专利名称：：煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法
技术领域：
：本发明涉及蒸汽锅炉技术，尤其涉及煤和高炉煤气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法。(二)
背景技术：
目前，国内外标准的热力分析方法都是针对常规的燃煤锅炉制定的，包括前苏联的标准以及美国的ASME标准等，这些热力分析方法是根据大型电站锅炉设计导则与热力系统特性得出，是根据锅炉全烧煤来界定的，即根据进口的烟气温度和进口蒸汽温度，通过计算得到出口蒸汽温度，其中对流过热器、对流再热器受热面积的计算公式式中f——对流受热面传热面积，m、Q——对流受热面吸热量，KJ;K——原对流传热系数，KJ/(m2°c);△t——对流换热温差，°c。但是对于既燃煤又燃高炉煤气的锅炉，特别是锅炉混烧比例较高的高炉煤气(BFG)时，由于现有的方法中未充分考虑混烧气体燃料对锅炉的影响，因此采用现在这些通用的热力分析方法计算煤/气混烧锅炉的受热面面积会发生较大的偏差，导致锅炉设计或改造设计的不尽合理，汽温特性恶化，使锅炉在额定工况下运行的汽温不能满足设计值的要求，影响锅炉运行的安全性与经济性。
发明内容本发明的目的在于提供一种煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法，该方法通过对现有传热系数的修正，使锅炉在额定工况下能正常运行，提高锅炉运行的安全性和经济性。本发明是这样实现的一种煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法，其步骤是-第1步，根据气体混烧量的变化，确定n个典型的试验工况后进行试验，获得各对流过热器、再热器主要受热面的进口、出口蒸汽温度和进口、出口烟气温度等参数；第2步，在工况m的条件下，针对某一受热面，按照热力分析方法，根据该受热面已知的进口蒸汽温度、进口烟气温度值，计算得到该受热面的出口蒸汽温度计算值，将该出口蒸汽温度计算值与第1步中的试验测量数据比较后，存在一定的误差，通过假定合适的修正系数Km'对传热系数进行修正，直到出口蒸汽温度计算值与第1步中试验测量数据的误差在规定的范围内后，结束计算，获得在工况m下的传热系数修正系数Km';第3步，将n个工况获得的传热修正系数拟合成关于气体燃料燃烧产物容积的函数，确定各个对流过热器、再热器受热面的传热系数修正系数计算公式K'=f(Vq)(2)式中K'——传热系数修正系数，Vq——气体燃料燃烧产物容积，KNm3/h;第4步，确定对流过热器、对流再热器受热面积，其计算公式式中F——对流受热面传热面积，m2;Q^——对流受热面吸热量，KJ;K——原对流传热系数，KJ/(m2°C);△t——对流换热温差，°c。本发明是通过对现有热力分析方法的改进，将传统的以进口烟气温度和进口蒸汽温度为基准值进行计算，改成以进口蒸汽温度、进口烟气温度和出口蒸汽温度为基准值进行计算，使出口蒸汽温度计算值与试验测量值的误差在规定范围内，得到传热系数的修正值，再代入热力计算公式得出煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积，弥补了现有热力分析方法没有充分考虑掺烧气体燃料对传热特性造成的影响，使锅炉热力分析过程中受热面的传热特性能够充分反映高炉煤气等气体燃料混烧量变化对其产生的影响，确保锅炉的传热系数与汽温特性能够满足设计需要，使锅炉在额定工况下能正常运行，提高了锅炉运行的安全性和经济性。可适用于大型煤/气混烧锅炉的热力特性的分析与诊断，也可以准确的确定锅炉的受热面改造方案。(四)下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。图1为锅炉炉膛内受热面结构示意图；图2为某二级再热器的高炉煤气燃烧产物容积与传热系数修正系数拟合曲线图；图3为某三级过热器的高炉煤气燃烧产物容积与传热系数修正系数拟合曲线图；图4为煤/气混烧锅炉典型对流受热面布置示意图；图5为某钢厂煤/气混烧锅炉对流式二级再热器、三级过热器的受热面改造方案实施示意图。