專利名稱：解決電站鍋爐汽溫超溫或欠溫的受熱面計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電站鍋爐的爐膛傳熱計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)鍋爐爐膛傳熱計(jì)算至今一直沿用前蘇聯(lián)的計(jì)算方法。該方法沒(méi)有考慮爐膛幾何形狀對(duì)爐內(nèi)傳熱的影響。自電站鍋爐向大容量發(fā)展后，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是前蘇聯(lián)的大容量鍋爐都產(chǎn)生了一系列汽溫偏高和偏低問(wèn)題。這是由于電站鍋爐隨著容量的增加，煤種的變化以及其它特定的要求，爐膛的幾何形狀已超過(guò)了常規(guī)的范圍，發(fā)生較大的變化，變得瘦長(zhǎng)或者矮胖，在這種情況下，沿用原有計(jì)算方法設(shè)計(jì)出來(lái)的鍋爐受熱面即爐膛水冷壁占有面積Fl難以滿足設(shè)計(jì)要求，從而隨著爐膛形狀的變化，用以往的方法計(jì)算其爐膛出口煙溫的實(shí)際值與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)了較大偏差。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的電廠鍋爐容量和參數(shù)大幅度提高，燃用的煤種也越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜，所以汽溫偏低的問(wèn)題仍然大量存在。由于發(fā)電廠鍋爐是電廠最大主機(jī)，所以要求攻關(guān)一次成功，難度極大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電站鍋爐受熱面的計(jì)算方法，以克服現(xiàn)有計(jì)算方法所造成的電站鍋爐汽溫超溫或欠溫的缺陷。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種解決電站鍋爐汽溫超溫或欠溫的受熱面計(jì)算方法，包括以下步驟1)根據(jù)規(guī)定選取爐膛出口煙溫Tl″，并計(jì)算出爐膛出口煙氣焓Il″；2)設(shè)定爐膛的幾何特性系數(shù)M的初始值和爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζ的初始值；3)根據(jù)公式Fl=Bj(Ql-Il′′)αlσ0MTl′′ζψl0pj]]>………………①計(jì)算爐膛水冷壁占有面積Fl；式中Bj——計(jì)算燃料量(t/h)Ql——爐膛有效發(fā)熱量(大卡/公斤)
Il″——爐膛出口煙氣焓(大卡/公斤)al——爐膛黑度σo——黑體輻射系數(shù)4.9×10-8(大卡/米2時(shí)·K4)Tl″——爐膛出口煙溫(K)ζ——爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ψl0pj——計(jì)算爐膛水冷壁吸熱能力常規(guī)取值4)根據(jù)公式β=ζψl0pjσ0alFl(αl′′m)BjVcp]]>計(jì)算綜合因素特征值β；式中αl″——爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)m——理論溫升Vcp——在 區(qū)間內(nèi)的熱容量(大卡/公斤.℃)， 理論燃燒溫度， 爐膛出口煙溫(℃)5)根據(jù)公式M=S1(hdl+K1)S2(β+K2)S3-K3]]>計(jì)算爐膛的幾何特性系數(shù)M；式中h——爐膛計(jì)算高度dl——爐膛截面當(dāng)量直徑，dl=4FU=4ab2(a+b)=2ab(a+b)]]>其中a，b分別為爐膛的寬度和深度(米)，F(xiàn)＝ab為爐膛截面積，U＝2(a+b)為爐膛截面周長(zhǎng)對(duì)于煤爐S1＝-4.354+14.25al″-12αl″2+3.131αl″3S2＝15.3-34.1αl″+26.04αl″2+6.594αl″3S3＝-2.552+6.348αl″-4.692αl″2+1.25αl″3K1＝-0.4；K2＝-1.35；K3＝-1.1對(duì)于油爐S1＝-3.588+11.33αl″-9.127αl″2+2.291αl″3S2＝6.045-10.92αl″+7.015αl″2+1.465αl″3S3＝-5.197+12.15αl″-8.9αl″2+2.222αl″3
