在线计算w火焰超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种在线计算W燃烧超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方 法，应用于W燃烧超临界电站煤粉锅炉上，设及能源动力领域。
【背景技术】
[0002] W燃烧超临界电站煤粉锅炉的燃烧方式是煤粉的叩"型悬浮燃烧，经过磨制的煤粉 颗粒在锅炉前后墙向下喷入炉膛，在燃烧室内形成"W"型，烟气进入上炉膛，继续释放出热 量，被炉膛四周的水冷壁吸收。燃烧室内的溫度可W达到1400°cW上，如果燃烧位置不合适 或热负荷分布偏差过大，会发生高溫腐蚀、结渣等危害设备及危及安全运行的隐患。所W水 冷壁的热负荷分布情况对于燃烧调整是具有很大的指导意义。
[0003] 锅炉的燃烧调整试验中采用一热流计伸入炉膛中对运一点的热负荷进行测量，但 是运样作测量的位置非常有限，也只能由专业人员在试验阶段进行测量，无法实时反映锅 炉燃烧情况，有很大的局限性。
[0004] 在线计算中，从各水冷壁管的工质进出口溫度的测量可W得到各管的工质洽增， 由于各管内的工质流量分布是不均匀的，所W不能得出水冷壁热负荷的分布情况。
[0005] 另外一种在线测量烟气热负荷的方法是在水冷壁测量点管外的向火侧和背火侧 安装壁溫测点，根据溫度差值计算该点热负荷。此种方法是可行的，但是向火侧安装的测点 容易被烧坏，所W不能长期使用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对现有测量方法和方式的不足，提供一套新的可W在线计算 水冷壁吸热热负荷方法，可W实时提供水冷壁的吸热热负荷分布情况，对燃烧调整、水冷壁 吹灰优化等都有很大的参考意义。
[0007] 为实现运样的目的，本发明根据锅炉传热的基本原理及安装方便的原则，在每侧 下水冷壁管进汇集集箱处安装溫度测点，根据测点的溫度数据及水冷壁的结构和实时运行 参数计算出该管的吸热热负荷数值，由于W燃烧锅炉的下水冷壁是垂直向上布置的，与燃 烧火焰的流向是一致的，所W各管的吸热热负荷的组合就可W实时反映水冷壁吸热热负荷 分布情况。
[0008] -种在线计算W火焰超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方法，包括W下 步骤： ① 获取下水冷壁管内工质进口溫度（即给水溫度)、流量（即给水流量)、压力（即给水压 力）W及工质出口溫度、出口流量(工质出口流量=进口流量）； ② 计算各水冷壁管内工质流量，得出各水冷壁管吸热量； ③ 根据步骤②的结果得到水冷壁系统沿炉膛宽度烟气热负荷的分布情况。
[0009] 之所W要测量下水冷壁管内工质进、出口溫度，是因为需要根据下水冷壁管内工 质进、出口溫度计算出水冷壁的洽增（即水冷壁的吸热量)。
[0010] 所述步骤②水冷壁各管工质流量的计算中，假设并联管组压差，求取总流量并与 实际总流量比较后再修正压差，继而求取各管的工质流量。换句话说，即采用假设并联管组 压差，求取总流量并与实际总流量比较后修正压差的方法，求取各管的工质流量。
[0011] 所述步骤②水冷壁各管工质流量的计算中，比容沿程积分求取平均比容。由于超 临界状态下，工质的洽值与比容的线性度不好，所W采用比容沿程积分求取平均比容的方 法，求得各管的平均比容，用W计算管内的工质流量。
[0012] 水冷壁管内工质从下向上流动，工质的洽值随着流程的增加而逐步线性增加，比 容同样随着流程的增加而逐步增加，但是比容与洽值呈非线性，所W必须采用比容沿程积 分的方法求取平均比容。
[0013] 本发明对于垂直管屏水冷壁均适用，由于W火焰超临界电站锅炉下水冷壁结构基 本一样，细微差别不影响本发明的应用。
[0014] 本发明的核屯、技术是根据水冷壁的结构及运行参数(包括①给水溫度即水冷壁工 质进口溫度；②给水压力即水冷壁工质进口压力；③给水流量即水冷壁工质进口流量和出 口流量)，在下水冷壁的管子进汇集集箱处安装热电偶(加保溫)，根据各管出口工质溫度及 运行数据实时计算水冷壁各管的工质流量分布，进而计算受热面烟气侧热负荷分布。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明W火焰超临界电站锅炉下水冷壁示意图。
[0016]图1中，1为锅炉水冷壁管，2为锅炉下水冷壁管的分配集箱，3为安装于水冷壁管 出口处的热电偶，4为下水冷壁的汇集集箱。
【具体实施方式】
[0017]W下结合附图对本发明的技术方法作进一步描述。
[0018] 一种在线计算W火焰超临界锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方法，实施该方法的 主要结构如图1所示，主要包括下水冷壁管1，下水冷壁管1自分配集箱2中引出，自下而上 进入汇集集箱4,进入汇集集箱4前，下水冷壁管外侧安装热电偶3 (需保溫)。热电偶3紧 贴安装在下水冷壁管1子上，需保溫是指热电偶3及水冷壁管1都被保溫材料包裹，使热电 偶3测得溫度与管内工质溫度一致，避免散热造成测量不准确。
