[发明专利]一种顺流式布置超临界省煤器传热过程烟气温度的计算方法

说明书

本发明是一种顺流式布置超临界省煤器传热过程烟气温度的计算方法,其特点是，包括对省煤器传热过程的合理简化和假设以及顺流省煤器微元段烟气温度的计算两个步骤。本发明通过将整个省煤器进行网格划分，考虑给水的物性参数随温度的变化，进而通过能量平衡方法及传热方程求出每一个微元段运行时的烟气温度。达到对超临界顺流式省煤器过程传热中烟气温度的精确计算的目的，解决了超临界顺流式省煤器过程烟气温度无法计算的问题。

技术领域

本发明涉及热力设备性能状态监测与诊断领域，具体涉及一种顺流式布置超临界省煤器传热过程烟气温度的计算方法。

背景技术

目前，越来越多的燃煤电厂通过加装低温省煤器甚至低低温省煤器来降低锅炉的排烟温度，以达到余热深度利用和节能减排的目的。通常加装省煤器后的余热回收利用性能的评价方法主要借助传统的锅炉热力计算标准中换热器的热力计算方法进行计算，即锅炉热力计算标准1973版和1976版。但是，传统的锅炉换热器热力计算方法在计算中作了以下2点假设：1)换热器在传热过程中工质的物性参数不变；2)换热器传热过程中传热系数不变。而由此假设只能得到省煤器出口段的最终烟气温度，即烟气参与换热的最终结果温度。而对于传热过程中的烟气温度及烟气温度的变化并不能准确得到，显然这对于省煤器传热过程的有效管控是无法实现的。由于在亚临界参数下，工质在省煤器中的物性参数变化不大，采用传统的热力计算方法引起的误差也不大。但随着更高参数的超临界及超(超)临界参数的火电机组不断投产，使得通过锅炉省煤器中的介质处于更高参数的超临界压力下运行。由于超临界压力省煤器中水的物性参数受给水温度的影响较大，即省煤器中水的比热等参数沿着整个换热面发生较大的变化，进而引起省煤器的传热系数沿着整个受热面发生较大的变化。因此，如何准确确定超临界压力下顺流式省煤器传热过程中的烟气温度是阻碍省煤器传热过程管控的技术难题。

此外，国家标准1973版以及1976版中所规定的换热器的热力计算方法仅能确定换热器最终的换热结果烟气温度。不能准确反映添加低温省煤器和低低温省煤器后对机组运行性能和余热利用的定量过程的管控。而现有文献和专利中所介绍的换热器的热力计算方法都是基于以上标准，尚没有克服和解决上述技术缺陷。也没有发现关于顺流式布置省煤器传热过程烟气温度的计算方法。从而不能实现对超临界火电机组顺流式省煤器余热利用的准确评价，更不能有效实施对锅炉顺流式省煤器传热过程的监控和管理。因此，不利于对直流锅炉换热性能降低的早期发现和及时处理。

发明内容

针对现有的超临界直流锅炉顺流式省煤器传热计算方法存在的技术问题和缺陷。本发明通过微元传热理论，并结合数值积分法提出一种顺流式布置超临界省煤器传热过程烟气温度的计算方法。

本发明采用的技术方案是：一种顺流式布置超临界省煤器传热过程烟气温度的计算方法，其特征是，它包括的内容有：

在超临界压力下，当温度发生变化时，给水的物性参数将不能当作常量处理，将整个顺流式省煤器划分成多个微元段，在每一个微元段内通过能量平衡及传统传热方程建立起其传热数学模型，顺流式省煤器热流体在微元面积dA处的换热量为

式中：dΦ′为省煤器热流体经过微元面积dA的换热量，kJ/kg；c′₁为热流体在微元段dA处的平均比热，kJ/(kg·℃)；q_m1为省煤器热流体的质量流量，kg/s；dt′₁为省煤器热流体在微元面积dA处的温度变化量，℃；为省煤器的散热系数，

同理，省煤器的冷流体在微元面积dA处的换热量为

dΦ′＝q_m2c′₂dt′₂ (2)