K1＝-0.4；K2＝-1.3；K3＝-1.06)若鍋爐為煤爐，根據(jù)以下公式計(jì)算爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζζ=-59.8*(M0.25Tl′′T1)+274.7(M0.25Tl′′T1)2-440.9(M0.25Tl′′T1)3+303.4(M0.25Tl′′T1)4-76.5(M0.25Tl′′T1)5]]>若鍋爐為油爐，則根據(jù)以下公式計(jì)算爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζζ＝16.31-0.027*(M0.25Tl″)+1.608e-5(M0.25Tl″)2-3.25e-9(M0.25Tl″)3式中Tl——灰的變形溫度(K)e為自然常數(shù)7)將步驟5)中計(jì)算出的M和步驟6)中計(jì)算出的ζ代入公式①中，再次計(jì)算Fl；8)判斷該Fl值與上一次計(jì)算出的Fl之間的差值是否小于允許值，如果否，重復(fù)步驟4)-7)；如果是，停止計(jì)算，此時(shí)的Fl值即為符合要求的爐膛水冷壁占有面積。
本發(fā)明創(chuàng)造性地考慮了爐膛幾何形狀比 對(duì)爐內(nèi)傳熱的影響，同時(shí)也考慮了爐內(nèi)換熱特性值β、過(guò)量空氣系數(shù)αl″及爐膛管壁污染的影響，創(chuàng)新地建立了適用于電站鍋爐爐膛幾何形狀變化時(shí)的爐膛傳熱計(jì)算方法。采用該爐膛傳熱計(jì)算方法提出的改造方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、效果顯著的優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明計(jì)算方法的流程圖。
圖2是本發(fā)明計(jì)算方法的誤差圖。
具體實(shí)施例方式
為了防止電站鍋爐發(fā)生汽溫超溫或欠溫現(xiàn)象，需要計(jì)算出符合要求的受熱面，即爐膛水冷壁占有面積Fl。
如圖1，B1首先根據(jù)爐型按規(guī)定選取爐膛出口煙溫Tl″，并計(jì)算出爐膛出口煙氣焓Il″；
B2設(shè)定爐膛的幾何特性系數(shù)M＝1.5，爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζ＝1；B3由于計(jì)算燃料量Bj(單位t/h)、爐膛有效發(fā)熱量Ql(單位大卡/公斤)、爐膛黑度al、黑體輻射系數(shù)σo＝4.9×10-8(大卡/米2時(shí)·K4)、計(jì)算爐膛水冷壁吸熱能力ψl0pj取常規(guī)值，這些鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)或結(jié)構(gòu)參數(shù)均為已知，將上述所有數(shù)值代入公式Fl=Bj(Ql-Il′′)alσ0MTl′′ζψl0pj]]>………………①即可計(jì)算爐膛水冷壁占有面積Fl的一個(gè)數(shù)值，B4將上述Fl的值代入公式β=ζψl0pjσ0alFl(αl′′m)BjVcp,]]>即可計(jì)算出綜合因素特征值β；式中的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)αl″、理論溫升m和理論燃燒溫度與爐膛出口煙溫之間的熱容量Vcp(單位大卡/公斤.℃)均為已知量。
B5將上述的β值代入公式M=S1(hdl+K1)S2(β+K2)S3-K3,]]>計(jì)算爐膛的幾何特性系數(shù)M；式中爐膛計(jì)算高度h已知，爐膛截面當(dāng)量直徑dl可以根據(jù)公式dl=4FU=4ab2(a+b)=2ab(a+b)]]>計(jì)算，其中a，b分別為爐膛的寬度和深度(米)，F(xiàn)＝ab為爐膛截面積，U＝2(a+b)為爐膛截面周長(zhǎng)。
對(duì)于煤爐S1＝-4.354+14.25αl″-12αl″2+3.131αl″3S2＝15.3-34.1αl″+26.04αl″2+6.594αl″3S3＝-2.552+6.348αl″-4.692αl″2+1.25αl″3K1＝-0.4；K2＝-1.35；K3＝-1.1對(duì)于油爐S1＝-3.588+11.33αl″-9.127αl″2+2.291αl″3S2＝6.045-10.92αl″+7.015αl″2+1.465αl″3S3＝-5.197+12.15αl″-8.9αl″2+2.222αl″3K1＝-0.4；K2＝-1.3；K3＝-1.0
B6若鍋爐為煤爐，將上述M值代入以下公式計(jì)算爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζζ=-59.8*(M0.25Tl′′T1)+274.7(M0.25Tl′′T1)2-440.9(M0.25Tl′′T1)3+303.4(M0.25Tl′′T1)4-76.5(M0.25Tl′′T1)5]]>若鍋爐為油爐，將上述M值代入以下公式計(jì)算爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζζ＝16.31-0.027*(M0.25Tl″)+1.608e-5(M0.25Tl″)2-3.25e-9(M0.25Tl″)3式中灰的變形溫度Tl(K)和自然常數(shù)e均為已知量。
B7將B5步驟中計(jì)算出的M和B6步驟中計(jì)算出的ζ代入公式①中，再次計(jì)算Fl；B8判斷本次Fl值與上一次計(jì)算出的Fl之間的差值是否小于允許值，如果否，利用本次Fl值重復(fù)步驟B4-B7；如果是，進(jìn)入步驟B9，停止計(jì)算，返回Fl值。此時(shí)的Fl值即為符合要求的爐膛水冷壁占有面積。