图中l进口蒸汽温度，2出口蒸汽温度，3进口烟气温度，4出口烟气温度，5对流过热器、再热器，6二级过热器，7三级过热器，8二级再热器，9三级再热器，IO—级过热器，ll蒸发器，12省煤器，13空气预热器，14原有的三级过热器受热面积，15增加的三级过热器受热面积，16原有的二级再热器受热面积，17增加的二级再热器受热面积。具体实施方式参见图l、图2、图3，一种煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法，其步骤是第1步，根据气体混烧量的变化，确定n个典型的试验工况后进行试验，获得各对流过热器、再热器主要受热面的进口、出口蒸汽温度l、2，进口、出口烟气温度3、4参数；第2步，在工况m的条件下，按照热力分析方法，如图1所示，根据已知的进口蒸汽温度1和进口烟气温度3，通过假设校核得到出口烟气温度，这里出口烟气温度4是下一个受热面的进口烟气温度3;计算得到出口蒸汽温度2，将出口蒸汽温度2计算值与试验测量数据比较后，假定合适的修正系数Kn/对传热系数进行修正，直到计算的出口蒸汽温度2与第1步中出口蒸汽温度测量值的误差在规定的范围内后，结束计算，获得在工况m下的传热系数修正系数Km'。例如表1、表2所述，分别得到在高炉煤气混烧量为400、300、150、0KNmVh工况，即气体燃料燃烧产物容积为639.3、479.5、239.7、OKNmVh下，三级过热器、二级再热器的传热系数的修正系数。第3步，分别将各个受热面中n个工况获得的传热修正系数拟合成气体燃料燃烧产物容积的函数，图2、图3给出了与表1、表2所对应的拟合曲线图，确定各个对流过热器、再热器等受热面的传热系数修正系数，计算公式如式(2)，该式表示传热系数修正系数是掺烧气体燃料燃烧产物容积的函数。表1某二级再热器各工况修正系数确定参数表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2某三级过热器各工况修正系数确定参数表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>第4步，确定对流过热器、对流再热器受热面积，其计算公式如式(3)。参见图4，本发明选取了锅炉中典型对流受热面进行了分析，该对流受热面包括对流过热器和再热器5，主要包括了一级过热器10、三级过热器7、二级再热器8和三级再热器9。具体确定锅炉受热面面积时，对于一个新的煤/气混烧锅炉，可根据式(3)确定对流过热器和再热器受热面积。对于一个老锅炉的改造，可选取一个代表锅炉汽温特性的过热蒸汽温度、再热蒸汽温度与设计值具有较大偏差的典型工况为基准工况，利用式(3)，通过热力分析计算得出过热蒸汽温度、再热蒸汽温度满足设计值时，合理的锅炉受热面面积，并与原来锅炉的受热面积相比，需要增加或减少的面积，再根据锅炉受热面的布置空间，分析锅炉受热面布置的合理性，选取提出锅炉受热面的改造方式，得出优化的锅炉设计与技术改造的方案。实施例某钢厂3号煤/气混烧电站锅炉，一般情况下，燃烧器上摆才能维持汽温，若负荷较低、混烧高炉煤气(BFG)或上层磨煤机故障，以及煤质有所变化(如燃烧神府煤)时，过热蒸汽温度、再热蒸汽温度均达不到额定设计值，这不但影响机组的安全性，也严重影响机组运行的经济性。对该锅炉进行技术改造，使改造后的锅炉能适应煤/气混烧，其锅炉受热面的改造方案是首先，确定传热系数的修正系数。选取多个代表锅炉汽温特性的过热蒸汽温度、再热蒸汽温度与设计值具有较大偏差的典型工况为基准工况，以本发明的方法，即以各对流过热器或对流再热器进口蒸汽温度、进口烟气温度和出口蒸汽温度为基准值的分析方法，得出了满足煤/气混烧锅炉受热面传热特性分析的修正系数，参见表l、表2。然后，分别针对各个对流过热器或对流再热器，将多个工况获得的传热修正系数拟合成与气体燃料燃烧产物容积的函数，在本实施例中，三级对流过热器的传热修正系数拟合函数为《'=4.9938x10平07^2-6.7775xl0-04^+1.2233;二级对流再热器的传热修正系数拟合函数为^'=1.5906x10-06r92-4.3618xl(T04r9+1.0488。