[發明專利]一種超臨界逆流式省煤器過程傳熱系數的計算方法

在審

• 申請號: 202110702507.1
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113378105A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 王艷紅;毛天秦;李曉雨;姜鐵騮;胡鵬飛;李琪;曹麗華;洪文鵬;司和勇;王占洲
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明是一種超臨界逆流式省煤器過程傳熱系數的計算方法,其特點是，包括對省煤器傳熱過程的合理簡化和假設以及微元段省煤器傳熱系數的計算兩個步驟。本發明通過將整個省煤器進行網格劃分，考慮給水的物性參數隨溫度的變化，進而通過能量平衡方法及傳熱方程求出每一個微元段運行時的傳熱參數。達到對超臨界逆流式省煤器過程傳熱中傳熱系數的精確計算的目的，解決了超臨界逆流式省煤器過程傳熱系數無法計算的問題。

技術領域

本發明涉及熱力設備性能狀態監測與診斷領域，具體涉及一種超臨界逆流式省煤器過程傳熱系數的計算方法。

背景技術

目前，越來越多的燃煤電廠通過加裝低溫省煤器甚至低低溫省煤器來降低鍋爐的排煙溫度，以達到余熱深度利用和節能減排的目的。通常加裝省煤器后的余熱回收利用性能的評價方法主要借助傳統的鍋爐熱力計算標準中換熱器的熱力計算方法進行計算，即鍋爐熱力計算標準1973版和1976版。但是，傳統的鍋爐換熱器熱力計算方法在計算中認為：換熱器在傳熱過程中參與換熱工質的物性參數不變，且換熱器傳熱過程中傳熱系數也保持不變。由于在亞臨界參數下，工質在省煤器中的物性參數變化不大，采用傳統的熱力計算方法計算得到的整個受熱面的平均傳熱系數引起的誤差也不大，即對于亞臨界壓力計算精度是滿足的，是適用的。但隨著當前更高參數的超臨界及超(超)臨界參數的火電機組的不斷投產，使得通過鍋爐省煤器中的介質處于更高參數的超臨界壓力下運行。由于超臨界壓力省煤器中水的物性參數受給水溫度的影響較大，即省煤器中水的比熱等參數沿著整個換熱面發生較大的變化，進而引起省煤器的傳熱系數沿著整個受熱面發生較大的變化。此時，進行省煤器傳熱性能的計算已經不能將工質的物性參數及傳熱系數在整個受熱面中當作常數處理。因此，超臨界及超(超)臨界壓力運行的省煤器的傳熱性能計算已經不能采用傳統的熱力計算方法進行。逆流式布置是超臨界省煤器最常采用的布置方式，研究逆流式布置下超臨界省煤器的傳熱過程傳熱系數的計算方法對于當前火電機組的性能評價意義重大。

因此，國家標準1973版以及1976版中所規定的換熱器的熱力計算方法與當前火電機組鍋爐實際運行情況不符，尤其不能準確反映添加超臨界低溫省煤器和低低溫省煤器后對機組運行性能和余熱利用的定量影響。而現有文獻和專利中所介紹的換熱器的熱力計算方法都是基于以上標準，尚沒有克服和解決上述缺陷。現有技術都只是認為省煤器傳熱計算中的傳熱系數沿著整個受熱面是不發生變化的，另外工質的給水比熱等物性參數在整個受熱面也是不變的。并沒有從整個過程傳熱的物性變化考慮來進行熱力計算，從而不能實現對超臨界火電機組逆流布置省煤器余熱利用的準確評價，更不能有效實施對鍋爐逆流布置省煤器傳熱過程的監控和管理。因此，不利于對直流鍋爐換熱性能降低的早期發現和及時處理。

發明內容

針對現有的超臨界直流鍋爐省煤器傳熱計算方法存在的問題和缺陷。本發明通過微元傳熱理論，并結合數值積分法提出一種基于過程的逆流式布置超臨界省煤器的傳熱計算方法。

本發明采用的技術方案是：一種超臨界逆流式省煤器過程傳熱系數的計算方法，其特征在于，它包括內容有：

在超臨界壓力下，當溫度發生變化時，給水的物性參數將不能當作常量處理，對整個省煤器進行網格劃分，通過能量平衡及傳統傳熱方程求出此時每一個微元段運行時的傳熱參數，省煤器熱流體在微元面積dA處的換熱量為

式中：dΦ為省煤器熱流體經過微元面積dA的換熱量，kJ/kg；c₁為熱流體在微元段dA處的平均比熱，kJ/(kg·℃)；q_m1為省煤器熱流體的質量流量，kg/s；dt₁為省煤器熱流體在微元面積dA處的溫度變化量，℃；為省煤器的散熱系數，

同理，省煤器的冷流體在微元面積dA處的換熱量為

dΦ＝-q_m2c₂dt₂ (2)