回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法技术

本发明专利技术提供了一种回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法，包括：沿气体流动方向和圆周方向，将回转式空预器离散化为多个传热微元；对各个传热微元建立能量守恒模型，通过所述能量守恒模型得到考虑携带漏风影响的回转式空预器温度分布；其中，所述回转式空预器温度分布包括：回转式空预器的金属壁温度分布、流经回转式空预器的气体温度分布；根据所述回转式空预器温度分布，实时估计所述回转式空预器的直接漏风流量。本发明专利技术可以实现在线监测回转式空预器漏风状况，通过对回转式空预器的一次风直接漏风和二次风直接漏风进行分离计算，从而有效提高直接漏风质量流量的估计精度。

Real-time Estimation of Direct Air Leakage Flow of Rotary Air Preheater

The invention provides a real-time estimation method for direct air leakage flow of rotary air preheater, which includes: discretizing the rotary air preheater into multiple heat transfer micro-elements along the direction of gas flow and circumference; establishing energy conservation model for each heat transfer micro-element, and obtaining the temperature distribution of rotary air preheater considering the influence of air leakage through the energy conservation model; The temperature distribution of rotary air preheater includes the metal wall temperature distribution of rotary air preheater and the gas temperature distribution flowing through the rotary air preheater. According to the temperature distribution of the rotary air preheater, the direct air leakage flow rate of the rotary air preheater is estimated in real time. The invention can realize on-line monitoring of air leakage status of rotary air preheater, separate calculation of primary air direct leakage and secondary air direct leakage of rotary air preheater, thereby effectively improving the estimation accuracy of direct air leakage mass flow.

