[发明专利]在线计算W火焰超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线计算W燃烧超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方法，应用于W燃烧超临界电站煤粉锅炉上，涉及能源动力领域。

背景技术

W燃烧超临界电站煤粉锅炉的燃烧方式是煤粉的”W”型悬浮燃烧，经过磨制的煤粉颗粒在锅炉前后墙向下喷入炉膛，在燃烧室内形成”W”型，烟气进入上炉膛，继续释放出热量，被炉膛四周的水冷壁吸收。燃烧室内的温度可以达到1400℃以上，如果燃烧位置不合适或热负荷分布偏差过大，会发生高温腐蚀、结渣等危害设备及危及安全运行的隐患。所以水冷壁的热负荷分布情况对于燃烧调整是具有很大的指导意义。

锅炉的燃烧调整试验中采用一热流计伸入炉膛中对这一点的热负荷进行测量，但是这样作测量的位置非常有限，也只能由专业人员在试验阶段进行测量，无法实时反映锅炉燃烧情况，有很大的局限性。

在线计算中，从各水冷壁管的工质进出口温度的测量可以得到各管的工质焓增，由于各管内的工质流量分布是不均匀的，所以不能得出水冷壁热负荷的分布情况。

另外一种在线测量烟气热负荷的方法是在水冷壁测量点管外的向火侧和背火侧安装壁温测点，根据温度差值计算该点热负荷。此种方法是可行的，但是向火侧安装的测点容易被烧坏，所以不能长期使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有测量方法和方式的不足，提供一套新的可以在线计算水冷壁吸热热负荷方法，可以实时提供水冷壁的吸热热负荷分布情况，对燃烧调整、水冷壁吹灰优化等都有很大的参考意义。

为实现这样的目的，本发明根据锅炉传热的基本原理及安装方便的原则，在每侧下水冷壁管进汇集集箱处安装温度测点，根据测点的温度数据及水冷壁的结构和实时运行参数计算出该管的吸热热负荷数值，由于W燃烧锅炉的下水冷壁是垂直向上布置的，与燃烧火焰的流向是一致的，所以各管的吸热热负荷的组合就可以实时反映水冷壁吸热热负荷分布情况。

一种在线计算W火焰超临界电站锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方法，包括以下步骤：

①获取下水冷壁管内工质进口温度（即给水温度）、流量（即给水流量）、压力（即给水压力）以及工质出口温度、出口流量（工质出口流量=进口流量）；

②计算各水冷壁管内工质流量，得出各水冷壁管吸热量；

③根据步骤②的结果得到水冷壁系统沿炉膛宽度烟气热负荷的分布情况。

之所以要测量下水冷壁管内工质进、出口温度，是因为需要根据下水冷壁管内工质进、出口温度计算出水冷壁的焓增（即水冷壁的吸热量）。

所述步骤②水冷壁各管工质流量的计算中，假设并联管组压差，求取总流量并与实际总流量比较后再修正压差，继而求取各管的工质流量。换句话说，即采用假设并联管组压差，求取总流量并与实际总流量比较后修正压差的方法，求取各管的工质流量。

所述步骤②水冷壁各管工质流量的计算中，比容沿程积分求取平均比容。由于超临界状态下，工质的焓值与比容的线性度不好，所以采用比容沿程积分求取平均比容的方法，求得各管的平均比容，用以计算管内的工质流量。

水冷壁管内工质从下向上流动，工质的焓值随着流程的增加而逐步线性增加，比容同样随着流程的增加而逐步增加，但是比容与焓值呈非线性,所以必须采用比容沿程积分的方法求取平均比容。

本发明对于垂直管屏水冷壁均适用，由于W火焰超临界电站锅炉下水冷壁结构基本一样，细微差别不影响本发明的应用。

本发明的核心技术是根据水冷壁的结构及运行参数（包括①给水温度即水冷壁工质进口温度；②给水压力即水冷壁工质进口压力；③给水流量即水冷壁工质进口流量和出口流量），在下水冷壁的管子进汇集集箱处安装热电偶（加保温），根据各管出口工质温度及运行数据实时计算水冷壁各管的工质流量分布，进而计算受热面烟气侧热负荷分布。

附图说明

图1为本发明W火焰超临界电站锅炉下水冷壁示意图。

图1中，1为锅炉水冷壁管，2为锅炉下水冷壁管的分配集箱，3为安装于水冷壁管出口处的热电偶，4为下水冷壁的汇集集箱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方法作进一步描述。

一种在线计算W火焰超临界锅炉下水冷壁烟气热负荷分布的方法，实施该方法的主要结构如图1所示，主要包括下水冷壁管1，下水冷壁管1自分配集箱2中引出，自下而上进入汇集集箱4，进入汇集集箱4前，下水冷壁管外侧安装热电偶3（需保温）。热电偶3紧贴安装在下水冷壁管1子上，需保温是指热电偶3及水冷壁管1都被保温材料包裹，使热电偶3测得温度与管内工质温度一致，避免散热造成测量不准确。