[0019] 锅炉的下水冷壁结构及进入水冷壁系统的给水流量、给水压力、给水溫度为已知。 运样，按W下步骤进行计算。
[0020] 1)假设水冷壁分配集箱与汇集集箱的压差AP; 2) 由于超临界区域，工质的洽与比容的线性度不好，所W对每根有出口溫度测点的管 子，按照工质流动区段对比容进行积分，得出各管的平均比容，即：
公式一 V.一一管内各点的比容，按照洽值递增求取，mVkg; 3) 由管子压差AP、工质平均比容Vi、管子阻力系数及管子长度可计算出各管子的流 量；
公式二 式中： AP:水冷壁管进出口压差，Pa; L:水冷壁管长度，m; ,? :水冷壁管摩擦阻力系数，1/m; 各水冷壁管内工质质量流量，kg/(sm2); Vi:水冷壁管内工质平均比容，m^Zkg; g:重力加速度，9. 8N/kg; h::水冷壁进出口的垂直距离，m。
[0021] 各水冷壁管的流量为：庐邸4 =/4 公式S A为水冷壁管的管内截面积，d。为水冷壁管内直径。
[0022] 4)将各管子的流量相加得出工质计算总流量，与实际工质总流量比较。如果计算 总流量值大，则减小假设的压差AP;如果计算总流量值小，则增加AP，并重新进入步骤3) 计算，直到计算总流量值与实际总流量值的差值在要求的范围内； 下水冷壁管子的压差在现场无法准确测量，但可W根据并联管组各管压差相等运一条 件求取，具体求取方法如下：（1)先假设一个压差值AP，由于所有水冷壁管子均为并联管， 而并联管组各管压差相等，故所有下水冷壁管子的进出口压差均为AP; (2)根据公式二可 W求出各单根水冷壁管的流量；（3)将求出的所有水冷壁管流量相加，与实际工质总流量 比较。如果计算总流量值大，则减小假设的压差AP;如果计算总流量值小，则增加AP，并 重新进入步骤3)计算，直到计算总流量值与实际总流量值的差值在要求的范围内。
[0023] 总之，计算所需条件如下：（1)下水冷壁管内工质进口溫度、流量、压力W及工质 出口溫度；（2)水冷壁管内工质的进出口压差AP(先假设一个值，通过迭代计算，最后得到 一个比较精确的值)。
[0024] 5)由得出的各管的工质流量乘W各管的工质洽增，得到各管的吸热量，该吸热量 除W各管吸热面积即得到各管的烟气平均热负荷，将各点连接，得到该面水冷壁沿炉膛宽 度烟气热负荷的分布图。
[00巧]W=q*Ah/f 公式四 式中： W:某水冷壁管吸热量，等于该管对应区域烟气平均热负荷，kW/m2;q:某水冷壁管流量，kg/s; Ah:某水冷壁管工质洽增，kj/kg;f:某水冷壁管投影吸热面积，为管子长度乘W管子间距，m2。
【主权项】
1. 一种在线计算W火焰超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方法，其特征在于 包括以下步骤： ① 获取下水冷壁管内工质进口温度、流量、压力以及工质出口温度、出口流量； ② 计算各水冷壁管内工质流量，得出各水冷壁管吸热量； ③ 根据步骤②的结果得到水冷壁系统沿炉膛宽度烟气热负荷的分布情况。2. 根据权利要求1所述的一种在线计算W火焰超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分 布的方法，其特征在于：所述步骤②水冷壁各管工质流量的计算中，假设并联管组压差，求 取总流量并与实际总流量比较后再修正压差，继而求取各管的工质流量。3. 根据权利要求1所述的一种在线计算W火焰超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分 布的方法，其特征在于：所述步骤②水冷壁各管工质流量的计算中，比容沿程积分求取平均 比容。
【专利摘要】本发明涉及一种在线计算W燃烧超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的新方法。是在测得锅炉下水冷壁各管进出口工质温度前提下，根据并联管组各管压差相等及工质出口温度的约束条件，计算各管的工质流量，进而计算各管的吸热量和烟气热负荷。由于超临界条件下，焓值与比容的线性度不好，方法中采用对比容沿程积分的方法计算各管平均比容。各管流量计算方法中，采用假设并联管组压差，计算总流量与实际流量比较并不断修正压差的方法计算各管的工质流量。
【IPC分类】G01K7/02, F22B37/38
【公开号】CN105202523
【申请号】CN201510709137
【发明人】罗小鹏, 陆方, 石践, 施化验, 薛东剑, 王衡, 杨东林, 陈玉忠, 黄锡兵, 刘大猛, 周科
【申请人】贵州电网有限责任公司电力科学研究院, 上海望特能源科技有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月28日