一种一次风送粉管道节流原件计算及调整方法与流程

1.本发明涉及一种一次风送粉管道节流原件计算及调整方法。


背景技术：

2.灵活性改造作为火电机组节能、减排的重要实现途径，是深度挖掘燃煤机组节能潜力的重要手段。
3.燃煤机组的精细化运行调整，可在现有煤质和设备的条件下提升锅炉燃烧系统运行效率，挖掘锅炉的低负荷稳定燃烧能力。工程实践证明通过对锅炉一次风送粉管道节流原件的调整，减小各粉管一次风速偏差，可以保证炉膛内煤粉分布均匀，超低负荷提升机组稳燃能力。在此背景下，也对一次风送粉管道风速均匀性提出了更高的要求，如何通过一次风节流原件计算及调整方法实现节流原件的精细化调整，最终提高一次风送粉管道风速均匀性成为了本领域技术人员关心的问题。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种一次风送粉管道节流原件计算及调整方法，可有效解决节流原件调整不精确和一次风送粉管道风速均匀性的问题。
5.一种一次风送粉管道节流原件计算及调整方法，包括以下步骤：
6.步骤一：通过dcs控制系统，采集设备运行状态信息及参数，并作为一次风送粉管道节流原件计算及调整的边界条件；
7.步骤二：通过进入一次风送粉管道的一次风量及磨煤机给煤量，计算各一次风送粉管道内一次风速及煤粉浓度；
8.步骤三：通过一次风速及煤粉浓度，计算出各个一次风送粉管道的摩擦阻力、局部阻力、设备及部件阻力、一次风煤粉提升压头的损失及一次风煤粉加速的压头损失；
9.步骤四：计算当前状态下节流原件的阻力；
10.步骤五：计算各个一次风送粉管道的总阻力；
11.步骤六：判断各个计算各个一次风送粉管道的总阻力偏差是否小于1％，若小于1％，完成节流原件调整；否则进行步骤七；
12.步骤七：计算各一次风管道总阻力与一次风送粉管道的总阻力最小阻值偏差得平均值；
13.步骤八：计算各个一次风管道需要增加(或减少)的阻力；
14.步骤九：通过各个一次风管道需要增加(或减少)的阻力，调整节流原件，并重复步骤四～步骤十，直至各个一次风送粉管道的总阻力相同。
15.燃煤机组一般采用一次风送粉系统，该类型送粉系统一般要求同层燃烧器送粉管道之间的一次风速度均匀分配，管道阻力保持一致。送粉管道由于长度、走向等因素，各个管道阻力不同，为解决送粉管道阻力不均问题，通常采用调整同层各送粉管道节流原件使
各个煤粉管道阻力相同。但目前普遍存在节流原件调整不到位的问题，导致同一台磨煤机不同的煤粉管道内的一次风流速不一致，最终引起炉膛火焰偏斜，严重时会出现水冷壁冲刷磨损、管壁结焦和腐蚀等现象，影响机组稳定运行。
16.本发明提供一次风节流原件计算及调整方法，包括基于dcs控制系统一次风、煤粉浓度计算方法；基于理论计算的一次风送粉管道的摩擦阻力、局部阻力、设备及部件阻力、一次风煤粉提升压头的损失及一次风煤粉加速的压头损失送粉管道阻力评价方法；节流原件阻力偏差及调整计算方法。最终实现各个送粉管道阻力均衡，一次风速均匀。
17.一次风送粉管道固有阻力计算从一次风送粉管道的一次风量、磨煤机给煤量出发，通过理论计算，计算出一次风送粉管道的摩擦阻力、局部阻力、设备及部件阻力、一次风煤粉提升压头的损失及一次风煤粉加速的压头损失送粉管道阻力，作为调整的起点。在计算送粉管道固有阻力的基础上，计算出节流原件的阻力，作为原始工况。通过分析各个送粉管道的阻力偏差，计算出节流原件节流比，作为调整依据。调整节流原件节流比，重复计算各个送粉管道的阻力，直至各个管道阻力均衡。
18.本发明针对送粉管道节流原件调整不到位问题，提供一种有效的解决方案，该方法能适应于不同类型送粉管道节流原件调整，有效提送粉管道阻力均匀性，保证机组经济化稳定运行，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