【技术实现步骤摘要】
回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法
本专利技术涉及火力发电
，具体地，涉及回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法。
技术介绍
火力发电站为了利用烟气余热，在烟道尾部安装回转式空预器，以预加热进入炉膛的助燃空气。回转式空预器主要由外壳和转子组成，转子包括数以万计的蓄热元件，烟气和空气之间用密封隔板分隔为独立仓室。当转子缓慢旋转时，烟气和空气沿各自仓室逆向流经蓄热元件。蓄热元件在烟气侧吸热，空气侧放热，从而实现烟气向空气的传热。目前，绝大多数锅炉均采用三分仓回转式空预器(烟气仓、一次风仓、二次风仓)。回转式空预器的漏风分为携带漏风与直接漏风，携带漏风是指在回转式空预器的转子转动过程中，部分驻留在转子内部空间中的空气被携带到下一个分仓；直接漏风是指通过密封间隙漏入烟气侧的空气。其中，回转式空预器的直接漏风会造成以下后果：1)送风机、引风机电耗增大；2)进风量减少，燃烧不稳定，锅炉出力下降；3)排烟热损失增大，锅炉热效率降低。因此，空预器的直接漏风质量流量是机组运行的一项重要监控指标。经过对现有技术的检索，中国专利申请号201410080958.6，公开号103886188A，公开了一种基于压差的空预器漏风率的实时估计方法。该方法根据烟气侧与空气侧能量衡算计算瞬时总漏风质量流量，进而得到瞬时漏风面积。然后在日平均漏风面积的基础上，利用加权平均更新平均漏风面积。基于空气侧和烟气侧的压差和平均漏风面积，计算瞬时总漏风质量流量。但是，上述方法在计算烟气与空气的压差时，将一次风和二次风作为一个整体考虑，而直接漏风本质上是一次风直接漏风和二次风直接漏风之和，因此，其对直接漏风质量流量的估计精度不高。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法。根据本专利技术提供的回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法，可以包括：沿气体流动方向和圆周方向，将回转式空预器离散化为多个传热微元；对各个传热微元建立能量守恒模型，通过所述能量守恒模型得到考虑携带漏风影响的回转式空预器温度分布；其中，所述回转式空预器温度分布包括：回转式空预器的金属壁温度分布、流经回转式空预器的气体温度分布；根据所述回转式空预器温度分布，实时估计所述回转式空预器的直接漏风流量。可选地，在沿气体流动方向和圆周方向，将回转式空预器离散化为多个传热微元之前，还包括：从锅炉集控运行规程中获取回转式空预器的结构参数，所述结构参数包括：转子直径，转子在高温段、中温段、低温段的高度，在高温段、中温段、低温段内传热微元所用材料，一次风仓、二次风仓、烟气仓所占的角度；从分布式控制系统DCS的实时数据库中，获取给定时刻下所述回转式空预器的当前检测参数，所述当前检测参数包括：烟气入口温度、压力，烟气出口温度、压力，引风机烟气体积流量，一次风入口温度、压力，一次风出口温度、压力，进入磨煤机的一次风体积流量，二次风入口温度、压力，二次风出口温度、压力，送风机的二次风体积流量。可选地，对各个传热微元建立能量守恒模型，通过所述能量守恒模型得到考虑携带漏风影响的回转式空预器温度分布，包括：计算气体流经所述回转式空预器所需时间，计算公式如下：其中：Hap为回转式空预器高度，单位m；ugs为气体流速，单位m/s；tgs为气体流经所述回转式空预器所需时间，单位s；计算所述回转式空预器转子转过的角度，计算公式如下：其中：ω为回转式空预器转子的转动角速度，单位rad/s；βet为所述回转式空预器转子转过的角度，单位rad；计算携带漏风体积流量，计算公式如下：其中：Fpa为一次风出口的体积流量，单位m3/s；Npa为一次风仓沿圆周方向的离散化份数；βu,pa为一次风仓内一列传热微元对应角度，单位rad；Fpa,et为携带漏风体积流量，单位m3/s；流经烟气仓第一列传热微元的烟气体积流量的计算公式如下：其中：Ffg为烟气出口的体积流量，单位m3/s；Nfg为烟气仓沿圆周方向的离散化份数；βu,fg为烟气仓内一列传热微元对应角度，单位rad；Ffg,1为流经烟气仓第一列传热微元的烟气体积流量，单位m3/s；对于烟气仓内任意传热微元(i,j)，其中i、j分别是该传热微元所在行数和列数，若j≠1，则根据能量守恒关系，烟气在传热微元的进、出口的能量之差等于烟气与金属的对流换热量，即满足如下公式：其中：ρfg为烟气的密度，单位kg/m3；cfg为烟气的比热容，单位kJ/(kg·℃)；T'fg(i,j)和T”fg(i,j)分别是传热微元(i,j)的进、出口烟气温度，单位℃；αfg为烟气对流传热系数，kW/(m2·℃)；Aconv(i,j)为传热微元(i,j)的对流换热面积，单位m2；Tm(i,j)和Tm(i,j+1)分别为传热微元(i,j)左侧金属壁温度、右侧金属壁温度，单位℃；若j＝1，则所述传热微元位于烟气仓内的第一列，根据能量守恒关系，满足如下公式：其中：T’fg(i,1)为传热微元(i,1)的进口烟气温度，单位℃；T”fg(i,1)为传热微元(i,1)的出口烟气温度，单位℃；ρpa为一次风的密度，单位kg/m3；cpa为一次风的比热容，单位kJ/(kg·℃)；T'pa(i,1)和T”pa(i,1)分别为传热微元(i,1)进、出口一次风温度，单位℃；Aconv(i,1)为传热微元(i,1)的对流换热面积，单位m2；Tm(i,1)和Tm(i,2)为传热微元(i,1)左侧金属壁温度、右侧金属壁温度，单位℃；αpa为一次风对流传热系数，单位kW/(m2·℃)。可选地，根据所述回转式空预器温度分布，实时估计所述回转式空预器的直接漏风流量，包括：根据一次风的质量守恒和能量守恒，实时估计一次风直接漏风质量流量，一次风质量和能量稳态平衡关系为：D”pa＝D'pa-DlpQ”pa＝Q'pa+Qpm-Qlp其中，D”pa为回转式空预器出口一次风的质量流量，单位kg/s；D'pa为回转式空预器入口一次风的质量流量，单位kg/s；Dlp为回转式空预器一次风直接漏风的质量流量，单位kg/s；Q”pa为回转式空预器出口一次风热量，单位kW；Q'pa为回转式空预器入口一次风热量，单位kW；Qpm为一次风与金属壁换热量，单位kW；Qlp为一次风直接漏风的热量；其中：Q”pa＝D”pah”pa＝(D'pa-Dlp)h”paQ'pa＝D'pah'pa其中：h”pa为回转式空预器出口一次风的比焓，单位kJ/kg；h'pa为回转式空预器入口一次风的比焓，单位kJ/kg；αpa为一次风对流传热系数，单位kW/(m2·℃)；T'pa(i,j)和T”pa(i,j)分别是传热微元(i,j)进、出口处的一次风温度，单位℃；M是回转式空预器沿烟气流动方向离散化的份数；由于转子的蘑菇状变形，直接漏风主要发生在空预器的热端和冷端：Dlp＝Dlp,h+Dlp,c其中，Dlp,h,Dlp,c分别为回转式空预器热端和冷端的一次风直接漏风质量流量，kg/s；则Qlp的计算公式如下：Qlp＝Dlp,hh”pa+Dlp,ch'pa其中，Dlp,h和Dlp,c通过求解如下目标函数的最优化问题得到，令其中：J1为辨识Dlp,h和Dlp,c的目标函数；根据二次风的质量守恒和能量守恒，实时估计二次风直接漏风质量流量，二次风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法，其特征在于，包括：沿气体流动方向和圆周方向，将回转式空预器离散化为多个传热微元；对各个传热微元建立能量守恒模型，通过所述能量守恒模型得到考虑携带漏风影响的回转式空预器温度分布；其中，所述回转式空预器温度分布包括：回转式空预器的金属壁温度分布、流经回转式空预器的气体温度分布；根据所述回转式空预器温度分布，实时估计所述回转式空预器的直接漏风流量。

