煤／气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法技术

本发明专利技术涉及蒸汽锅炉技术，尤其涉及煤和高炉煤气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法。本发明专利技术是以进口蒸汽温度、进口烟气温度和出口蒸汽温度为基准值进行计算，使出口蒸汽温度计算值与试验测量值的误差在规定范围内，得到传热系数的修正值，再代入热力计算公式得出煤／气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积，使锅炉热力分析过程中受热面的传热特性能够充分反映高炉煤气等气体燃料混烧量变化对其产生的影响，确保锅炉的传热系统与汽温特性能够满足设计需要，使锅炉在额定工况下能正常运行，提高了锅炉的安全性和经济性。可适用于大型煤／气混烧锅炉的热力特性的分析与诊断，也可以准确的确定锅炉的受热面改造方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蒸汽锅炉技术，尤其涉及煤和高炉煤气混烧锅炉对流 过热器和再热器受热面积确定方法。(二)
技术介绍
目前，国内外标准的热力分析方法都是针对常规的燃煤锅炉制定的，包括前苏联的标准以及美国的ASME标准等，这些热力分析方法 是根据大型电站锅炉设计导则与热力系统特性得出，是根据锅炉全烧 煤来界定的，即根据进口的烟气温度和进口蒸汽温度，通过计算得到 出口蒸汽温度，其中对流过热器、对流再热器受热面积的计算公式式中f——对流受热面传热面积，m、Q——对流受热面吸热量，KJ;K——原对流传热系数，KJ/(m2°c);△t——对流换热温差，°c。 但是对于既燃煤又燃高炉煤气的锅炉，特别是锅炉混烧比例较高的高 炉煤气(BFG)时，由于现有的方法中未充分考虑混烧气体燃料对锅 炉的影响，因此采用现在这些通用的热力分析方法计算煤/气混烧锅炉 的受热面面积会发生较大的偏差，导致锅炉设计或改造设计的不尽合 理，汽温特性恶化，使锅炉在额定工况下运行的汽温不能满足设计值 的要求，影响锅炉运行的安全性与经济性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器 受热面积确定方法，该方法通过对现有传热系数的修正，使锅炉在额 定工况下能正常运行，提高锅炉运行的安全性和经济性。 本专利技术是这样实现的 一种煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受 热面积确定方法，其步骤是-第1步，根据气体混烧量的变化，确定n个典型的试验工况后进行试验，获得各对流过热器、再热器主要受热面的进口、出口蒸汽温度和进口、出口烟气温度等参数；第2步，在工况m的条件下，针对某一受热面，按照热力分析方 法，根据该受热面已知的进口蒸汽温度、进口烟气温度值，计算得到 该受热面的出口蒸汽温度计算值，将该出口蒸汽温度计算值与第1步 中的试验测量数据比较后，存在一定的误差，通过假定合适的修正系 数Km '对传热系数进行修正，直到出口蒸汽温度计算值与第1步中试 验测量数据的误差在规定的范围内后，结束计算，获得在工况m下的传热系数修正系数Km';第3步，将n个工况获得的传热修正系数拟合成关于气体燃料燃 烧产物容积的函数，确定各个对流过热器、再热器受热面的传热系数 修正系数计算公式K' = f(Vq) (2) 式中K'——传热系数修正系数，Vq——气体燃料燃烧产物容积，KNm3/h; 第4步，确定对流过热器、对流再热器受热面积，其计算公式式中F——对流受热面传热面积，m2; Q^——对流受热面吸热量，KJ;K——原对流传热系数，KJ/(m2 °C);△t——对流换热温差，°c。本专利技术是通过对现有热力分析方法的改进，将传统的以进口烟气 温度和进口蒸汽温度为基准值进行计算，改成以进口蒸汽温度、进口烟 气温度和出口蒸汽温度为基准值进行计算，使出口蒸汽温度计算值与 试验测量值的误差在规定范围内，得到传热系数的修正值，再代入热力 计算公式得出煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积，弥补了现有热力分析方法没有充分考虑掺烧气体燃料对传热特性造成的影响， 使锅炉热力分析过程中受热面的传热特性能够充分反映高炉煤气等气 体燃料混烧量变化对其产生的影响，确保锅炉的传热系数与汽温特性 能够满足设计需要，使锅炉在额定工况下能正常运行，提高了锅炉运 行的安全性和经济性。可适用于大型煤/气混烧锅炉的热力特性的分析 与诊断，也可以准确的确定锅炉的受热面改造方案。(四) 附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。 图1为锅炉炉膛内受热面结构示意图；图2为某二级再热器的高炉煤气燃烧产物容积与传热系数修正系 数拟合曲线图；图3为某三级过热器的高炉煤气燃烧产物容积与传热系数修正系 数拟合曲线图；图4为煤/气混烧锅炉典型对流受热面布置示意图；图5为某钢厂煤/气混烧锅炉对流式二级再热器、三级过热器的受 热面改造方案实施示意图。