【技术实现步骤摘要】
一种给水温度变化对直流锅炉排烟温度的修正方法
本专利技术涉及热力设备性能状态监测与诊断领域，具体涉及一种给水温度变化对直流锅炉排烟温度的修正方法。
技术介绍
给水温度和排烟温度是反映电厂运行经济性的两项重要技术参数。锅炉负荷及蒸汽参数一定时，给水温度变化引起锅炉燃料量和送风量变化，并影响锅炉的燃烧和传热，最终使锅炉排烟温度发生变化。在锅炉的实际生产运行中，当给水温度发生变化时，必然会引起锅炉排烟温度和锅炉效率的变化。因此，在进行新上锅炉的性能保证验收试验和锅炉大修前后的锅炉热效率试验时，都需要将实际运行给水温度修正到设计或保证条件下的给水温度，进而得到修正后的锅炉排烟温度和锅炉热效率，以便将修正后的锅炉热效率和设计条件下的锅炉热效率进行对比，进而诊断引起锅炉能效下降的原因和部位。目前，给水温度变化对锅炉排烟温度的修正计算公式一般都采用我国国家标准《电站锅炉性能试验规程GB/T10184-2015》和美国锅炉性能试验标准《ASMEPTC4-2008锅炉性能试验规程》及《ASMEPTC4.3-1968空气预热器性能试验规程》中的修正计算公式进行。其中，我国国家标准《电...
【技术保护点】
1.一种给水温度变化对直流锅炉排烟温度的修正方法，其特征在于，它包括内容有：(a)设计基准参数和运行参数输入环节：该环节主要通过基准参数的输入和当下运行参数的输入来满足给水温度变化后相应运行参数的计算，由于基准参数和运行结构参数是决定燃料量变化的重要参数，而负荷不同，基准参数和运行结构参数的差异较大，因此，输入的基准参数和运行结构参数必须是当下负荷的运行参数，实际计算中也可取不同负荷下设计参数作为基准参数进行输入；所述基准参数包括：燃料量，热空气温度、空气预热器进口烟温、给水温度、流经空气预热器的空气流量、流经空气预热器的烟气流量、空气预热器烟气比热、空气预热器空气比热、排...
【技术特征摘要】
1.一种给水温度变化对直流锅炉排烟温度的修正方法，其特征在于，它包括内容有：(a)设计基准参数和运行参数输入环节：该环节主要通过基准参数的输入和当下运行参数的输入来满足给水温度变化后相应运行参数的计算，由于基准参数和运行结构参数是决定燃料量变化的重要参数，而负荷不同，基准参数和运行结构参数的差异较大，因此，输入的基准参数和运行结构参数必须是当下负荷的运行参数，实际计算中也可取不同负荷下设计参数作为基准参数进行输入；所述基准参数包括：燃料量，热空气温度、空气预热器进口烟温、给水温度、流经空气预热器的空气流量、流经空气预热器的烟气流量、空气预热器烟气比热、空气预热器空气比热、排烟温度、炉膛出口烟温、空气预热器烟气侧换热效率、流经省煤器的烟气流量、省煤器烟气比热、给水比热、省煤器出口水温、省煤器进口烟温、省煤器烟气侧换热效率；所述运行和结构参数包括：环境冷风温度、炉渣温度、炉膛散热表面积、飞灰份额、炉渣份额、给水流量、保热系数、煤质成分、固体不完全燃烧热损失、低温再热器入口蒸汽温度、空气预热器传热面积、省煤器传热面积、磨煤机碾磨过程中能量转化系数、制粉系统单位电耗、炉膛漏风系数、制粉系统漏风系数、炉膛出口过量空气系数、空气预热器空气侧出口的过量空气系数及省煤器出口水压力、省煤器烟气辐射传热系数、省煤器管子外径、省煤器烟气流通截面积、回转式空气预热器烟气受热面份额、回转式空气预热器空气受热面份额、回转式空气预热器当量直径；(b)给水温度变化后空气预热器出口热风温度的计算：给水温度改变引起锅炉的燃料量发生变化，在炉膛出口过量空气系数不变情况下，将引起空气预热器的空气流量和烟气流量发生变化，由空气预热器能量平衡方程得：式中：trk为空气预热器出口热风温度，计算中为先估计后校正，℃；ηky为空气预热器烟气侧换热效率；为系统保热系数；为空气预热器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为空气预热器空气侧进出口平均过量空气系数下空气质量流量，kg·h-1；θ′ky为空气预热器进口烟温，℃；为空气预热器进出口平均温度下的空气比热，kJ·(kg·℃)-1；为空气预热器进出口平均温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