一种三分仓回转式预热器分段积灰监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锅炉积灰监测技术领域，尤其涉及一种三分仓回转式预热器分段积灰 监测方法。
【背景技术】
[0002] 目前，大型电站燃煤锅炉多采用三分仓回转式预热器回收烟气热量来预热空气， 从而强化燃烧、降低排烟温度和提高锅炉效率。三分仓回转式预热器传热元件由紧密排布 的蓄热板构成，由于其结构紧凑且工质通道狭窄，因此极易积灰，甚至堵塞工质通道，致使 烟空气流动阻力增加，传热效率降低，从而影响预热器的正常工作，故必须经常吹灰清洗。
[0003] 三分仓回转式预热器的传热元件根据材料不同分为热段（包括热段层1和热段中 间层2)和冷段（包括冷段层3)。相比较而言，冷段元件比热段元件更易积灰，现今电厂为 强化吹灰效果已经在热冷端（上下端）都布置有蒸汽吹灰器（如附图2所示），上端的热段 吹灰器4,下端的冷端吹灰器5,可分段吹灰。但是电厂运行人员通常根据烟气进出口压差 大小判断预热器的积灰程度，此方法只能粗略判断预热器整体积灰情况，无法进行分段监 测，从而仅凭经验会导致吹灰频繁而蒸汽损耗过大，或导致吹灰不及时而预热器传热效率 降低。因此，建立满足要求的预热器分段积灰监测模型显得至关重要。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足本发明提供一种三分仓回转式预热器分段积灰监测方法，： 提供预热器分段积灰程度的直观数据，以帮助运行人员判断冷热段恰当的吹灰时机，进行 分段吹灰，从而减少吹灰器蒸汽损耗并提高预热器传热效率。
[0005] 本发明是采用如下技术方案：
[0006] -种三分仓回转式预热器分段积灰监测方法，本发明方法分为三个模块：数据采 集模块、计算模块和输出模块。其中数据采集模块主要是采集入炉煤质数据、预热器结构参 数和预热器实时运行数据。计算模块定义能够表征预热器清洁程度的利用系数为清洁因 子，根据所采集的数据对预热器进行热力计算来求出分段清洁因子。最后输出模块将清洁 因子按时间分布做成曲线图呈现给运行人员，从而为分段吹灰提供依据。
[0007] 数据采集模块包括入炉煤质数据、预热器结构参数和预热器实时运行数据的采 集。其中入炉煤质数据通过煤质分析获得，如所烧煤样为掺混煤则还需要不同煤样的配比。 预热器结构参数通过预热器产品说明书获得，需要蓄热板材料、蓄热板质量、蓄热板长度 (拉平）、蓄热板受热面积、烟气流通面积、一次风流通面积、二次风流通面积、热冷段比例、 烟气和空气流通面积占总流通面积份额。实时运行数据通过电厂DCS系统采集，主要测点 包括：预热器转子转速、锅炉燃煤量、锅炉效率、烟气进出口温度、一次风进出口温度、二次 风进出口温度、一次风进口流量和二次风进出口流量（上述测点不可缺，如电厂缺少应增 加测点）。
[0008] 计算模块定义预热器的利用系数为清洁因子，利用系数越大则表明预热器越清 洁，利用系数越小则表明预热器积灰越多需要进行吹灰。因此，定义为清洁因子的预热器利 用系数间接表征了积灰程度，进行分段积灰监测需计算出热、冷段的利用系数，计算过程如 下：
[0009] 计算假设条件：
[0010] (a)三分仓回转式预热器传热计算采用对流传热模型，即全部烟气以对流传热方 式将热量传递给空气，烟气和空气呈逆流方向流动；
[0011] (b)对于空气侧一、二次风道，热、冷分段计算的空气流量份额与整体计算时相 同；
[0012] (C)烟气侧漏入空气全部来自于一、二次风道。热冷、段漏风系数不同，与具体由热 平衡确定；
[0013] 计算步骤