19.(1)本发明根据空气动力学理论并结合制粉系统设计原则，提供了一次风节流原件计算及调整方法，该方法能仅依靠管道布置、一次风量、磨煤机给煤量等常规参数快速得到节流原件调整量，方便快捷；
20.(2)常规节流原件调整时，均需要采用一次风调平试验获取风速数据，本发明方法可在机组运行状态下对节流原件进行调整，调整全过程无需通过试验测量一次风速数据，大幅度减小试验工作量；
21.(3)本发明在常规一次风调平的基础上，增加了一次风煤粉浓度对送粉管道的阻力影响，阻力计算准确性高；
22.(4)本发明考虑多种送粉管道阻力类型，可应用于不同型式的制粉系统节流原件阻力调整，适用性强。
附图说明
23.图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
25.如图1所示，本发明一种一次风送粉管道节流原件计算及调整方法，包括以下步骤：
26.步骤一：通过dcs控制系统，采集设备运行状态信息及参数，并作为一次风送粉管道节流原件计算及调整的边界条件；
27.具体为：通过dcs控制系统，采集设备运行状态信息，并获得以下参数：磨煤机给煤量bm、磨煤机入口风量qi；
28.步骤二：通过进入一次风送粉管道的一次风量及磨煤机给煤量，计算各一次风送
粉管道内一次风速及煤粉浓度；
29.具体为：通过进入一次风送粉管道的一次风量及磨煤机给煤量，计算各一次风送粉管道内一次风速ω及煤粉浓度μ：
[0030][0031]
式中：a为送粉管道截面积，m2；
[0032]
qi为磨煤机入口风量，m3/s；
[0033][0034]
式中：bm为磨煤机给煤量，kg/s；
[0035]
ρf一次风密度，kg/m3。
[0036]
步骤三：通过一次风速及煤粉浓度，计算出各个一次风送粉管道的摩擦阻力、局部阻力、设备及部件阻力、一次风煤粉提升压头的损失及一次风煤粉加速的压头损失；
[0037]
具体为：一次风在经过送粉管道在管道壁面及弯管、变径段产生阻力，主要包括以下几部分：管道摩擦阻力δp
fμ，i
为气流或含粉气流流经直通的管道时，由于气体的黏性及与管道壁摩擦所产生的阻力；管路元件局部阻力δp
ζμ，i
为气流或含粉气流流动时因截面大小或方向改变等引起的阻力，例如各种弯管、大小接头、三通等管路元件所引起的阻力；设备和部件阻力δp
ξ，i
为气流或含粉气流流经制粉系统各种设备和部件如磨煤机、干燥管(器)、粗、细粉分离器、煤粉分配器、一次风箱等时所产生的阻力；煤粉提升压头损失δp
t，i
为含粉气流上升运动时消耗在煤粉提升上的能量以及煤和煤粉加速的压头损失δp
r，i
。
[0038]
(1)管道摩擦阻力δp
fμ，i
[0039][0040]
式中：δp
fμ，i
含粉气流流动时摩擦阻力，pa；
[0041]
λ
μ
含粉气体流动时的摩擦阻力系数；
[0042]
li管道摩擦阻力计算长度，m；
[0043]de
管道当量直径，m；
[0044]
ρ0为一次风密度，kg/m3；
[0045]
(2)管路元件局部阻力δp
ζμ，i
[0046][0047]
式中：δp
ζμ，i
含粉气体流过管路元件的局部阻力，pa；
[0048]
ζ
μ
含粉气体流过管路元件的局部阻力系数。
[0049]
(3)设备和部件阻力δp
ξ，i
[0050][0051]
式中：ζ0纯气体下设备和部件的阻力系数；
[0052]
k气流含粉时的修正系数；
[0053]
μ设备或部件内的煤粉浓度，kg/kg；
[0054]
ω一次风煤粉管道截面的气流速度，m/s；
[0055]
ρg设备或部件内气流密度，kg/m3。
[0056]
(4)煤粉提升压头损失δp
t，i
[0057]
δp
t，i
＝∑δzjμjρgg
[0058]
式中：δzj区段的提升高度，m；
