[發明專利]一種燃煤電站爐膛出口煙氣平均溫度的實時檢測方法

有效

• 申請號: 201310697711.4
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103699790A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 郭士義;于彤;袁景淇;徐亮;胡斌;李林濤;潘玉霖;曾豪駿;成寶琨;王景成
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海電氣電站環保工程有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種用于燃煤電站爐膛出口高溫煙氣平均溫度的檢測方法，具體地說，是一種基于汽水測工質質量和能量動態衡算的高溫煙氣平均溫度的實時檢測方法，屬于火力發電控制領域。

背景技術

燃煤電站爐膛出口煙氣平均溫度的主要測量方法是直接在對應位置安裝測溫元件（一般為熱電偶溫度傳感器），測點信號經過數模轉換成為數字信號，經由廠級監控信息系統服務器上傳至監控界面。

然而，爐膛出口的煙氣流場復雜，同一截面位置的溫度存在不均勻分布，所以數量有限（一般為一到兩支）的熱電偶測得的溫度并不能準確反應該處的煙氣的平均溫度，導致測得的溫度缺乏代表性；另一方面，爐膛出口位置處煙氣中包含的固體顆粒濃度高，高溫煙氣流速快，對熱電偶護套的沖蝕嚴重，使熱電偶或其它接觸式測溫元件的使用壽命大幅下降，故國內大部分亞臨界放棄了爐膛出口測量元件的安裝，造成信息缺失，對燃燒狀態監控十分不利。

對現有技術的檢索發現，中國專利申請號201110107881.3，公開日2011-11-23，涉及了一種鍋爐爐膛出口煙氣溫度的測量方法，該方法將爐膛出口煙氣經過煙道內各級換熱器時減少的能量折算為換熱器內工質的焓增，再與尾煙氣能量相加，獲得爐膛出口煙氣的初始能量，進而利用固定的能量與溫度關系公式計算煙氣溫度。但是該方法假定關鍵工質物性參數（密度，焓值等）和主要設備的結構參數（管徑，管長和排列方式等）為已知且恒定，不適用于負荷變化頻繁的燃煤電站（工質物性參數事實上是隨負荷而改變的），也不適用于換熱設備結構各異和不同功率的機組。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出了一種基于汽水側工質質量和能量動態衡算的爐膛出口煙氣平均溫度實時檢測方法。該方法基于工質物性參數數據庫和主要設備結構參數數據庫，根據工質相態和對象設備具體結構結合汽水側工質的實時運行工況信息，獲得動態變化的工質物性參數；再利用汽水側工質質量和能量動態衡算的方法，對煙道中換熱器吸熱量和煙氣尾氣能量進行實時計算，進而反推出爐膛出口煙氣攜帶的能量；最后建立氣體焓的計算模型，結合煙氣攜帶的能量，實時計算爐膛出口煙氣平均溫度。

本發明是通過以下技術方案實現的：

所述爐膛出口煙氣平均溫度實時檢測方法的具體操作步驟如下：

步驟1：根據鍋爐運行設計規程，建立主要設備結構參數數據庫，所述參數數據庫包含：換熱器管道沿工質流動方向的總長度L，將總長度L分為n段等長的短管；換熱器沿工質流動方向的換熱管截面積分布A(i)；換熱器金屬壁質量M_jinshu，換熱器金屬壁比熱c_jinshu；并從廠級監控信息系統的實時數據庫讀取給定時刻k下的汽包壓力P_qb、主蒸汽流量D_zzq、熱再熱蒸汽流量D_rzr、省煤器出口給水流量D_gs、各級換熱器各段短管工質溫度T_gz(i)和壓力P_gz(i)、換熱器金屬壁溫度T_jisnhu、煙道出口引風機處的排煙溫度T_py和排煙的體積流量V_py，未設置測點處的工質溫度和壓力由兩端測點處的溫度和壓力線性計算獲得；

步驟2：根據可覆蓋全操作工況的工質物性參數數據庫，結合現場廠級監控信息系統服務器上傳的工質狀態參數即溫度壓力，實時計算該給定時刻下汽包出口飽和蒸汽密度ρ_bh和焓值H_bh、各級換熱器各處的工質密度ρ_gz(i)和焓值H_gz(i)，另由煙氣物性參數庫求出該給定時刻下煙氣尾氣的焓值H_py和密度ρ_py；

步驟3：由換熱器工質質量及能量衡算模型求得換熱器通過熱交換獲得能量Q_hr，由能量守恒原理可得：換熱器通過熱交換獲得的能量等于爐膛出口煙氣在熱交換中損失的能量；由排煙熱損失模型，求得最終由煙氣尾氣帶走的排煙能量損失Q_py；爐膛出口煙氣在熱交換中損失的能量與排煙熱損失相加，即為爐膛出口煙氣的能量Q_yq。

步驟4：建立理想氣體焓計算模型，結合步驟3中的爐膛出口煙氣的能量Q_yq，實時確定爐膛出口煙氣平均溫度T_yq。