第二，利用公式(3)，计算得到过热蒸汽温度、再热蒸汽温度满足设计值时的合理锅炉受热面面积。表3所示是一个与汽温设计值偏差较大的典型工况下的实际运行参数，过热蒸汽温度为522X:，再热蒸汽温度为516.6°C，其三级过热器7和二级再热器8的锅炉受热面面积计算值分别为2640m2和2328m2。第三，确定改造方案，为了使实际运行参数中的过热蒸汽温度和再热蒸汽温度均达到设计值54(TC，利用本专利的技术方案，确定对于原有的二级再热器8，在原有的受热面积16为1600m2的基础上增加受热面积17为728m2，三级过热器7在原有受热面积14为1940m2的基础上，增加受热面积15为700m2，能够使过热蒸汽，再热蒸汽的出口温度达到设计值的要求，其具体参数参见表3。受热面改造方案实施示意图如图5所示。表3某钢厂受热面改造方案参数表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本发明通过对现有传热系数的修正，弥补了现有热力分析方法没有充分考虑掺烧气体燃料对传热特性造成的影响，使锅炉热力分析过程中受热面的传热特性能够充分反映高炉煤气等气体燃料混烧量变化对其产生的影响，确保锅炉的传热系数与汽温特性能够满足设计需要，使锅炉在额定工况下能正常运行，提高了锅炉运行的安全性和经济性。可适用于大型煤/气混烧锅炉的热力特性的分析与诊断，也可以准确的确定锅炉的受热面改造方案。权利要求1.一种煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法，其步骤是第1步，根据气体混烧量的变化，确定n个典型的试验工况后进行试验，获得各对流过热器、再热器主要受热面的进口、出口蒸汽温度和进口、出口烟气温度等参数；第2步，在工况m的条件下，针对某一受热面，按照热力分析方法，根据该受热面已知的进口蒸汽温度、进口烟气温度值，计算得到该受热面的出口蒸汽温度计算值，将该出口蒸汽温度计算值与第1步中的试验测量数据比较后，存在一定的误差，通过假定合适的修正系数Km'对传热系数进行修正，直到出口蒸汽温度计算值与第1步中试验测量数据的误差在规定的范围内后，结束计算，获得在工况m下的传热系数修正系数Km';第3步，将n个工况获得的传热修正系数拟合成关于气体燃料燃烧产物容积的函数，确定各个对流过热器、再热器受热面的传热系数修正系数计算公式-K'=f(Vq)(2)式中K'—传热系数修正系数，Vq——气体燃料燃烧产物容积，KNm3/h;第4步，确定对流过热器、对流再热器受热面积，其计算公式式中F——对流受热面传热面积，m2;Q——对流受热面吸热量，KJ;K——原对流传热系数，KJ/(m2°C);△t——对流换热温差，°c。2.根据权利要求1所述的煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法，其特征是利用公式(3)，计算得出过热蒸汽温度、再热蒸汽温度的锅炉受热面面积，与原来锅炉的受热面积相比，得到需要增加或减少的面积。全文摘要本发明涉及蒸汽锅炉技术，尤其涉及煤和高炉煤气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法。本发明是以进口蒸汽温度、进口烟气温度和出口蒸汽温度为基准值进行计算，使出口蒸汽温度计算值与试验测量值的误差在规定范围内，得到传热系数的修正值，再代入热力计算公式得出煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积，使锅炉热力分析过程中受热面的传热特性能够充分反映高炉煤气等气体燃料混烧量变化对其产生的影响，确保锅炉的传热系统与汽温特性能够满足设计需要，使锅炉在额定工况下能正常运行，提高了锅炉的安全性和经济性。可适用于大型煤/气混烧锅炉的热力特性的分析与诊断，也可以准确的确定锅炉的受热面改造方案。文档编号F22G3/00GK101144615SQ200610031048公开日2008年3月19日申请日期2006年9月12日优先权日2006年9月12日发明者任建兴,孙坚荣,宗仰炜,潘卫国,王文欢,赵林凤,顾立群申请人:宝山钢铁股份有限公司;上海电力学院