[0014] 步骤1 :根据预热器整体热平衡，计算空气侧平均过量空气系数，烟气侧总漏风系 数：
[0022] (4)根据热平衡Qy= Qk，联立此步骤中的式⑴和⑵计算出烟气侧总漏风系数 Δα;
[0023] 其中，Qy为整体烟气放热量；Qk为整体空气吸热量；Q kl为整体一次风吸热量；Qk2S 整体二次风吸热量；Iy'、Iy"分别为烟气进、出口焓；Ikl'、I kl"分别为一次风进出口空气 焓；ik2'、ik2"分别为二次风进出口空气焓；4，、^为空气侧进、出口平均焓（由一二次风 道加权）为一次风进口流量；D/，、D2"为二次风进、出口流量；V°为理论空气容积； 妒为锅炉保热系数，取0.998 ;gl、82分别为一、二次风流量占总空气流量的份额；Ir为空气 侧平均过量系数；A α为空气侧向烟气侧漏风系数；p k为空气密度；B ,为计算燃煤量。
[0024] 步骤2 :假设热段出口烟温θη(即冷段进口烟温），列出热、冷段的热平衡方程，计 算热、冷段漏风系数A ah，、Δ α。，以及热段进口空气平均温度即冷段出口空气平均 温度）：
[0025]
[0026]
[0027] (3)根据烟气焓温表，由假设值Θ ^用插值法计算I y n;
[0028] (4)联立此步骤中的⑴和⑵以及条件Δ a h+A α。= Δ α，计算出热、冷段漏 风系数A a h，Δ α。和热段进口空气平均焓ξ>ιΛ (冷段出口空气平均焓）；
[0029] (5)根据空气焓温表，由：^利用插值法求出tk> (其中烟气和空气焓温表通过煤 质分析获得，此为热力计算常识，不再赘述）
[0030] 其中，为热段出口烟气温度（即冷段进口烟温）；Iyni为热段出口烟气焓（即冷 段进口烟焓为热段进口空气平均温度（即冷段出口空气平均温度）；[, m热段进口空 气平均焓（即冷段出口空气平均焓）；A ah、Δ α。分别为热、冷段空气侧向烟气侧漏风系 数。
[0031] 步骤3 :假设热段进口一次风温度tkl，"(即冷段出口一次风温度），分别计算热、冷 段烟气、一次风和二次风对蓄热板的放热系数，再计算热、冷段的受热面利用系数：
[0032] ⑴假设热段进口一次风温度tkl,"，根据tk,"= 求出热段进口二次风 温度tk2，m;
，+
[0055] 其中，（h)、（c)分别表示热段和冷段；下标y、k分别表示烟气和空气；θ '、θ " 分别为预热器整体烟气进出口温度；t' kl、t" kl分别表示预热器整体一次风进出口温度； C k2、t" k2分别为预热器整体二次风进、出口温度；f为烟气平均温度；分别为一、 二次风平均温度；△ T为对数平均温差；K为传热系数;w为流速；Q为放热量；Fy为烟气流通 截面积；Fkl、Fk2分别为一、二次风流通截面积；Vy为实际烟气容积；α为对流放热系数；cU q 为蓄热板当量直径；Re为雷诺数；Pr为普朗特数；λ为导热系数；V为运动粘度；Z为蓄热 板型系数；Ct、C 1分别为计算中涉及修正系数，对预热器换热来说都可取I ;Η为受热面积； xy、xkl、xk2分别为烟气、一次风和二次风通道受热面面积占总受热面积的份额；ξ为能够表 征受热面清洁程度的利用系数。
[0056] 步骤4 :根据热段烟气、一次风和二次风与蓄热板的表面换热方程，分别计算热段 烟气通道分界面上蓄热板壁温（换热方程与预热器风道布置有关，此处空预器旋转方向按 照烟气到二次风，再到一次风，最后转回烟气），列出热段校核条件，校核热段进口一次风温 度t klin假设值：
[0057] (1)建立热段烟气与蓄热板表面换热方程：
[0058]
[0059] 建立热段二次风与蓄热板表面换热方程：
[0060]
[0