[發明專利]一種基于古爾維奇熱平衡的智能吹灰算法

有效

• 申請號: 202110681637.1
• 申請日: 2021-06-19
• 公開（公告）號: CN113378394B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 張素麗;安敬學;羅雪嬌;趙瑞松;虞昊天;繩冉冉;楊彬;張天樺
• 申請（專利權）人: 中國大唐集團科學技術研究院有限公司中南電力試驗研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 鄭州市華翔專利代理事務所(普通合伙) 41122
• 代理人: 張愛軍

1.一種基于古爾維奇熱平衡的智能吹灰算法，其特征在于，包括以下步驟：(1)計算理論傳熱系數K₀

其中：

a₁＝a_d+a_f

式中：a₁為煙氣對管壁的放熱系數；

a₂為工質對管壁的放熱系數；

a_d為表面放熱系數；

a_f為輻射傳熱系數；

C_z、C_s分別為氣流流動方向上縱向和橫向管排修正系數；

λ為煙氣平均溫度下的導熱系數，W/(m·℃)；

d為管子外徑，m；

Re、Pr分別為煙氣的雷洛數和普朗特數；

C_l為沖刷受熱面相對長度的修正系數；

C_t為流體溫度和管壁溫度T_gb的修正系數。

σ₀為玻爾茲曼常數；

ε_s為系統黑度；

T_gb、T分別為管壁溫度和系統溫度，K；

(2)通過古爾維奇熱平衡智能算法確定換熱器進口煙氣溫度；

通過出口煙氣溫度、進口工質溫度、出口工質溫度，工質質量流量，假設的進口煙氣溫度值，其中各溫度可換算為對應的焓值，計算得到工質吸熱量、煙氣放熱量，通過迭代算法，基于局部熱量平衡原理，當吸熱量與放熱量的校核誤差2％，此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度；

(3)計算實際傳熱系數K_sj

其中：

Q_z＝D_z(h”-h')

式中：Q_z為工質吸熱量，kJ/kg；

D_z為進口工質質量流量，kg/s；

h”、h'分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

A為傳熱面積，m²；

Δt_max和Δt_min分別代表大溫壓和小溫壓；

其中，逆流時，大溫壓Δt_max＝J′-t″；順流時，大溫壓Δt_max＝J′-t′；

逆流時，小溫壓Δt_min＝J″-t′；順流時，小溫壓Δt_min＝J″-t″；

J′：煙氣進口溫度，℃；t″：工質出口溫度，℃；J″：煙氣出口溫度，℃；t′：工質進口溫度，℃；

(4)計算清潔因子CF

當CF＝1時，受熱面處于理想的潔凈狀態，即光滑管子的潔凈因子；CF小于1則表示受熱面受到了灰污的污染，越小則污染越嚴重；

步驟(2)的具體方法為：

1)省煤器進口煙氣溫度的算法

省煤器通過煙氣擋板分為過熱器側和再熱器側；

①再熱器側省煤器

煙氣溫度和煙氣焓值是一一對應關系，已知溫度通過查表可以得出焓值，已知焓值可以求出溫度；假設再熱器側省煤器煙氣進口溫度為J′；

再熱器側省煤器工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

再熱器側省煤器煙氣放熱量：Q_y＝m_z(H'-H”)

其中：D_z為省煤器進口工質的質量流量，kg/s；

h”、h'分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m_z為再熱器側燃煤量，kg/s；

H'、H”分別為煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

計算校核誤差：Q_z-Q_y

如果Q_z-Q_y＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差；

②過熱器側省煤器

假設過熱器側省煤器煙氣進口溫度為J′；

過熱器側省煤器工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

過熱器側省煤器煙氣放熱量：Q_y＝m_g(H'-H”)

其中：D_z為省煤器進口工質的質量流量，kg/s；

h”、h'分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m_g為過熱器側燃煤量，kg/s；

H'、H”分別為煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

計算校核誤差：Q_z-Q_y

如果Q_z-Q_y＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差；

2)低溫過熱器水平段進口煙氣溫度的算法

低溫過熱器水平段煙氣出口溫度＝過熱器側省煤器進口煙氣溫度，假設低溫過熱器水平段煙氣進口溫度為J′；

工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

煙氣放熱量：Q_y＝m_g(H'-H”)

其中：D_z為低溫過熱器進口工質的質量流量，kg/s；

h”、h'分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m_g:過熱器側燃煤量，kg/s；

H'、H”分別為煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

計算校核誤差：Q_y-Q_z-Q_fj，

其中，Q_fj為附加受熱面對流吸熱量，Q_fj＝0.02Q_z

如果Q_y-Q_z-Q_fj＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差；

3)低溫過熱器垂直段進口煙氣溫度的算法

低溫過熱器垂直段煙氣出口溫度＝低溫過熱器水平段煙氣進口溫度，假設低溫過熱器垂直段煙氣進口溫度為J′；

工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

煙氣放熱量：Q_y＝m(H'-H”)