；t0为空气预热器进口冷风温度，即为环境冷风温度，℃；逆流布置的空气预热器烟气侧换热效率为：其中式中：ηky为空气预热器烟气侧换热效率；Kky为空气预热器传热系数，W·(m2·℃)-1；Aky为空气预热器传热面积，m2；为空气预热器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为空气预热器空气侧进出口平均过量空气系数下空气质量流量，kg·h-1；θ′ky为空气预热器进口烟温，℃；为空气预热器进出口平均温度下的空气比热，kJ·(kg·℃)-1；为空气预热器进出口平均温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；t0为空气预热器进口冷风温度，即为环境冷风温度，℃；θpy为锅炉排烟温度，℃；按照微分偏差理论，给水温度变化引起空气预热器出口热风温度的变化量为：式中：为给水温度变化引起空气预热器出口热风温度的变化量，℃；tfw为锅炉给水温度，℃；trk为空气预热器出口热风温度，计算中为先估计后校正，℃；ηky为空气预热器烟气侧换热效率；为空气预热器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为空气预热器空气侧进出口平均过量空气系数下空气质量流量，kg·h-1；Δtfw为给水温度的变化量，℃，tfw1为变化后的给水温度，为基准给水温度；流经空气预热器的烟气烟气量可表示为：式中：为空气预热器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为通过空气预热器的平均烟气容积，m3·kg-1；为通过空气预热器平均温度下的烟气密度，kg·(m3)-1；B为锅炉燃煤消耗量，计算中为先估计后校正，kg·h-1；q4为机械不完全燃烧热损失；由公式(1)和公式(4)得到公式(3)中第1项变化分量，即空气预热器烟气量变化引起空气预热器出口热空气温度变化量为：式中：为空气预热器烟气量变化引起空气预热器出口热空气温度变化量，℃；为通过空气预热器的平均烟气容积，m3·kg-1；为通过空气预热器平均温度下的烟气密度，kg·(m3)-1；角标为计算中取基准值的相应参数，trk为空气预热器出口热风温度，计算中为先估计后校正，℃；ηky为空气预热器烟气侧换热效率；为系统保热系数；为空气预热器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为空气预热器空气侧进出口平均过量空气系数下空气质量流量，kg·h-1；θθky为空气预热器进口烟温，℃；为空气预热器进出口平均温度下的空气比热，kJ·(kg·℃)-1；为空气预热器进出口平均温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；t0为空气预热器进口冷风温度，℃；为考虑机械不完全燃烧损失的修正系数Δtfw为给水温度的变化量，℃；ΔB为给水温度引起的燃料量的变化量，kg·h-1，即ΔB＝B1-B0，其中，B1为给水温度变化后的燃料量，计算中为先估计后校正，B0为基准燃料量；t0为空气预热器进口冷风温度，℃；空气预热器进口烟温变化量为：式中：Δθ′ky为给水温度变化引起空气预热器进口烟温的变化量，℃；θ′sm1为给水温度变化后的省煤器进口烟温，℃；tfw1为变化后的给水温度，℃；ηsm1为给水温度变化后的省煤器烟气侧换热效率；为空气预热器基准入口烟气温度，℃；由公式(1)和公式(6)得到公式(3)中第2项变化分量，即空气预热器入口烟气温度变化引起空气预热器出口热空气温度变化量为：式中：为空气预热器入口烟气温度变化引起空气预热器出口热空气温度变化量，℃；tfw为锅炉给水温度，℃；trk为空气预热器出口热风温度，计算中为先估计后校正，℃；θ′ky为空气预热器进口烟温，℃；ηky为空气预热器烟气侧换热效率；为系统保热系数；为空气预热器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为空气预热器空气侧进出口平均过量空气系数下空气质量流量，kg·h-1；为