图中l进口蒸汽温度，2出口蒸汽温度，3进口烟气温度，4出 口烟气温度，5对流过热器、再热器，6二级过热器，7三级过热器，8 二级再热器，9三级再热器，IO—级过热器，ll蒸发器，12省煤器， 13空气预热器，14原有的三级过热器受热面积，15增加的三级过热器 受热面积，16原有的二级再热器受热面积，17增加的二级再热器受热 面积。具体实施方式参见图l、图2、图3， 一种煤/气混烧锅炉对流过热器和再热器受 热面积确定方法，其步骤是第1步，根据气体混烧量的变化，确定n个典型的试验工况后进 行试验，获得各对流过热器、再热器主要受热面的进口、出口蒸汽温 度l、 2，进口、出口烟气温度3、 4参数； 第2步，在工况m的条件下，按照热力分析方法，如图1所示， 根据已知的进口蒸汽温度1和进口烟气温度3 ，通过假设校核得到出 口烟气温度，这里出口烟气温度4是下一个受热面的进口烟气温度3; 计算得到出口蒸汽温度2，将出口蒸汽温度2计算值与试验测量数据比 较后，假定合适的修正系数Kn/对传热系数进行修正，直到计算的出 口蒸汽温度2与第1步中出口蒸汽温度测量值的误差在规定的范围内 后，结束计算，获得在工况m下的传热系数修正系数Km '。例如表1、 表2所述，分别得到在高炉煤气混烧量为400、 300、 150、 0KNmVh 工况，即气体燃料燃烧产物容积为639.3、 479.5、 239.7、 OKNmVh下， 三级过热器、二级再热器的传热系数的修正系数。第3步，分别将各个受热面中n个工况获得的传热修正系数拟合 成气体燃料燃烧产物容积的函数，图2、图3给出了与表1、表2所对 应的拟合曲线图，确定各个对流过热器、再热器等受热面的传热系数 修正系数，计算公式如式(2)，该式表示传热系数修正系数是掺烧气 体燃料燃烧产物容积的函数。表1某二级再热器各工况修正系数确定参数表<table>table see original document page 7</column></row><table>表2某三级过热器各工况修正系数确定参数表<table>table see original document page 7</column></row><table>第4步，确定对流过热器、对流再热器受热面积，其计算公式如 式(3)。参见图4，本专利技术选取了锅炉中典型对流受热面进行了分析，该对流受热面包括对流过热器和再热器5，主要包括了一级过热器10、三 级过热器7、 二级再热器8和三级再热器9。具体确定锅炉受热面面积时，对于一个新的煤/气混烧锅炉，可根 据式(3)确定对流过热器和再热器受热面积。对于一个老锅炉的改造， 可选取一个代表锅炉汽温特性的过热蒸汽温度、再热蒸汽温度与设计 值具有较大偏差的典型工况为基准工况，利用式(3)，通过热力分析 计算得出过热蒸汽温度、再热蒸汽温度满足设计值时，合理的锅炉受 热面面积，并与原来锅炉的受热面积相比，需要增加或减少的面积， 再根据锅炉受热面的布置空间，分析锅炉受热面布置的合理性，选取 提出锅炉受热面的改造方式，得出优化的锅炉设计与技术改造的方案。实施例某钢厂3号煤/气混烧电站锅炉， 一般情况下，燃烧器上摆才能维 持汽温，若负荷较低、混烧高炉煤气(BFG)或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤／气混烧锅炉对流过热器和再热器受热面积确定方法，其步骤是：第１步，根据气体混烧量的变化，确定ｎ个典型的试验工况后进行试验，获得各对流过热器、再热器主要受热面的进口、出口蒸汽温度和进口、出口烟气温度等参数；第２步，在工况ｍ的条件下，针对某一受热面，按照热力分析方法，根据该受热面已知的进口蒸汽温度、进口烟气温度值，计算得到该受热面的出口蒸汽温度计算值，将该出口蒸汽温度计算值与第１步中的试验测量数据比较后，存在一定的误差，通过假定合适的修正系数Ｋ↓［ｍ］′对传热系数进行修正，直到出口蒸汽温度计算值与第１步中试验测量数据的误差在规定的范围内后，结束计算，获得在工况ｍ下的传热系数修正系数Ｋ↓［ｍ］′；第３步，将ｎ个工况获得的传热修正系数拟合成关于气体燃料燃烧产物容积的函数，确定各个对流过热器、再热器受热面的传热系数修正系数计算公式：Ｋ′＝ｆ（Ｖ↓［ｑ］）（２）式中：Ｋ′－传热系数修正系数，Ｖ↓［ｑ］－气体燃料燃烧产物容积，ＫＮｍ↑［３］／ｈ；第４步，确定对流过热器、对流再热器受热面积，其计算公式：Ｆ＝Ｑ／Ｋ′.Ｋ.△ｔｍ↑［２］（３）式中：Ｆ－对流受热面传热面积，ｍ↑［２］；Ｑ－对流受热面吸热量，ＫＪ；Ｋ－原对流传热系数，ＫＪ／（ｍ↑［２］.℃）；△ｔ－对流换热温差，℃。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘卫国，宗仰炜，顾立群，赵林凤，王文欢，任建兴，孙坚荣，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]