其中，D_z：低溫過熱器進口工質的質量流量，kg/s；

h”、h'：分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m：總燃煤量，kg/s；

H'、H”：分別為煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

計算校核誤差：Q_y-Q_z-Q_fj，

其中，Q_fj為附加受熱面對流吸熱量，Q_fj＝0.05Q_z

如果Q_y-Q_z-Q_fj＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差；

4)低溫再熱器水平段進口煙氣溫度的算法

低溫再熱器水平段煙氣出口溫度＝再熱器側省煤器煙氣進口溫度，假設低溫再熱器水平段煙氣進口溫度為J′；

工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

煙氣的放熱量：Q_y＝m_z(H'-H”)

其中，D_z：低溫再熱器進口工質的質量流量，kg/s；

h”、h'：分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m_z：再熱器側燃煤量，kg/s；

H'、H”：分別為煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

計算校核誤差：Q_y-Q_z-Q_fj

其中，Q_fj為附加受熱面對流吸熱量，Q_fj＝0.015Q_z

如果Q_y-Q_z-Q_fj＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差；

5)低溫再熱器垂直段進口煙氣溫度的算法

低溫再熱器垂直段煙氣出口溫度＝低溫再熱器水平段煙氣進口溫度，假設低溫再熱器垂直段煙氣進口溫度為J′；

工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

煙氣放熱量：Q_y＝m(H'-H”)

其中，D_z：低溫再熱器進口工質的質量流量，kg/s；

h”、h'：分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m：總燃煤量，kg/s；

H'、H”：分別為煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

計算校核誤差：Q_y-Q_z-Q_fj

其中，Q_fj為附加受熱面對流吸熱量，Q_fj＝0.04Q_z

如果Q_y-Q_z-Q_fj＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差；

6)高溫再熱器進口煙氣溫度的算法

高溫再熱器煙氣出口溫度＝低溫再熱器垂直段煙氣進口溫度，假設高溫再熱器煙氣進口溫度為J′；

工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

煙氣放熱量：Q_y＝m(H'-H”)

其中：D_z：再熱器蒸汽流量，kg/s；

h”、h'：分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m：總燃煤量，kg/s；

H'、H”：煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

計算校核誤差：Q_y-Q_z-Q_fj

其中，Q_fj為附加受熱面對流吸熱量，Q_fj＝0.06Q_z

如果Q_y-Q_z-Q_fj＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差；

7)高溫過熱器進口煙氣溫度的算法

高溫過熱器煙氣出口溫度＝高溫再熱器煙氣進口溫度，假設高溫過熱器煙氣進口溫度為J′；

工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

煙氣放熱量：Q_y＝m(H'-H”)

其中，D_z：主蒸汽流量，kg/s；

h”、h'：分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m：總燃煤量，kg/s；

H'、H”：分別為煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

計算校核誤差：Q_y-Q_z-Q_fj

其中，Q_fj為附加受熱面對流吸熱量，Q_fj＝0.06Q_z

如果Q_y-Q_z-Q_fj＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差；

8)屏式過熱器進口煙氣溫度的算法

屏式過熱器煙氣出口溫度＝高溫過熱器煙氣進口溫度，假設屏式過熱器煙氣進口溫度為J′；

工質吸熱量：Q_z＝D_z(h”-h')

煙氣放熱量：Q_y＝m(H'-H”)

屏吸收的總熱量：Q_p＝Q^d_p+Q^f_p

受熱面的對流吸熱量：Q^d_p＝Q_y-Q^d_fj，

附加受熱面對流吸熱量：Q^d_fj＝0.15Q_z

屏吸收的輻射熱量：Q^f_p＝Q_f-Q^f_fj

屏吸收的爐內直接輻射：Q_f＝Q_f′-Q_f″

附加受熱面獲得的爐內直接輻射：

落入屏區的爐內直接輻射：

穿透屏區的爐內直接輻射：

落入屏區的爐膛出口熱流：

爐膛的吸熱量：

式中，D_z：進入屏式過熱器的蒸汽流量，kg/s；

h”、h'：分別為工質出口和進口的焓值，kJ/kg；

m：總燃煤量，kg/s；

H'、H”：煙氣進口和出口的焓值，kJ/kg；

F”：爐膛出口煙窗面積，㎡；

a：煙氣黑度；

x'p:出口截面的角系數；

A_ch:屏出口煙窗的面積，㎡；

T_pj：煙氣的平均溫度，K；

B_j：總燃煤量，kg/s；

β：爐膛與屏相互換熱系數；

η：沿爐膛高度不均勻系數；

H₁：爐膛有效輻射受熱面積，㎡；

保溫系數；

Q₁：低位發熱量，kJ/kg；

I₁”:爐膛出口煙焓，kJ/kg；

A_fj：附加受熱面積，㎡；

S：總受熱面積，㎡；

計算校核誤差：Q_p-Q_z

如果Q_p-Q_z＜2％，則此時假定的煙氣進口溫度即為最終確定的進口煙氣溫度，否則重新假設煙氣進口溫度進行計算，直到符合計算誤差。