空气预热器进出口平均温度下的空气比热，kJ·(kg·℃)-1；为空气预热器进出口平均温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；Δθ′ky为给水温度变化引起空气预热器进口烟温的变化量，℃；由公式(1)和公式(2)得到公式(3)中第3项变化分量，空气预热器烟气侧换热效率变化引起空气预热器出口热空气温度变化量为：式中：为空气预热器烟气侧换热效率变化引起空气预热器出口热空气温度变化量，℃；tfw为锅炉给水温度，℃；trk为空气预热器出口热风温度，计算中为先估计后校正，℃；Δtfw为给水温度的变化量，℃；θ′ky为空气预热器进口烟温，℃；ηky为空气预热器烟气侧换热效率；为系统保热系数；为空气预热器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为空气预热器空气侧进出口平均过量空气系数下空气质量流量，kg·h-1；为空气预热器进出口平均温度下的空气比热，kJ·(kg·℃)-1；为空气预热器进出口平均温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；Δηky为为给水温度变化前后空气预热器烟气侧换热效率之差，即Δηky＝ηky1-ηky，ηky1为给水温度变化后的空气预热器烟气侧换热效率，ηky为给水温度变化前的空气预热器烟气侧换热效率；t0为空气预热器进口冷风温度，℃；流经空气预热器的空气质量流量为：式中：qm(kq)为流经空气预热器的空气质量流量，kg/s；为空气预热器空气侧平均过量空气系数；V0为理论空气量，m3·kg-1；B为锅炉燃煤消耗量，计算中为先估计后校正，kg·h-1；q4为机械不完全燃烧热损失；由公式(1)和公式(9)得到公式(3)中第4项变化分量，即空气预热器空气流量变化引起空气预热器出口热空气温度变化量为：式中：为空气预热器空气流量变化引起空气预热器出口热空气温度变化量，℃；tfw为锅炉给水温度，℃；trk为空气预热器出口热风温度，计算中为先估计后校正，℃；Δtfw为给水温度的变化量，℃；θ′ky为空气预热器进口烟温，℃；ηky为空气预热器烟气侧换热效率；为系统保热系数；为空气预热器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为空气预热器空气侧进出口平均过量空气系数下空气质量流量，kg·h-1；为空气预热器进出口平均温度下的空气比热，kJ·(kg·℃)-1；为空气预热器进出口平均温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；为为给水温度变化引起空气预热器空气流量的变化值，kg·h-1；为考虑机械不完全燃烧损失的修正系数为空气预热器空气侧平均过量空气系数；V0为理论空气量，m3·kg-1；B为锅炉燃煤消耗量，kg·h-1；ΔB为燃料量的变化量，kg·h-1；t0为空气预热器进口冷风温度，即环境冷风温度，℃；变化后的空气预热器出口热空气温度为：式中：trk1为给水温度变化后的空气预热器出口热空气温度，℃；为基准空气预热器出口空气温度，℃；为给水温度变化引起空气预热器出口热空气温度的变化量，℃；(c)给水温度变化后省煤器出口水温的计算：给水温度变化后，引起省煤器传热特性改变，导致省煤器出口水温变化，省煤器能量平衡方程为：式中：tsmc为省煤器出口水温，℃；为系统保热系数；ηsm为省煤器烟气侧换热效率；θ′sm为省煤器进口烟气温度，℃；qm(gs)为省煤器给水质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口水平均温度下给水比热，kJ·(kg·℃)-1；为省煤器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口平均烟气温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；tfw为锅炉给水温度，℃；其中，省煤器的烟气侧换热效率为：其中式中：ηsm为省煤器烟气侧换热效率；θ′sm为省煤器进口烟气温度，℃；Ksm为省