[0059]
μj区段的煤粉浓度，kg/kg；
[0060]
ρg气体密度，kg/m3；
[0061]
g重力加速度，m/s2；
[0062]
(5)煤和煤粉加速的压头损失δp
r，i
[0063]
δp
r，i
＝μiρgω2[0064]
式中：μi为第i根送粉管道煤粉浓度，kg/kg；
[0065]
步骤四：计算当前状态下节流原件的阻力；
[0066]
具体为：通过以下公式计算当前状态下节流原件的阻力：
[0067][0068]
式中：δp
jμ0，i
为当前状态下节流原件的阻力，pa；
[0069]
ζ
jμ，0
含粉气体流过管路节流元件的局部阻力系数；
[0070]
节流元件的局部阻力系数ζ
jμ，0
计算方法如下：
[0071]
当m《0.73时：
[0072]
ζ
jμ，0
＝(0.3827m-3.408-0.6)(1-0.638μ+0.4μ2)
[0073]
当0.73≤m《0.81时：
[0074]
ζ
jμ，0
＝(0.5873m-1.6965-0.6)(1+(1-0.3638μ+0.5662μ)μ)
[0075]
当m≥0.81时：
[0076]
ζ
jμ，0
＝(0.5873m-1.6165-0.6)(1+(1-0.6910μ+8μ2)μ)
[0077]
其中，m为节流原件节流比，μ为煤粉浓度，kg/kg。
[0078]
步骤五：计算各个一次风送粉管道的总阻力；
[0079]
具体为：通过以下公式计算各个一次风送粉管道的总阻力：
[0080]
δpi＝δp
fμ，i
+δp
ζμ，i
+δp
ξ，i
+δp
t，i
+δp
r，i
[0081]
步骤六：判断各个计算各个一次风送粉管道的总阻力偏差是否小于1％，若小于1％，完成节流原件调整；否则进行步骤七；
[0082]
具体为：判断各个计算各个一次风送粉管道的总阻力偏差小于1％：
[0083][0084]
其中：δpi第i根送粉管道的总阻力，pa；
[0085]
δp
min
所有一次风送粉管道总阻力的最小值，pa。
[0086]
步骤七：计算各一次风管道总阻力与一次风送粉管道的总阻力最小阻值偏差得平均值；
[0087]
具体为：通过以下公式计算各一次风管道总阻力与一次风送粉管道的总阻力最小阻值偏差的平均值：
[0088][0089]
步骤八：计算各个一次风管道需要增加(或减少)的阻力；
[0090]
具体为：通过以下公式计算各个一次风管道需要增加或减少的阻力：
[0091]
δp
en，i
＝δp
i-δp
avg
。
[0092]
步骤九：通过各个一次风管道需要增加(或减少)的阻力，调整节流原件，并重复步骤四～步骤十，直至各个一次风送粉管道的总阻力相同。
[0093]
具体为：通过各个一次风管道需要增加或减少的阻力，逐步调整节流原件节流比，并重复步骤四～步骤十，直至各个一次风送粉管道的总阻力偏差小于1％，完成一次风送粉管道节流原件调整；
[0094]
节流比调整量δmi通过下式计算得到：
[0095][0096]
式中：mi为原始状态节流原件节流比。
[0097]
本发明经实际应用，取得了良好的技术效果，应用例如下：
[0098]
本应用例针对四角切圆正压直吹式锅炉进行一次风送粉管道节流原件调整。
[0099]
步骤一：通过dcs控制系统，获得磨煤机给煤量bm，磨煤机入口风量qi；
[0100]bm
＝40t/h qi＝64t/h
[0101]
步骤二：计算一次风送粉管道内一次风速ω及煤粉浓度μ；
[0102][0103][0104]
步骤三：计算管道摩擦阻力δp
fμ，i
、局部阻力δp
ζμ，i
、设备和部件阻力δp
ξ，i
、煤粉提升的压头损失δp
t，i
及煤和煤粉加速的压头损失δp
r，i
。
[0105]
(1)管道摩擦阻力δp
fμ，i
