一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法技术

本发明专利技术一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法，包括：步骤1，开展余热锅炉过热器变工况效能计算；步骤2，将过热器效能计算所取边界参数、总体传热系数相对于基准工况(设计工况)相关参数的变化量训练套索回归算法，构建变工况下总体传热系数简化计算模型；步骤3，将过热器水力计算所取边界参数、水侧压损相对于基准工况(设计工况)相关参数的变化量训练套索回归算法，构建变工况下水侧压损的简化计算模型；步骤4，基于余热锅炉效能计算的边界参数，总体传热系数、水侧压损的简化计算模型，开展过热器效能计算，输出过热器出口蒸汽温度和压力。本发明专利技术无需进行复杂、繁琐的迭代计算，可简便且准确的进行余热锅炉过热器变工况效能计算。算。算。

【技术实现步骤摘要】
一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法


[0001]本专利技术属于燃气
‑
蒸汽联合循环机组领域，具体涉及一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法，

技术介绍

[0002]余热锅炉是燃气
‑
蒸汽联合循环机组中一个重要的换热设备，它回收燃气轮机的排气余热，加热汽轮机系统的给水，产生高温高压的水蒸汽送至汽轮机中做功。根据余热锅炉产生蒸汽的压力等级数量，余热锅炉一般可分作单压、双压、三压及三压再热型余热锅炉。目前在燃气
‑
蒸汽联合循环机组领域中较为广泛应用的为双压及三压再热型余热锅炉。
[0003]根据燃气
‑
蒸汽联合循环机组的运行特点，余热锅炉的进口烟气温度、流量和组分受到燃气轮机变工况运行的影响，一直处于变化状态；余热锅炉的给水则受到凝汽器背压、汽轮机轴封泄露等参数的影响；凝汽器背压由于受到环境温度的影响也处于变化状态；综上，余热锅炉时常处于变工况运行状态。因此，开展余热锅炉的变工况效能研究，开发余热锅炉变工况效能计算方法是开展余热锅炉乃至联合循环机组的变工况效能分析、在线效能监测等必须开展的先期工作。
[0004]余热锅炉包括省煤器、蒸发器和过热器。对于燃气
‑
蒸汽联合循环机组领域中较为广泛应用的为双压及三压再热型余热锅炉，其过热器部分也可分作高压过热器、再热器(如为三压再热型)、中压过热器、低压过热器。根据传统的余热锅炉过热器变工况效能计算方法，需经过复杂、繁琐的热力及水力计算，因此传统的过热器变工况效能计算方法并不适用于余热锅炉乃至联合循环机组的在线效能监测等，因此开发一种可用于快速、简便以及准确的进行余热锅炉过热器变工况效能计算的方法对于开展余热锅炉乃至联合循环的效能在线监测、诊断均有重要意义。
[0005]斯坦福大学统计学教授Robert Tibshirani于1996年基于Leo Breiman的非负参数推断(Nonnegative Garrote,NNG)提出了套索回归算法。它是是一种同时进行特征筛选和正则化的回归分析方法，旨在增强统计模型的预测准确性和可解释性。套索回归通过强制让回归系数绝对值之和小于某固定值，即强制一些回归系数变为0，有效地选择了不包括这些回归系数对应的协变量的更简单的模型，因此应用十分广泛。基于传统的余热锅炉过热器变工况效能计算结果，对套索回归算法进行训练，并基于套索回归算法计算结果确定各边界影响参数与变工况下余热锅炉过热器总体换热系数、水侧阻力的简化计算关系式，建立余热锅炉过热器变工况效能计算的简化计算模型，可用于余热锅炉乃至联合循环机组的在线效能监测、诊断等。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：针对传统的余热锅炉过热器变工况效能计算方法中，需经过复杂、繁琐的热力及水力计算，其中热力计算需通过复杂的迭代计算得到烟气侧和水侧换热系数后再计算总体换热系数，水力计算又需要基于热力计算结果确定过热器水
侧压损。由于过热器变工况效能计算过程中，热力计算过程和水力计算过程相互耦合、使得整个计算过程更加繁琐。本专利技术提出一种建立余热锅炉过热器变工况效能计算的简化计算方法。该简化方法无需进行复杂、繁琐的迭代计算，可快速、简便且准确的进行余热锅炉过热器变工况效能计算。