煤器传热系数，kW·(m2·℃)-1；Asm为省煤器传热面积，m2；qm(gs)为省煤器给水质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口水平均温度下给水比热，kJ·(kg·℃)-1；为省煤器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口平均烟气温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；θ′ky为空气预热器进口烟温，℃；tfw为锅炉给水温度，℃；依据微分偏差理论，由公式(10)得到锅炉给水温度变化引起省煤器出口水温变化量为：式中：为给水温度变化引起省煤器出口水温度的变化量，℃；tsmc为省煤器出口水温，℃；Δtfw为给水温度的变化量，℃；为省煤器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；ηsm为省煤器烟气侧换热效率；θ′sm为省煤器进口烟气温度，℃；tfw为锅炉给水温度，℃；其中，由公式(12)得到公式(14)中的第1项变化分量，即给水温度变化直接引起省煤器出口水温变化量为：式中：为给水温度变化直接引起省煤器出口水温度的变化量，℃；tsmc为省煤器出口水温，℃；Δtfw为给水温度的变化量，℃；为省煤器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；ηsm为省煤器烟气侧换热效率；为省煤器进出口平均烟气温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；qm(gs)为省煤器给水质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口水平均温度下给水比热，kJ·(kg·℃)-1；为系统保热系数；式中：为通过省煤器的平均烟气容积，m3·kg-1；为通过省煤器的平均温度下的烟气密度，kg·m-3；B为锅炉燃煤消耗量，计算中为先估计后校正，kg·h-1；q4为机械不完全燃烧热损失；由公式(12)和公式(16)可得到公式(14)中第2项变化分量，即给水温度变化导致省煤器烟气量变化，引起省煤器出口水温变化量为：式中：为给水温度变化导致省煤器烟气量变化，引起省煤器出口水温的变化量，℃；为通过省煤器的平均烟气容积，m3·kg-1；为通过省煤器的平均温度下的烟气密度，kg·m-3；tsmc为省煤器出口水温，℃；Δtfw为给水温度的变化量，℃；为省煤器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；ηsm为省煤器烟气侧换热效率；为省煤器进出口平均烟气温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；qm(gs)为省煤器给水质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口水平均温度下给水比热，kJ·(kg·℃)-1；为系统保热系数；θ′sm为省煤器进口烟气温度，℃；ΔB为燃料量的变化量，kg·h-1；为考虑机械不完全燃烧损失的修正系数给水温度变化后，定义从炉膛出口到省煤器入口的烟气侧换热效率，并近似认为从炉膛出口到省煤器入口的烟气侧换热效率不变，得到省煤器入口烟气温度变化量为：式中：Δθ′sm为省煤器入口烟气温度变化量，℃；为基准省煤器入口烟气温度，℃；为基准炉膛出口烟温，℃；为给水温度变化后炉膛出口烟温，℃；给水温度变化后的炉膛出口烟温计算中为先估计后校正，tdzr为低温再热器入口蒸汽温度，℃；炉膛出口烟温的计算依据我国锅炉机组热力计算标准中规定的方法进行计算，式中：为给水温度变化后炉膛出口烟温，℃；Ta为理论燃烧温度，℃，Ta＝Qar.net(1-(q3+q6)/(100-q4))；σo为波尔滋蔓常数，σo＝5.67×10-11，kW·(m2·K4)-1；a1为炉膛黑度；φ为水冷壁热有效系数；F1为水冷壁换热面积，m2；q3为气体未完全燃烧热损失，该值较小，可取0；q6为灰渣物理热损失，该值较小，可取0；为