【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变工况下的换热器热力计算，尤其涉及一种变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法。
技术介绍
1、近年来，我国电力行业向着清洁、低碳化、可再生的方向发展，可再生能源在电力结构中所占的比重逐渐提升，燃煤机组则主要承担新能源消纳的电网调峰任务，迫使燃煤机组长期处于变负荷运行。降低燃煤发电机组的各项热损失是提高燃煤机组运行效率、降低燃煤发电碳排放的有效手段。排烟热损失是燃煤机组的主要热损失，其可占锅炉总体热损失的80％以上。余热回收技术是回收烟气余热、提高燃煤发电效率、降低机组运行能耗的有效手段，其中提高烟气余热回收系统的节能潜力已成为提高燃煤机组运行效率的重要举措，采用前置暖风器、分隔烟道等的新型锅炉烟气余热深度利用技术得到了越来越广泛的应用。
2、在增加尾部烟气余热深度回收系统后，回转式空气预热器的运行工况会发生改变，在运行过程中容易产生低温腐蚀和硫酸氢铵(abs)沉积堵灰等问题。这需要知道回转式空气预热器内转子换热元件的温度分布，从而确定转子可能发生低温腐蚀和硫酸氢铵沉积的位置，进而更好地评估回转式空气预热器的运行情况。因此，需要获得回转式空气预热器内部蓄热体和流体的温度分布。
3、由于回转式空气预热器内部结构复杂且为转动机械，通常采用数值计算的方法来求取回转式空气预热器内部流体和转子的温度分布。但现有的计算方法虽有着较高的计算精度较为繁杂、计算复杂度较大，难以满足在工程应用领域中对变工况下回转式空气预热器快速计算及分析的要求。因此，基于已有的回转式空气预热器数值计算方法，通过一定的简化和加
技术实现思路
1、基于上述技术缺陷，本专利技术提供一种变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，通过对通用数值计算方法的简化，最终可以获得变工况下的对回转式空气预热器内部温度分布的简捷热力计算方法，解决现有技术存在的问题。
2、本专利技术提供了一种变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，包括以下步骤：s1)沿轴向将回转式空气预热器分为高温段和低温段；建立热力计算模型，确定并输入外部参数输入部分和内部参数输入部分；以回转式空气预热器的结构参数作为该所述内部参数输入部分进行输入；以回转式空气预热器进口烟空气热力参数作为该所述外部参数输入部分进行输入；对每个烟空气分仓中的每段换热元件进行网格划分，划分所得的单个网格称为回转式空气预热器的换热单元体，依据回转式空气预热器分仓和分段情况划分网格；s2)选取或编写烟空气的热物性计算函数，估算启动计算用的各流体温度，得到各分仓各段元件进出口流体初始温度，求取启动计算用的流体热物性参数；s3)高温段和低温段的内部迭代计算，完成计算目标的求取并输出。
3、在本专利技术一实施例中，所述步骤s1)中包括根据回转式空气预热器的换热元件所分层段、板型、材质，对换热元件物性参数及换热特性相近的层段进行合并，并对物性及热物性参数进行加权平均处理，将回转式空气预热器分为高温段和低温段两部分。
4、在本专利技术一实施例中，所述内部参数输入部分包括换热元件的加热表面密度、换热元件层总高度、转子直径、中心筒直径、换热元件水力直径、换热元件的整体密度、各仓的分仓角度、孔隙率、转子转速、换热元件板型系数、换热元件导热系数、换热元件比热容。
5、在本专利技术一实施例中，在转子进出口端面上，视烟空气温度和成分均匀分布且不随时间改变；忽略压力对烟空气热物性参数的影响；转子金属导热系数在转子转动方向为零，在流体流动方向为有限，在转子径向上为无穷大；沿转子转动方向转子温度不同；忽略直接漏风、携带烟气和携带漏风对换热的影响，进一步忽略密封仓对热力计算的影响；只考虑烟空气与转子间的对流换热和转子金属导热，忽略烟空气的导热以及辐射换热，且忽略烟空气进出口截面处轴向的对流换热及辐射换热；忽略转子换热元件以外的其它部件对换热的影响，忽略换热元件构型对温度分布的影响；忽略烟空气在冷热段间的热量损失，烟空气流经冷热段间隙时温度保持不变；且视空预器保温良好，忽略其整体的散热损失。
6、在本专利技术一实施例中，对每段中各分仓的换热元件细分为一定数量的单元层，沿回转方向将各分仓划分为一定数量的单元列，其中总行数n和总列数m可以不相等，且总行数n和总列数m可不代表预热器中实际的元件层数和转子蓄热体仓格数；网格的划分应使相邻网格温差比较小，平均在5℃以内，沿回转式空气预热器转子的圆周面展开。
7、在本专利技术一实施例中，所述热外部参数输入部分所需的回转式空气预热器的进口烟空气热力参数包括：总烟气质量流量、总一次风质量流量、总二次风质量流量、烟气进口温度、一次风进口温度、二次风进口温度。
8、在本专利技术一实施例中，视烟空气热物性参数只为温度的函数，烟空气按混合成分理想气体处理，在各分仓的某一段内，采用烟空气物性参数的平均值进行计算。
9、在本专利技术一实施例中，在步骤s2)中包括：首先预估各段各仓烟空气的进出口温度，获得各段各仓烟中流体的平均温度后进一步求取流体的热物性参数来启动计算：估算空气出口温度时，将已知的空气侧进口一/二次风温度基于质量流量作加权平均，得到平均空气入口温度ta,in，结合二分仓空预器的简化效率计算公式可得：
10、
11、预估各段各仓烟空气的进出口温度以启动计算时，可任意设置回转式空气预热器效率(ηrah)，忽略烟空气间质量流量和比热的不同，可得预估的出口空气温度为：
12、ta,out＝ta,in+ηrah·(tg,in-ta,in)
13、设空气和烟气的平均比热比(msh)，由换热热平衡可得预估的出口烟气温度为：
14、
15、
