[發明專利]一種電站鍋爐爐膛出口及水平煙道煙氣溫度場實時測量方法

有效

• 申請號: 201610096460.8
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN105674237B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 王智微;李虹銳
• 申請（專利權）人: 西安西熱電站信息技術有限公司
• 主分類號: F22B37/38
• 分類號: F22B37/38;G06F17/50
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 劉國智

1.一種電站鍋爐爐膛出口及水平煙道煙氣溫度場實時測量方法，其特征在于，包括以下操作：

1)構建多點立體測量體系：

在鍋爐水平煙道設置多列煙溫測點：在三級過熱器后側、四級過熱器后側、二級再熱器后側分別設置一列等距分布的煙溫測點，每列煙溫測點與其前后受熱面等距；煙溫測點采用鎧裝熱電偶進行溫度采集；

2)將煙溫測點所采集的溫度修正為鍋爐爐膛出口煙氣溫度：

煙氣對熱電偶的換熱系數α，由下式計算：

α＝α_c+α_r(1)

式中：α_c、α_r—分別為對流和輻射換熱系數，kW/(m²·K)；

α_c＝Nu·λ/L (2)

N_u＝CR_e^mP_r^0.3 (3)

式中：R_e—煙氣的雷諾數，

N_u—煙氣的努塞爾數，

P_r—煙氣的普朗特數，

λ—煙氣的導熱系數，kW/(m·K)，

L—特征長度，取熱電偶的保護管直徑，m；

系數C和m取決于煙氣R_e數的大小；當R_e值處于40～10³范圍內時，C＝0.51，m＝0.5；當R_e＝10³～2×10⁵時，C＝0.26，m＝0.6；

αr=σ0ξtc+12ξfTf31-(Ttc/Tf)41-(Ttc/Tf)---(4)]]>

式中：T_f、T_tc—分別為煙氣真實溫度和熱電偶表面溫度，K；

σ₀—波爾茲曼常數，σ₀＝5.67×10^-11kW/(m²·k⁴)；

ξ_tc—熱電偶表面黑度；

ξ_f—煙氣黑度；

ξ_f＝1-e^-KPS (5)

S＝3.6V/∑F(6)

K＝K_g+K_a(7)

Kg=(7.8+16rH2O10prtS-1)(1-0.37×10-3Tf)rt---(8)]]>

Ka=104A(Tf)23u1+1.2uS---(9)]]>

u=Aarαyh100Gar---(10)]]>

Gar=1-Aar100+1.306αglV0H---(11)]]> 1

V0H=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar---(12)]]>

式中：K—煙氣介質的輻射減弱系數，

P—爐內介質壓力，對一般鍋爐取P＝0.1MPa，

S—輻射層有效厚度，

V—煙道空間被前后受熱面和四面爐墻界限的容積，m³；

∑F—煙道空間界限內壁面總面積，m²；

K_g、K_a—分別為煙氣中三原子氣體和粉塵、灰塵的輻射減弱系數，

r_t—三原子氣體所占煙氣的容積總份額，

—煙氣中水蒸汽的容積份額，

u—煙氣中灰塵的濃度，kg/kg，

A—系數，參照相關標準選定，

α_yh—煙氣攜帶的燃料灰分的份額，參照相關標準選定，

G_ar—燃燒產物的質量，kg，

α_gl—過量空氣系數，

—燃料完全燃燒所需要的理論干空氣量，m³/kg,

A_ar、C_ar、S_ar、H_ar、O_ar—收到基的灰分、碳、硫、氫、氧；

然后計算爐膛出口的煙氣溫度，公式如下：

T_f＝ξ_tc×σ₀×(1-ξ_f)(T_tc⁴-T₂⁴)/α+T_tc (13)

式中T₂是冷壁表面計算溫度，采用下式得到：

Ti=Σj=1nTi,j/n+ΔTi,j+10---(14)]]>

式中：T_i—第i面冷壁表面溫度，K，

T_i,_j—組成第i面冷壁第j根爐管管管壁溫度，K，

ΔT_i,_j—組成第i面冷壁第j根爐管管壁溫度修正溫度，K；

n—組成第i面冷壁的爐管根數；

當冷壁截面為煙氣時，冷壁溫度T_i直接取為煙氣溫度T_f；計算出每個T_i(i＝1～6)后，冷壁表面計算溫度按照面積加權平均計算：

T₂＝∑(T_iF_i)/∑F_i (15)

式中：T₂—冷壁表面計算溫度，K，

T_i—第i面冷壁表面溫度，K，

F_i—第i面冷壁表面積，m²；

按照公式(13)迭代計算T_f，直到T_f的計算值和假設值誤差<1K時收斂，此時的計算值即為修正后的鍋爐爐膛出口煙氣溫度；針對每個煙溫測點分別計算其各自的修正溫度；

3)根據爐膛出口和水平煙道中的對流過熱器與再熱器受熱面的進口煙溫分布和出口汽溫分布之間的關系計算各受熱面進口沿寬度方向的煙氣溫度分布：

當受熱面進口蒸汽混合良好，其進口煙溫分布用下式計算：

θ′=(θ′‾-t′‾t′′‾-t′‾)·(t′′-t′‾)·ηf-(1-ηf)·(θ′‾-t′‾)---(16)]]> 2

式中：

θ'—受熱面進口煙溫分布，K；

—受熱面進口平均計算煙溫，K；

—受熱面進口平均蒸汽溫度，K；

—受熱面出口平均蒸汽溫度，K；

t”—受熱面沿爐膛寬度某管屏出口蒸汽溫度，K；

η_f—受熱面各管屏間流量偏差系數；

受熱面進口平均蒸汽溫度取受熱面進口集箱溫度，受熱面出口平均蒸汽溫度取受熱面出口集箱溫度；受熱面各管屏間流量偏差系數η_f由鍋爐計算手冊獲取；取距受熱面每根爐管最近的出口管壁溫度測點測量值的平均值作為該管屏的蒸汽出口溫度t”；將待測受熱面進口的左、右側三支鎧裝熱電偶測得的煙溫修正后取平均值作為受熱面進口左右側的煙氣溫度，即該受熱面最左側和最右側管屏的進口煙溫分布θ'；將每一側管屏的進口煙氣溫度θ'代入公式(16)得到受熱面該側進口的平均計算煙溫，左右側進口的平均計算煙溫取均值作為受熱面進口平均計算煙溫將受熱面進口平均計算煙溫受熱面沿爐膛寬度各管屏出口蒸汽溫度t”代入公式(16)得到出受熱面進口煙溫分布θ'；

在機組運行時，分布式控制系統DCS實時采集煙溫測點的熱電偶測量值，在DCS畫面上展示并同步發送數據至電廠的SIS系統，SIS系統接受DCS傳來的數據后，在自身實時服務器存儲后將數據傳至管理信息系統MIS鏡像數據服務器儲存；SIS系統的計算服務器實時讀取數據服務器中熱電偶測量值，并同步修正煙溫測量值，消除因熱電偶周圍存在溫度較低的受熱面而造成的測量值偏低，給出實際煙氣溫度；利用修正后的各受熱面進口煙氣溫度值實時計算各受熱面進口沿爐膛寬度方向的煙溫分布。