系统保热系数；B为锅炉燃煤消耗量，计算中先估后校正，kg·h-1；为水冷从炉膛出口烟温至理论燃烧温度的平均热容量,kJ·(kg·℃)-1；为考虑机械不完全燃烧损失的修正系数；M为火焰中心位置修正系数，M＝A-B(Xb+Δx)，Xb为燃烧器布置高度和炉膛高度比值；Δx为火焰最高点温度相对位置修正值，对于燃烧器前后墙对冲布置，Δx＝0.05，对于四角切圆燃烧方式，Δx＝0；对于烟煤和褐煤，A＝0.59,B＝0.5，对于无烟煤和贫煤，A＝0.56,B＝0.5；由公式(12)和公式(18)得到公式(14)中第3项变化分量，即给水温度变化导致省煤器入口烟气温度变化，进而引起省煤器出口水温变化量为：式中：为给水温度变化导致省煤器入口烟气温度变化，进而引起省煤器出口水温变化量，℃；tsmc为省煤器出口水温，℃；Δtfw为给水温度的变化量，℃；为省煤器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；ηsm为省煤器烟气侧换热效率；为省煤器进出口平均烟气温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；qm(gs)为省煤器给水质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口水平均温度下给水比热，kJ·(kg·℃)-1；为系统保热系数；θ′sm为省煤器进口烟气温度，℃；Δθ′sm为省煤器入口烟气温度变化量，℃；由公式(12)和公式(13)得到公式(14)中第4项变化分量，即由省煤器烟气侧换热效率变化引起省煤器出口水温变化量为：式中：为由省煤器烟气侧换热效率变化引起省煤器出口水温变化量，℃；为省煤器烟气侧进出口平均过量空气系数下的烟气质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口平均烟气温度下的烟气比热，kJ·(kg·℃)-1；qm(gs)为省煤器给水质量流量，kg·h-1；为省煤器进出口水平均温度下给水比热，kJ·(kg·℃)-1；为系统保热系数；θ′sm为省煤器进口烟气温度，℃；tfw为锅炉给水温度，℃；Δηsm为给水温度变化前后省煤器烟气侧换热效率之差，即ηsm1为给水温度变化后的省煤器烟气侧换热效率，为基准省煤器烟气侧换热效率；给水温度变化后的省煤器出口水温度为：式中：tsmc1为给水温度变化后省煤器出口水温，℃；为给水温度变化引起省煤器出口水温度的变化量，℃；为基准省煤器出口水温度，℃；(d)炉膛热平衡：锅炉炉膛为一开口热力系统，稳定工况下，给水温度变化后，锅炉炉膛热平衡关系为：式中：Qrl为送入炉膛的燃料总热量，kJ·h-1；Qwl为进入炉膛的燃料物理显热，kJ·h-1；Qrk为空气预热器出口热空气带入炉膛的热量，kJ·h-1；Qlk为漏入炉膛冷空气携带的热量，kJ·h-1；Qj为由磨煤部件机械能转化带入炉膛的热量，kJ·h-1；Qyq为炉膛出口烟气带出的热量，kJ·h-1；Qhz为炉膛飞灰和大渣带出的热量，kJ·h-1；Qf为炉膛内工质辐射吸收热量，kJ·h-1；Qsr为炉膛散热损失热量，kJ·h-1；为未燃烧掉的碳颗粒带出炉膛的热量，kJ·h-1；1)锅炉炉膛输入热量送入炉膛的燃料总热量为：式中：Qrl为送入炉膛的燃料总热量，kJ·h-1；B为锅炉燃煤消耗量，计算中先估后校正，kg·h-1；Qar.gr为煤种收到基高位发热量，kJ·kg-1；为考虑机械不完全燃烧损失的修正系数锅炉同一负荷下稳定运行中q4变化较小，可取常数；进入炉膛的燃料物理显热为：Qwl＝Bcp.artr(25)式中：Qwl为进入炉膛的燃料物理显热，kJ·h-1；B为锅炉燃煤消耗量，计算中先估后校正，kg·h-1；cp.ar为煤收到基定压比热容，kJ·(kg·℃...
【专利技术属性】
技术研发人员：王艳红，曹丽华，张毅，姜铁骝，李博，胡鹏飞，潘同洋，李琪，李盼，司和勇，王占洲，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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