[0106]
序号水平管长度(m)竖直管长度(m)11010210103151041510
[0107][0108][0109]
[0110][0111]
(2)管路元件局部阻力δp
ζμ，i
[0112]
序号弯头数量(个)15253747
[0113][0114][0115][0116][0117]
(3)设备和部件的阻力δp
ξ，i
[0118][0119]
(4)煤粉提升压头损失δp
t，i
[0120]
δp
t，i
＝∑δzjμjρgg＝62(pa)
[0121]
(5)煤或煤粉加速损失δp
r，i
[0122]
δp
r，i
＝μiρgω2＝319(pa)
[0123]
步骤四：计算当前状态下节流原件的阻力
[0124]
序号节流比m10.43120.42030.41940.448
[0125][0126][0127][0128][0129]
ζ
1μ，0
＝(0.3827m-3.408-0.6)(1-0.638μ+0.4μ2)
[0130]
＝(0.3827
×
(0.431-3.408
)-0.6)
×
(1-0.638
×
0.667+0.4*0.667*0.667)
[0131]
＝4.62
[0132]
ζ
2μ，0
＝(0.3827m-3.408-0.6)(1-0.638μ+0.4μ2)
[0133]
＝(0.3827
×
(0.420-3.408
)-0.6)
×
(1-0.638
×
0.667+0.4*0.667*0.667)
[0134]
＝5.09
[0135]
ζ
3μ，0
＝(0.3827m-3.408-0.6)(1-0.638μ+0.4μ2)
[0136]
＝(0.3827
×
(0.419-3.408
)-0.6)
×
(1-0.638
×
0.667+0.4*0.667*0.667)
[0137]
＝5.13
[0138]
ζ
4μ，0
＝(0.3827m-3.408-0.6)(1-0.638μ+0.4μ2)
[0139]
＝(0.3827
×
(0.448-3.408
)-0.6)
×
(1-0.638
×
0.667+0.4*0.667*0.667)
[0140]
＝3.99
[0141]
步骤五：计算各个一次风送粉管道的总阻力；
[0142]
δpi＝δp
fμ，i
+δp
ζμ，i
+δp
ξ，i
+δp
t，i
+δp
r，i
[0143]
序号一次风送粉管道的总阻力δpi12511226233309242819
[0144]
步骤六：各个计算各个一次风送粉管道的总阻力偏差
[0145][0146]
序号各个一次风送粉管道的总阻力偏差10.00％24.26％318.78％410.94％
[0147]
步骤七：计算各一次风管道总阻力与一次风送粉管道的总阻力最小阻值偏差得平均值；
[0148][0149]
步骤八具：计算各个一次风管道需要增加的阻力；
[0150]
δp
en，i
＝δp
i-δp
avg
[0151]
序号各个一次风管道需要增加的阻力1-2502-1383331458
[0152]
步骤九：调整节流原件节流比，并重复步骤四～步骤十，直至各个一次风送粉管道
的总阻力相同，完成一次风送粉管道节流原件调整。
[0153]
节流比调整量：
[0154][0155][0156]
调整后各个计算各个一次风送粉管道的总阻力偏差均小于1％，调整完成。
[0157]
序号各个一次风送粉管道的总阻力偏差10.00％20.88％30.55％40.55％
[0158]
调整后对一次风煤粉管道风速进行测量，各个粉管风速接近，可证明各个粉管阻力基本一致，测量结果如下：
[0159]
序号一次风煤粉管道风速(m/s)相对偏差(％)121.70-1.36222.100.45321.90-0.45422.501.36