[发明专利]基于有限差分法的回转式空气预热器积灰分层监测方法

说明书

本发明公开了一种基于有限差分法的回转式空气预热器积灰分层监测方法，该方法先采集电厂DCS数据，使用有限差分法构造方程组，结合电厂实际预热器结构参数，利用DCS数据作为边界条件解方程组以求得转子温度分布，从而对积灰情况进行监测。同时创新性地在转子和定子上开孔洞增加测点，最终实现了蓄热元件积灰情况的实时分层监测，并可用于任意分仓数和分层数的回转式空气预热器，实现宏观监测与分层监测的结合，为电厂积灰提供了有效的指导。

技术领域

本发明属于锅炉积灰监测技术领域，尤其涉及一种基于有限差分法的回转式空气预热器积灰分层监测方法。

背景技术

回转式空气预热器在燃煤电厂中已被普遍应用，预热器可以通过烟气加热送入炉膛的一次风、二次风，从而提高炉膛温度，改善燃烧状况，并保证低负荷下着火的稳定性。由于上游烟气中存在过量的氨气，三氧化硫，水蒸气等物质，在回转式空气预热器的波纹板狭缝极易形成硫酸氢铵，从而黏着更多飞灰，导致通道堵塞。当积灰增多时，烟气、空气与蓄热元件的传热能力下降，降低了传热效率。同时积灰增大了流动阻力，严重影响烟气与空气的流通状况。在电厂的实际生产中，由于积灰过多不定期会进行锅炉停检，导致电厂效益降低。若能及时了解预热器内积灰情况，则可以更有效地控制吹灰与停检时间。积灰的实时监测问题亟待解决。

目前电厂中常通过压差，出入口温度，或工人经验来停检、清灰等工作，这存在很多不确定因素，可能因为清灰过早而降低了电厂效益，也可能因为清灰不及时导致清灰困难、蓄热元件受损等。此前也有其他方法进行积灰的监测，但大多数都是空气预热器整体情况的监测，并未进行分层监测。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题设计了一种基于有限差分法的回转式空气预热器积灰分层监测方法，此方法可以指导电厂更精确地掌握预热器内部的积灰情况，解决目前难以进行分层监测的问题。同时可以嵌入电厂数据系统，进行实时监测，便于技术人员更方便更有效地判断积灰情况。

本发明采用如下技术方案来实现的：

基于有限差分法的回转式空气预热器积灰分层监测方法，包括以下步骤：

1)对空气预热器转子建立计算模型，通过有限差分法构造方程组；

2)先假设转子第一层的灰污系数ξ和各分仓出口处温度，其中灰污系数为实际传热系数与清洁状态传热系数之比，将已知的各分仓入口温度和其他实时监测数据作已知条件，在第一层进行循环迭代、解方程组，得到第一层所有节点的温度；

3)在每两层相邻的蓄热元件间的各分仓处增加至少一个温度测点；

4)比较各分仓出口温度的计算值与相应的实测温度值，若所有测点处的偏差均在2％以内，则灰污系数的假设合理，若偏差大于2％，则根据偏差的正负重新假设，直到计算值与实测值偏差在2％以内；

5)将第一层节点温度传递给第二层，用同样的方法计算转子所有层的节点温度与灰污系数ξ，灰污系数直接反应积灰情况，当灰污系数为1时代表转子没有积灰。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，采用了有限差分法并解方程组进行预热器蓄热元件和气体的温度场计算，具体包括以下建模与方程组构造方式：

101)根据回转式空气预热器的工作原理，利用有限差分法对回转式空气预热器的转子所在空间进行离散化，将蓄热体所在空间进行网格化得到若干小单元体；在建立模型时着眼于蓄热体和流体所经过的控制容积，而蓄热体和流体十字交叉流过每个单元格进行换热，得到相应的有限控制体积；基于能量守恒原理，得到控制体的热平衡方程：