[发明专利]锅炉高温受热面管屏壁温偏差的预测方法、装置及设备

说明书

本发明涉及一种锅炉高温受热面管屏壁温偏差的预测方法、装置及设备，该方法包括：获取影响锅炉高温受热面管屏壁温偏差的因素数据；根据因素数据和锅炉结构，在CFD软件中建立三维的锅炉仿真模型，并在锅炉仿真模型中采用旋流动量矩公式计算锅炉炉膛出口的旋流强度和采用壁温偏差系数计算公式计算锅炉高温受热面管屏的壁温偏差系数；采用Matlab软件对旋流强度和壁温偏差系数进行二次拟合处理，得到预测模型。通过预测模型能够预测锅炉的高温受热面管屏壁温偏差，通过高温受热面管屏壁温偏差控制燃煤发电机组燃烧系统运行，解决了现有锅炉的高温受热面管屏在吸热偏差过大或者出现突发性扰动时，锅炉的管壁容易超温的问题。

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，尤其涉及一种锅炉高温受热面管屏壁温偏差的预测方法、装置及设备。

背景技术

随着我国电力行业的高速发展，火力发电的建设一直朝着大容量、高参数的方向发展，在火力发电中大批量投入了超临界和超超临界发电机组。火力发电中发电设备包括电站的锅炉，电站的锅炉应用最多的是四角切圆燃煤锅炉。四角切圆燃煤锅炉在工作时，布置在锅炉四角的煤粉气流以一定的偏转角度喷入炉内，形成旋转气流，呈螺旋状上升，烟气残余涡流带走锅炉产生的热能，从而影响火力发电中热能转化电能的效率，导致资料的浪费。

目前发现锅炉中烟气的切向旋转，导致烟气速度、温度等参数在同级锅炉的受热管屏沿炉膛宽度和高度方向不相等，锅炉的高温受热面管屏长期暴露在高温高速度的烟气氛围中，即使锅炉的高温受热面管屏采用耐高温材料，当锅炉在工作时，其高温受热面管屏的吸热偏差过大或者出现突发性扰动时，容易发生锅炉的管壁超温，缩短其寿命，产生超温爆管事故，严重威胁电站的安全运行，因此在采用锅炉产生热能实现火力发电过程中，研究锅炉高温受热面管屏的吸热偏差的分布规律极其重要。

发明内容

本发明实施例提供了一种锅炉高温受热面管屏壁温偏差的预测方法、装置及设备，用于解决现有锅炉的高温受热面管屏在吸热偏差过大或者出现突发性扰动时，锅炉的管壁容易超温发生事故，严重威胁电站的安全运行的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种锅炉高温受热面管屏壁温偏差的预测方法，应用在燃煤发电机组燃烧系统上，包括以下步骤：

获取燃煤发电机组燃烧系统的运行数据，并从所述运行数据中选取影响锅炉高温受热面管屏壁温偏差的数据，记为因素数据；

根据所述因素数据和锅炉结构，在CFD软件中建立三维的锅炉仿真模型，并在所述锅炉仿真模型中采用旋流动量矩公式计算锅炉炉膛出口的旋流强度；

在所述锅炉仿真模型中采用壁温偏差系数计算公式计算，得到锅炉高温受热面管屏的壁温偏差系数；

采用Matlab软件对所述旋流强度和所述壁温偏差系数进行二次拟合处理，得到锅炉高温受热面管屏壁温偏差的预测模型；

将待预测锅炉的因素数据和旋流强度作为所述预测模型的输入，所述预测模型输出待预测锅炉的高温受热面管屏壁温偏差。

优选地，所述锅炉炉膛出口的旋流强度P采用旋流动量矩表示，所述旋流动量矩公式为：

式中，ρ为流过锅炉炉膛的烟气密度，u_x为烟气在锅炉仿真模型中沿x轴方向的切线速度，u_z为烟气在锅炉仿真模型中沿z轴方向的切线速度，Δx为锅炉炉膛测点在x轴方向上的距离，Δz为锅炉炉膛测点在z轴方向上的距离，ΔH为锅炉炉膛的单位长度，L_x为锅炉炉膛测点与锅炉炉膛中心之间在x轴方向上的间距，L_z为锅炉炉膛测点与锅炉炉膛中心之间在z轴方向上的间距，n₁为在x轴方向上的测点数目，n₂为在z轴方向上的测点数目。

优选地，所述壁温偏差系数计算公式为：