本發(fā)明的計(jì)算方法適用于電站鍋爐(蒸發(fā)量的容量等級(jí)130t/h～2000t/h的中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界及超超臨界壓力鍋爐)的爐膛傳熱計(jì)算。
誤差分析設(shè) 和 分別是出口煙溫的實(shí)際值與計(jì)算值(℃)，取隨機(jī)變量 由試驗(yàn)測(cè)量表明ξ服從N(0，σ)正態(tài)分布，如圖2所示，證實(shí)ξ純屬偶然誤差，并且|ξ|≤0.034的概率大于90％，說(shuō)明本方法考慮了影響傳熱的主要因素，計(jì)算的準(zhǔn)確性滿足工程計(jì)算誤差要求。
權(quán)利要求
1.一種解決電站鍋爐汽溫超溫或欠溫的受熱面計(jì)算方法，包括以下步驟1)根據(jù)規(guī)定選取爐膛出口煙溫Tl″，并計(jì)算出爐膛出口煙氣焓Il″；2)設(shè)定爐膛的幾何特性系數(shù)M的初始值和爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζ的初始值；3)根據(jù)公式Fl=Bj(Ql-Il′′)αlσ0MTl′′ζψl0pj...(1)]]>計(jì)算爐膛水冷壁占有面積Fl；式中Bj——計(jì)算燃料量(t/h)Ql——爐膛有效發(fā)熱量(大卡/公斤)Il″——爐膛出口煙氣焓(大卡/公斤)al——爐膛黑度σ0——黑體輻射系數(shù)4.9×10-8(大卡/米2時(shí)·K4)Tl″——爐膛出口煙溫(K)ζ——爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ψl0pj——計(jì)算爐膛水冷壁吸熱能力常規(guī)取值4)根據(jù)公式β=ζψl0pjσ0alFl(αl′′m)BjVcp]]>計(jì)算綜合因素特征值β；式中αl″——爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)m——理論溫升Vcp——在 區(qū)間內(nèi)的熱容量(大卡/公斤.℃)， 理論燃燒溫度， 爐膛出口煙溫(℃)5)根據(jù)公式M=S1(hdl+K1)S2(β+K2)S3-K3]]>計(jì)算爐膛的幾何特性系數(shù)M；式中h——爐膛計(jì)算高度dl——爐膛截面當(dāng)量直徑，dl=4FU=4ab2(a+b)=2ab(a+b)]]>其中a，b分別為爐膛的寬度和深度(米)，F(xiàn)＝ab為爐膛截面積，U＝2(a+b)為爐膛截面周長(zhǎng)對(duì)于煤爐S1＝-4.354+14.25αl″-12αl″2+3.131αl″3S2＝15.3-34.1αl″+26.04αl″2+6.594αl″3S3＝-2.552+6.348αl″-4.692αl″2+1.25αl″3K1＝-0.4；K2＝-1.35；K3＝-1.1對(duì)于油爐S1＝-3.588+11.33αl″-9.127αl″2+2.291αl″3S2＝6.045-10.92αl″+7.015αl″2+1.465αl″3S3＝-5.197+12.15αl″-8.9αl″2+2.222αl″3K1＝-0.4；K2＝-1.3；K3＝-1.06)若鍋爐為煤爐，根據(jù)以下公式計(jì)算爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζζ=-59.8*(M0.25Tl′′T1)+274.7(M0.25Tl′′T1)2-440.9(M0.25Tl′′T1)3+303.4(M0.25Tl′′T1)4-76.5(M0.25Tl′′T1)5]]>若鍋爐為油爐，則根據(jù)以下公式計(jì)算爐膛吸熱能力狀態(tài)特性系數(shù)ζζ＝16.31-0.027*(M0.25Tl″)+1.608e-5(M0.25Tl″)2-3.25e-9(M0.25Tl″)3式中Tl——灰的變形溫度(K)e為自然常數(shù)7)將步驟5)中計(jì)算出的M和步驟6)中計(jì)算出的ζ代入公式①中，再次計(jì)算Fl；8)判斷該Fl值與上一次計(jì)算出的Fl之間的差值是否小于允許值，如果否，重復(fù)步驟4)-7)；如果是，停止計(jì)算，此時(shí)的Fl值即為符合要求的爐膛水冷壁占有面積。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種解決電站鍋爐汽溫超溫或欠溫的受熱面計(jì)算方法，包括以下步驟根據(jù)選取的爐膛出口煙溫T
文檔編號(hào)F22B35/00GK101059238SQ200710093839
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者曹漢鼎, 顧恬, 林碧玉, 熊顯巍, 朱秀芬, 肖華, 陶麗, 朱智士, 李永德, 楊大衛(wèi), 周奎應(yīng), 劉恩生, 王興欽, 劉國(guó)棟, 吳萍, 胡興勝, 吳安 申請(qǐng)人:上海漢鼎環(huán)保技術(shù)工程有限公司