【技术特征摘要】
1.一种回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法，其特征在于，包括：沿气体流动方向和圆周方向，将回转式空预器离散化为多个传热微元；对各个传热微元建立能量守恒模型，通过所述能量守恒模型得到考虑携带漏风影响的回转式空预器温度分布；其中，所述回转式空预器温度分布包括：回转式空预器的金属壁温度分布、流经回转式空预器的气体温度分布；根据所述回转式空预器温度分布，实时估计所述回转式空预器的直接漏风流量。2.根据权利要求1所述的回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法，其特征在于，在沿气体流动方向和圆周方向，将回转式空预器离散化为多个传热微元之前，还包括：从锅炉集控运行规程中获取回转式空预器的结构参数，所述结构参数包括：转子直径，转子在高温段、中温段、低温段的高度，在高温段、中温段、低温段内传热微元所用材料，一次风仓、二次风仓、烟气仓所占的角度；从分布式控制系统DCS的实时数据库中，获取给定时刻下所述回转式空预器的当前检测参数，所述当前检测参数包括：烟气入口温度、压力，烟气出口温度、压力，引风机烟气体积流量，一次风入口温度、压力，一次风出口温度、压力，进入磨煤机的一次风体积流量，二次风入口温度、压力，二次风出口温度、压力，送风机的二次风体积流量。3.根据权利要求2所述的回转式空预器直接漏风流量的实时估计方法，其特征在于，对各个传热微元建立能量守恒模型，通过所述能量守恒模型得到考虑携带漏风影响的回转式空预器温度分布，包括：计算气体流经所述回转式空预器所需时间，计算公式如下：其中：Hap为回转式空预器高度，单位m；ugs为气体流速，单位m/s；tgs为气体流经所述回转式空预器所需时间，单位s；计算所述回转式空预器转子转过的角度，计算公式如下：其中：ω为回转式空预器转子的转动角速度，单位rad/s；βet为所述回转式空预器转子转过的角度，单位rad；计算携带漏风体积流量，计算公式如下：其中：Fpa为一次风出口的体积流量，单位m3/s；Npa为一次风仓沿圆周方向的离散化份数；βu,pa为一次风仓内一列传热微元对应角度，单位rad；Fpa,et为携带漏风体积流量，单位m3/s；流经烟气仓第一列传热微元的烟气体积流量的计算公式如下：其中：Ffg为烟气出口的体积流量，单位m3/s；Nfg为烟气仓沿圆周方向的离散化份数；βu,fg为烟气仓内一列传热微元对应角度，单位rad；Ffg,1为流经烟气仓第一列传热微元的烟气体积流量，单位m3/s；对于烟气仓内任意传热微元(i,j)，其中i、j分别是该传热微元所在行数和列数，若j≠1，则根据能量守恒关系，烟气在传热微元的进、出口的能量之差等于烟气与金属的对流换热量，即满足如下公式：其中：ρfg为烟气的密度，单位kg/m3；cfg为烟气的比热容，单位kJ/(kg·℃)；T'fg(i,j)和T”fg(i,j)分别是传热微元(i,j)的进、出口烟气温度，单位℃；αfg为烟气对流传热系数，kW/(m2·℃)；Aconv(i,j)为传热微元(i,j)的对流换热面积，单位m2；Tm(i,j)和Tm(i,j+1)分别为传热微元(i,j)左侧金属壁温度、右侧金属壁温度，单位℃；若j＝1，则所述传热微元位于烟气仓内的第一列，根据能量守恒关系，满足如下公式：其中：T'fg(i,1)为传热微元(i,1)的进口烟气温度，单位℃；T'fg(i,1)为传热微元(i,1)的出口烟气温度，单位℃；ρpa为一次风的密度，单位kg/m3；cpa为一次风的比热容，单位kJ/(kg·℃)；T'pa(i,1)和T”pa(i,1)分别为传热微元(i,1)进、出口一次风温度，单位℃；Aconv(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，袁景淇，左鹏，葛思晨，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31