[0007]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0008]一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，在余热锅炉过热器的边界参数的变化范围内开展余热锅炉过热器变工况效能计算，获得一系列的效能计算结果；
[0010]步骤2，取余热锅炉过热器设计工况下的效能计算结果作为基准工况，将步骤1余热锅炉过热器变工况效能计算时，过热器热力计算所取边界参数相对于基准工况边界参数的变化量并进行对数变换后作为套索回归算法的特征，余热锅炉过热器变工况效能结果中的总体传热系数相对于基准工况传热系数的变化量并进行对数变换后作为套索回归算法的预测结果；将套索回归算法的特征与预测结果组合为套索回归算法的数据集，并将数据集分作训练集与测试集，开展套索回归算法的训练，并基于训练结果构建余热锅炉过热器变工况下总体传热系数简化计算模型；
[0011]步骤3，取余热锅炉过热器设计工况下的效能计算结果作为基准工况，将步骤1余热锅炉过热器变工况效能计算时，过热器水力计算所取边界参数相对于基准工况边界参数的变化量并进行对数变换后作为套索回归算法的特征，余热锅炉过热器变工况效能结果中的水侧压损相对于基准工况传热系数的变化量并进行对数变换后作为套索回归算法的预测结果；将套索回归算法的特征与预测结果组合为套索回归算法的数据集，并将数据集分作训练集与测试集，开展套索回归算法的训练，并基于训练结果构建余热锅炉过热器变工况下水侧压损的简化计算模型；
[0012]步骤4，基于余热锅炉效能计算的边界参数，并假设过热器出口的蒸汽温度T
w2a
、压力P
w2a
，并依托步骤3确定的过热器变工况下水侧压损的简化计算模型开展水力计算，计算得到过热器出口蒸汽压力P
w2b
；如果P
w2a
与P
w2b
不相等，则重新调整过热器出口的蒸汽压力，直至P
w2a
与P
w2b
相等；待P
w2a
与P
w2b
相等后，依托步骤2确定的过热器变工况下总体换热系数的简化计算模型计算得到总体传热系数，并计算得到过热器出口烟气温度T
g2a
，同时针对过热器根据热量平衡的原则计算得到过热器出口烟气温度T
g2b
；如果T
g2a
与T
g2b
不相等，则重新调整过热器出口的蒸汽温度，直至T
g2a
与T
g2b
相等；待T
g2a
与T
g2b
相等后，则完成过热器效能计算，输出过热器出口蒸汽温度和压力。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，步骤1中，影响余热锅炉过热器变工况热力性能的边界参数，为
[0014]U＝f1(W
g
,cp
g
,v
g
,km
g
,W
w
,cp
w
,v
w
,km
w
)
[0015]式中：U为过热器总体传热系数，W/K；W
g
为烟气侧流量，kg/s；cp
g
为烟气侧比热，J/kg/K；v
g
为烟气侧粘度，Pa.s；km
g
为烟气侧导热系数，W/m/K；W
w
为水侧流量，kg/s；cp
w
为水侧比热，J/kg/K；v
w
为水侧粘度，Pa.s；km
w
为水侧导热系数，W/m/K。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，步骤2中，将余本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在余热锅炉过热器的边界参数的变化范围内开展余热锅炉过热器变工况效能计算，获得一系列的效能计算结果；步骤2，取余热锅炉过热器设计工况下的效能计算结果作为基准工况，将步骤1余热锅炉过热器变工况效能计算时，过热器热力计算所取边界参数相对于基准工况边界参数的变化量并进行对数变换后作为套索回归算法的特征，余热锅炉过热器变工况效能结果中的总体传热系数相对于基准工况传热系数的变化量并进行对数变换后作为套索回归算法的预测结果；将套索回归算法的特征与预测结果组合为套索回归算法的数据集，并将数据集分作训练集与测试集，开展套索回归算法的训练，并基于训练结果构建余热锅炉过热器变工况下总体传热系数简化计算模型；步骤3，取余热锅炉过热器设计工况下的效能计算结果作为基准工况，将步骤1余热锅炉过热器变工况效能计算时，过热器水力计算所取边界参数相对于基准工况边界参数的变化量并进行对数变换后作为套索回归算法的特征，余热锅炉过热器变工况效能结果中的水侧压损相对于基准工况传热系数的变化量并进行对数变换后作为套索回归算法的预测结果；将套索回归算法的特征与预测结果组合为套索回归算法的数据集，并将数据集分作训练集与测试集，开展套索回归算法的训练，并基于训练结果构建余热锅炉过热器变工况下水侧压损的简化计算模型；步骤4，基于余热锅炉效能计算的边界参数，并假设过热器出口的蒸汽温度T
