，利用系數越小則表明預熱器積灰越多需要進行吹灰。因此，定義為清潔因子的預熱器利 用系數間接表征了積灰程度，進行分段積灰監測需計算出熱、冷段的利用系數，計算過程如 下：
[0009] 計算假設條件：
[0010] (a)三分倉回轉式預熱器傳熱計算采用對流傳熱模型，即全部煙氣以對流傳熱方 式將熱量傳遞給空氣，煙氣和空氣呈逆流方向流動；
[0011] (b)對于空氣側一、二次風道，熱、冷分段計算的空氣流量份額與整體計算時相 同；
[0012] (C)煙氣側漏入空氣全部來自于一、二次風道。熱冷、段漏風系數不同，與具體由熱 平衡確定；
[0013] 計算步驟
[0014] 步驟1 :根據預熱器整體熱平衡，計算空氣側平均過量空氣系數，煙氣側總漏風系 數：
[0022] (4)根據熱平衡Qy= Qk，聯立此步驟中的式⑴和⑵計算出煙氣側總漏風系數 Δα;
[0023] 其中，Qy為整體煙氣放熱量；Qk為整體空氣吸熱量；Q kl為整體一次風吸熱量；Qk2S 整體二次風吸熱量；Iy'、Iy"分別為煙氣進、出口焓；Ikl'、I kl"分別為一次風進出口空氣 焓；ik2'、ik2"分別為二次風進出口空氣焓；4，、^為空氣側進、出口平均焓（由一二次風 道加權）為一次風進口流量；D/，、D2"為二次風進、出口流量；V°為理論空氣容積； 妒為鍋爐保熱系數，取0.998 ;gl、82分別為一、二次風流量占總空氣流量的份額；Ir為空氣 側平均過量系數；A α為空氣側向煙氣側漏風系數；p k為空氣密度；B ,為計算燃煤量。
[0024] 步驟2 :假設熱段出口煙溫θη(即冷段進口煙溫），列出熱、冷段的熱平衡方程，計 算熱、冷段漏風系數A ah，、Δ α。，以及熱段進口空氣平均溫度即冷段出口空氣平均 溫度）：
[0025]
[0026]
[0027] (3)根據煙氣焓溫表，由假設值Θ ^用插值法計算I y n;
[0028] (4)聯立此步驟中的⑴和⑵以及條件Δ a h+A α。= Δ α，計算出熱、冷段漏 風系數A a h，Δ α。和熱段進口空氣平均焓ξ>ιΛ (冷段出口空氣平均焓）；
[0029] (5)根據空氣焓溫表，由：^利用插值法求出tk> (其中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）
[0030] 其中，為熱段出口煙氣溫度（即冷段進口煙溫）；Iyni為熱段出口煙氣焓（即冷 段進口煙焓為熱段進口空氣平均溫度（即冷段出口空氣平均溫度）；[, m熱段進口空 氣平均焓（即冷段出口空氣平均焓）；A ah、Δ α。分別為熱、冷段空氣側向煙氣側漏風系 數。
[0031] 步驟3 :假設熱段進口一次風溫度tkl，"(即冷段出口一次風溫度），分別計算熱、冷 段煙氣、一次風和二次風對蓄熱板的放熱系數，再計算熱、冷段的受熱面利用系數：
[0032] ⑴假設熱段進口一次風溫度tkl,"，根據tk,"= 求出熱段進口二次風 溫度tk2，m;

，+
[0055] 其中，（h)、（c)分別表示熱段和冷段；下標y、k分別表示煙氣和空氣；θ '、θ " 分別為預熱器整體煙氣進出口溫度；t' kl、t" kl分別表示預熱器整體一次風進出口溫度； C k2、t" k2分別為預熱器整體二次風進、出口溫度；f為煙氣平均溫度；分別為一、 二次風平均溫度；△ T為對數平均溫差；K為傳熱系數;w為流速；Q為放熱量；Fy為煙氣流通 截面積；Fkl、Fk2分別為一、二次風流通截面積；Vy為實際煙氣容積；α為對流放熱系數；cU q 為蓄熱板當量直徑；Re為雷諾數；Pr為普朗特數；λ為導熱系數；V為運動粘度；Z為蓄熱 板型系數；Ct、C 1分別為計算中涉及修正系數，對預熱器換熱來說都可取I ;Η為受熱面積； xy、xkl、xk2分別為煙氣、一次風和二次風通道受熱面面積占總受熱面積的份額；ξ為能夠表 征受熱面清潔程度的利用系數。
[0056] 步驟4 :根據熱段煙氣、一次風和二次風與蓄熱板的表面換熱方程，分別計算熱段 煙氣通道分界面上蓄熱板壁溫（換熱方程與預熱器風道布置有關，此處空預器旋轉方向按 照煙氣到二次風，再到一次風，最后轉回煙氣），列出熱段校核條件，校核熱段進口一次風溫 度t klin假設值：
[0057] (1)建立熱段煙氣與蓄熱板表面換熱方程：
[0058]
[0059] 建立熱段二次風與蓄熱板表面換熱方程：
[0060]
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