[發明專利]一種超臨界鍋爐的啟動計算方法及系統

有效

• 申請號: 201710428811.5
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107292006B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 劉萬宇;楊冬;葉智;張小鋒;趙廣勛;李增旺;黨龍;瞿麗莉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;華電電力科學研究院;陜西華電發電有限責任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 齊書田

1.一種超臨界鍋爐的啟動計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)爐膛燃燒計算：將爐膛分為輻射換熱區與輻射對流區兩個部分，分別對兩個部分進行計算，得到不同燃燒率下爐膛出口煙氣溫度、爐膛吸熱百分比和煙氣比熱；所述輻射換熱區為爐膛底部至燃燒器之間的區域，其傳熱方式為輻射換熱，不考慮煙氣與爐壁的對流換熱；所述輻射對流區為輻射換熱區以上直至爐膛出口的部分，該區內火焰與水冷壁的傳熱以輻射換熱為主，同時考慮煙氣流動引起的對流換熱；

步驟1)中對輻射換熱區進行計算，包括：

輻射換熱區內火焰和爐壁的輻射換熱量為：

火焰和輻射換熱區出口截面間的輻射換熱量為：

高溫煙氣在輻射換熱區放熱的熱平衡方程為：

在以上三式中，C_s為火焰和爐壁的輻射換熱系數，ε_f為總輻射率，輻射換熱區爐壁換熱面積A_fw＝2(W+D)L_f+W·D，輻射換熱區出口換熱面積A_I＝W·D，W為爐寬，D為爐深，L_f為輻射換熱區高度，x為火焰對爐壁的角系數，μ為火焰—氣體輻射交換比，T_f與T_w分別為輻射換熱區內火焰溫度與爐壁溫度，為考慮散熱損失后輻射換熱區的保熱系數，B_j為計算燃料消耗量，Q_l為以一公斤計算燃料為基準送入爐膛的有效熱量，h_fo為輻射換熱區出口煙氣焓值；

根據高溫煙氣在輻射換熱區放熱的熱平衡方程，通過逐次逼近法即可計算得到輻射換熱區出口煙氣的溫度和焓值；

2)鍋爐受熱面換熱計算：在對鍋爐啟動過程中受熱面中管內工質側與管外煙氣側流動傳熱特性進行分析簡化的基礎上，采用考慮熱力參數隨位置坐標變化的分布參數模型，根據質量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程、金屬蓄熱方程及補充方程建立啟動過程中工質溫度、壓力、焓值、受熱面金屬溫度及煙氣溫度變化規律的數學模型，并進行求解。

2.根據權利要求1所述的一種超臨界鍋爐的啟動計算方法，其特征在于，步驟1)中對輻射對流區進行計算，包括：

根據輻射換熱區出口截面的輻射熱流量為Q_I計算進入輻射對流區的總熱流為：

Q_ri＝Y_gh_fo+Q_I

煙氣和爐壁間的輻射換熱量為：

Q_rw＝α_rA_rwx₁Δθ

煙氣和輻射對流區出口截面間的輻射換熱量為：

Q_II＝α_rA_IIx₂Δθ

以上三式中，平均傳熱溫壓Δθ表示為：

總換熱量為：

Q_r＝Q_rw+Q_II+Q_c

因此爐膛出口的熱流為：

Q_ro＝Q_ri-Q_r

相應的出口煙氣焓為：

由煙氣溫度與焓的對應關系確定爐膛出口煙溫θ_ro后，即可按下式求得爐膛吸熱百分比和煙氣比熱：

爐膛吸熱百分比為：

煙氣比熱為：

其中：h_fo為輻射換熱區出口煙氣焓，α_r為輻射對流區煙氣和爐壁的輻射換熱系數，Δθ為平均傳熱溫壓，θ_f為輻射對流區內火焰溫度，θ_ro為爐膛出口煙氣溫度，θ_w為輻射對流區內爐壁溫度，x₁為煙氣對爐壁的角系數，輻射對流區爐壁換熱面積A_rw＝2(W+D)L_r，其中L_r為輻射對流區長度，x₂為煙氣對輻射對流區出口截面的角系數，輻射對流區出口換熱面積A_I＝A_II，α_c為對流換熱系數，A_w為對流換熱面積，Q為進入爐膛的總熱量，θ_ad為絕熱燃燒溫度。