w2a
、压力P
w2a
，并依托步骤3确定的过热器变工况下水侧压损的简化计算模型开展水力计算，计算得到过热器出口蒸汽压力P
w2b
；如果P
w2a
与P
w2b
不相等，则重新调整过热器出口的蒸汽压力，直至P
w2a
与P
w2b
相等；待P
w2a
与P
w2b
相等后，依托步骤2确定的过热器变工况下总体换热系数的简化计算模型计算得到总体传热系数，并计算得到过热器出口烟气温度T
g2a
，同时针对过热器根据热量平衡的原则计算得到过热器出口烟气温度T
g2b
；如果T
g2a
与T
g2b
不相等，则重新调整过热器出口的蒸汽温度，直至T
g2a
与T
g2b
相等；待T
g2a
与T
g2b
相等后，则完成过热器效能计算，输出过热器出口蒸汽温度和压力。2.根据权利要求1所述的一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法，其特征在于，步骤1中，影响余热锅炉过热器变工况热力性能的边界参数，为U＝f1(W
g
，cp
g
，v
g
，km
g
，W
w
，cp
w
，v
w
，km
w
)式中：U为过热器总体传热系数，W/K；W
g
为烟气侧流量，kg/s；cp
g
为烟气侧比热，J/kg/K；v
g
为烟气侧粘度，Pa.s；km
g
为烟气侧导热系数，W/m/K；W
w
为水侧流量，kg/s；cp
w
为水侧比热，J/kg/K；v
w
为水侧粘度，Pa.s；km
w
为水侧导热系数，W/m/K。3.根据权利要求2所述的一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法，其特征在于，步骤2中，将余热锅炉过热器设计工况下的效能计算结果作为基准工况，即：U
b
＝f1(W
g，d
，cp
g，d
，v
g，d
，km
g，d
，W
w，d
，cp
w，d
，v
w，d
，km
w，d
)式中：U
d
为基准工况下过热器总体传热系数，W/K；W
g，d
为基准工况下烟气侧流量，kg/s；cp
g，d
为基准工况下烟气侧比热，J/kg/K；v
g，d
为基准工况下烟气侧粘度，Pa.s；km
g，d
为基准工况下烟气侧导热系数，W/m/K；W
w，d
为基准工况下水侧流量，kg/s；cp
w，d
为基准工况下水侧比热，J/kg/K；v
w，d
为基准工况下水侧粘度，Pa.s；km
w，d
为基准工况下水侧导热系数，W/m/K。4.根据权利要求3所述的一种余热锅炉过热器变工况效能计算方法，其特征在于，步骤
2中，在余热锅炉过热器变工况下烟气温度、流量、组分以及水侧温度、压力的典型变化范围内进行余热锅炉过热器变工况热力计算，并计算余热锅炉过热器变工况热力计算模型的各边界参数相对于基准工况边界参数的变化量、余热锅炉过热器变工况热力计算结果中的总体传热系数相对于基准工况传热系数的变化量，即：量，即：量，即：量，即：量，即：量，即：量，即：量，即：量，即：式中：U
o
为变工况下过热器总体传热系数，W/K；W
g,o
为变工况下烟气侧流量，kg/s；cp
g,o
为变工况下烟气侧比热，J/kg/K；v
g,o
为变工况下烟气侧粘度，Pa.s；km
g,o
为变工况下烟气侧导热系数，W/m/K；W
w,o
为变工况下水侧流量，kg/s；cp
w,o
为变工况下水侧比热，J/kg/K；v
w,o
为变工况下水侧粘度，Pa.s；km
w,o
变工况下水侧导热系数，W/m/K；r
wg
为变工况下烟气侧流量相对于基准工况烟气侧流量的变化量；r
cpg
为变工况下烟气侧比热相对于基准工况烟气侧比热的变化量；r
cpg
为变工况下烟气侧比热相对于基准工况烟气侧比热的变化量；r
vg
为变工况下烟气侧粘度相对于基准工况烟气侧粘度的变化量；r
kmg
为变工况下烟气侧导热系数相对于基准工况烟气侧导热系数的变化量；r
ww
为变工况下水侧流量相对于基准工况水侧流量的变化量；r
cpw
为变工况下水侧比热相对于基准工况水侧比热的变化量；r
vw
为变工况下水侧粘度相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏林，肖俊峰，胡孟起，高松，王一丰，连小龙，李晓丰，王玮，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：