[發明專利]基于循環流化床鍋爐床料顆粒流態的水冷壁磨損階段壽命推算方法

有效

• 申請號: 201711217222.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107958117B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 楊彤宇;張志仁;陳愛國;宋鋼;吳金玲;郭恩郛;邊福忠;王征;王振宇;張立新
• 申請（專利權）人: 沈陽新北熱電有限責任公司
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;F23C10/18;G06F111/10;G06F119/04;G06F113/08
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.基于循環流化床鍋爐床料顆粒流態的水冷壁磨損階段壽命推算方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、數據分析與整理，對CFB原有運行記錄及數據進行詳盡分析與整理，根據燃燒室內水冷壁結構和床料參數設定燃燒室床料的形態與氣固流場模型，所述氣固流場模型為環-核流結構模型；

S2、建立推算模型，以環-核流結構模型模擬氣固流場，建立可推算出水冷壁管磨損階段壽命的推算模型，

所述磨損階段壽命推算模型包括的重要參量h表述為：

其中，h：一個流化顆粒在額定工況對水冷壁完成一次劃蹭的作動深度模擬量，單位m，

m_i：流化顆粒質量，單位kg；

v₀：流化顆粒流速，單位m/s；

η_i：流化顆粒之間能量傳遞系數

k：CFB鍋爐額定運行的循環倍率；

β：顆粒流速方向與燃燒室中軸線夾角，取值45°；

θ：流化顆粒微錐模型半錐角，取值30°；

σ_s：水冷壁材料于額定工況下的屈服極限，單位MPa；

所述磨損階段壽命推算模型還包括重要參量ΣVo，其表述為：

其中，ΣV_o：在穩定磨損階段爐床顆粒循環流化過程中發生磨損的總體積模擬量，單位m³；

d：水冷壁管直徑，單位m；

b:水冷壁管厚度，單位m；

γ：水冷壁管被磨損截面邊界點與管中心連線與法向線的夾角；

S3、獲取推算模型參量，直接或間接地獲取與確定床料顆粒參數、CFB運行的循環倍率、水冷壁材料的屈服極限以及幾何尺寸的實際參量；

S4、數值推算，根據S3中獲得的實際參量和水冷壁管磨損階段壽命的推算模型通過excel進行計算以獲得磨損階段壽命數值；

S5、推算模型驗證、修正與確認，對照實際運行記錄，對推算出的數據進行驗證或重復之前過程，直至兩者吻合，并以此確定推算模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：床料的物理形態可表述為，燃煤顆粒占比為14％，被熱空氣流化了的，于核區是由下而上，于環區是由上而下流動；所述熱空氣為含氧量為21％、風室風壓為10kPa、核區風速為5m/s，所述燃煤顆粒最低熱值為3500kcal/kg、堆密度1.25—1.35t/m³，所述床料還包括與入爐燃煤均混的灰渣。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述磨損階段壽命推算模型是針對75t/hCFB額定工況，水冷壁管簇、冷壁磨損尺寸極限設定值、水冷壁管屈服極限等技術狀態于正常情況下，根據可直接或間接獲取的燃煤顆粒參數、循環倍率、顆粒墜落速度以及運行實際，借助Excel在合理定義域內反復取值運算驗證并基于運行記錄修正而確認的，其計算公式：

其中，t：水冷壁管基于上述工況及技術狀態的磨損階段壽命，單位h；

k_i：與累計運行時限關聯的調整系數；

V_u10：床料顆粒在密相環區于一個墜落期在每一條作動線所完成的磨損體積，單位m³；

n_h10：沿磨損面與一個水平面所截取交線內排列的可形成流化劃蹭的顆粒數；

η_hΣ：在n_h10中可形成劃蹭充要條件顆粒占比，％；

這里V_u10＝2hr²n_v10η_vi10η_vΣ10，劃蹭長度l＝2r；

n_v10：在一條縱向作用線可排列的床料顆粒數；

η_vi10：一個墜落期床料顆粒對一點完成縱向劃蹭比率，％；

η_vΣ10：一個墜落期一條作動線形成劃蹭條件點占比，％。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述建立磨損階段壽命推算模型中，在計入單位時間內流態顆粒對一個點位形成縱向劃蹭概率因數的同時，在縱向和橫向二個維度單列可磨損區域內，還分別計入了形成劃蹭條件的二個概率因數。