[發明專利]一種富氧燃燒鍋爐輻射傳熱熱力計算方法及裝置

在審

• 申請號: 201710724457.0
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107506549A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 李德波;馮永新;李建波;周杰聯;李方勇;殷立寶;鄧劍華
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院;廣東電科院能源技術有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術領域

本發明涉及變壓器模擬技術領域，尤其涉及一種富氧燃燒鍋爐輻射傳熱熱力計算方法及裝置。

背景技術

準確的鍋爐熱力計算能夠確定鍋爐各受熱面與燃燒產物和工質參數之間的關系，對鍋爐的設計、生產和運行有重大意義。然而，富氧燃燒鍋爐產生的CO₂與H₂O等主要的三原子氣體一般占到煙氣體積總量的90％以上，與常規空氣燃燒方式下煙氣成分差異顯著，煙氣的輻射性質和熱容量發生了變化，導致富氧燃燒方式下煙氣在爐膛內的輻射傳熱特性和對流受熱面的對流傳熱特性發生改變，使得常規空氣燃燒鍋爐的熱力計算方法不再適用于富氧燃燒鍋爐。因此，為了更準確地進行富氧燃燒氣氛下的鍋爐熱力計算，需要對原有的熱力計算方法進行修正，包括燃料計算方法、輻射傳熱計算方法和對流傳熱計算方法。提出適用于富氧燃燒鍋爐的熱力計算方法，為富氧燃燒鍋爐的設計或常規空氣燃燒鍋爐向富氧燃燒鍋爐的改造提供指導。

此外，大型電站鍋爐的熱力計算過程比較復雜，在進行受熱面傳熱計算時通常需要大量的迭代計算，期間又有許多參數要查表或者查圖決定，工作量大、周期長且準確性較低；富氧燃燒鍋爐技術是一項新興的鍋爐技術，目前還沒有成熟的設計經驗，在進行富氧燃燒新鍋爐設計或將常規空氣燃燒鍋爐改造為富氧燃燒鍋爐時，需要對可行的設計或改造方案進行分析優化，這也需要大量的熱力計算工作。因此，根據提出的適用于富氧燃燒鍋爐的熱力計算方法研發富氧燃燒鍋爐熱力計算軟件，將復雜的計算過程用計算機實現，能夠提高計算效率和精度，減少工程人員的工作量，對富氧燃燒鍋爐技術的應用和進一步發展具有非常重要的實踐意義。

因此本發明提出一種富氧燃燒鍋爐輻射傳熱熱力計算方法及裝置，從而為富氧燃燒鍋爐數值模擬與熱力計算研究，提供了一種技術手段，具有十分重要的工程應用價值。

發明內容

本發明實施例提供了一種富氧燃燒鍋爐輻射傳熱熱力計算方法及裝置，將復雜的計算過程用計算機實現，能夠提高計算效率和精度，減少工程人員的工作量。

本發明提供的一種富氧燃燒鍋爐輻射傳熱熱力計算方法，包括：

通過加權灰體模型求解三原子氣體發射率；

根據貝爾定律和三原子氣體發射率計算獲得輻射減弱系數；

對輻射減弱系數進行線性擬合，獲得富氧燃燒鍋爐煙氣三原子氣體輻射減弱系數的修正公式；

根據修正公式計算富氧燃燒鍋爐中的火焰黑度。

優選地，所述通過加權灰體模型求解三原子氣體發射率具體包括：

對加權灰體模型進行修正，建立修正后的加權灰體模型；

獲取到鍋爐參數，將鍋爐參數導入修正后的加權灰體模型，求解獲得三原子氣體發射率。

優選地，所述修正后的加權灰體模型公式為：

其中，a_ε,i為第i個灰氣體的溫度加權系數；k_i為第i個灰氣體的吸收系數；P為三原子氣體分壓力之和，atm；s為有效輻射層厚度，m；b_ε,i,j為溫度多項式系數；T_ref為參考溫度，K；I為假設灰氣體個數；J_T為溫度多項式系數個數。

優選地，所述根據貝爾定律和三原子氣體發射率計算獲得輻射減弱系數具體為：

將三原子氣體發射率和鍋爐參數中的相關參數代入貝爾定律公式，求解得出輻射減弱系數；

所述貝爾定律公式為：

ε＝1-e^-kps；

其中，ε為三原子氣體發射率；k為輻射減弱系數；p為三原子氣體分壓力之和；s為有效輻射層厚度。

優選地，所述對輻射減弱系數進行線性擬合，獲得富氧燃燒鍋爐煙氣三原子氣體輻射減弱系數的修正公式具體包括：

計算獲得多種溫度下、不同氣體分壓時的輻射減弱系數；

對輻射減弱系數進行線性擬合，獲得富氧燃燒鍋爐煙氣三原子氣體輻射減弱系數的修正公式。

優選地，所述修正公式具體為：

其中，為煙氣中三原子氣體的總容積份額，來自于煙氣性質計算；為煙氣中水蒸汽容積份額，來自于煙氣性質計算；為煙氣中二氧化碳和二氧化硫的容積份額，來自于煙氣性質計算；p為爐膛內的壓力，通常為0.1MPa；s為有效輻射層厚度，m；T_T″為爐膛出口煙氣溫度，K。

優選地，所述根據修正公式計算富氧燃燒鍋爐中的火焰黑度具體包括：