16、在得到估算的空气出口温度ta,out和烟气出口温度tg,out后，假设流体温度从上到下线性变化，得到各分仓冷热段进出口流体的初始温度。
17、在本专利技术一实施例中，通过预估得到启动计算所需的烟空气侧的各项热物性参数后为减小计算误差且加速迭代计算过程，计算中需增加一个对流体的平均温度进行迭代校核的过程：通过计算所得的流体进出口焓差除以进出口温度差及质量流量求得流体在换热过程中的平均定压热容，由此反算流体的平均温度再重新求取获得新的流体热物性参数，以此进行迭代校核。
18、在本专利技术一实施例中，判定单列转子温度迭代精度时，可采用误差向量erro的模作为判据：
19、
20、
21、差向量的模小于所设的精度要求时，迭代结束。
22、有益效果：
23、本专利技术可用于多种类型的多分仓回转式空气预热器的变工况热力计算，适用性广、通用性强；本专利技术便于程序化编写，适应于当前发电智能化的能源发展趋势，应用前景广阔、实用性强；本专利技术所提出的热力计算方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，所述步骤S1)中包括根据回转式空气预热器的换热元件所分层段、板型、材质，对换热元件物性参数及换热特性相近的层段进行合并，并对物性及热物性参数进行加权平均处理，将回转式空气预热器分为高温段和低温段两部分。
3.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，所述内部参数输入部分包括换热元件的加热表面密度、换热元件层总高度、转子直径、中心筒直径、换热元件水力直径、换热元件的整体密度、各仓的分仓角度、孔隙率、转子转速、换热元件板型系数、换热元件导热系数、换热元件比热容。
4.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，在转子进出口端面上，视烟空气温度和成分均匀分布且不随时间改变；忽略压力对烟空气热物性参数的影响；转子金属导热系数在转子转动方向为零，在流体流动方向为有限，在转子径向上为无穷大；沿转子转动方向转子温度不同；忽略直接漏风、携
5.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，对每段中各分仓的换热元件细分为一定数量的单元层，沿回转方向将各分仓划分为一定数量的单元列，其中总行数n和总列数m可以不相等，且总行数n和总列数m可不代表预热器中实际的元件层数和转子蓄热体仓格数；网格的划分应使相邻网格温差比较小，平均在5℃以内，沿回转式空气预热器转子的圆周面展开。
6.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，所述热外部参数输入部分所需的回转式空气预热器的进口烟空气热力参数包括：总烟气质量流量、总一次风质量流量、总二次风质量流量、烟气进口温度、一次风进口温度、二次风进口温度。
7.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，视烟空气热物性参数只为温度的函数，烟空气按混合成分理想气体处理，在各分仓的某一段内，采用烟空气物性参数的平均值进行计算。
8.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，在步骤S2)中包括：首先预估各段各仓烟空气的进出口温度，获得各段各仓烟中流体的平均温度后进一步求取流体的热物性参数来启动计算：估算空气出口温度时，将已知的空气侧进口一/二次风温度基于质量流量作加权平均，得到平均空气入口温度ta,in，结合二分仓空预器的简化效率计算公式可得：
9.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，通过预估得到启动计算所需的烟空气侧的各项热物性参数后为减小计算误差且加速迭代计算过程，计算中需增加一个对流体的平均温度进行迭代校核的过程：通过计算所得的流体进出口焓差除以进出口温度差及质量流量求得流体在换热过程中的平均定压热容，由此反算流体的平均温度再重新求取获得新的流体热物性参数，以此进行迭代校核。
10.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，判定单列转子温度迭代精度时，可采用误差向量erro的模作为判据：
...【技术特征摘要】
1.一种变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，所述步骤s1)中包括根据回转式空气预热器的换热元件所分层段、板型、材质，对换热元件物性参数及换热特性相近的层段进行合并，并对物性及热物性参数进行加权平均处理，将回转式空气预热器分为高温段和低温段两部分。
3.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，所述内部参数输入部分包括换热元件的加热表面密度、换热元件层总高度、转子直径、中心筒直径、换热元件水力直径、换热元件的整体密度、各仓的分仓角度、孔隙率、转子转速、换热元件板型系数、换热元件导热系数、换热元件比热容。
4.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，在转子进出口端面上，视烟空气温度和成分均匀分布且不随时间改变；忽略压力对烟空气热物性参数的影响；转子金属导热系数在转子转动方向为零，在流体流动方向为有限，在转子径向上为无穷大；沿转子转动方向转子温度不同；忽略直接漏风、携带烟气和携带漏风对换热的影响，进一步忽略密封仓对热力计算的影响；只考虑烟空气与转子间的对流换热和转子金属导热，忽略烟空气的导热以及辐射换热，且忽略烟空气进出口截面处轴向的对流换热及辐射换热；忽略转子换热元件以外的其它部件对换热的影响，忽略换热元件构型对温度分布的影响；忽略烟空气在冷热段间的热量损失，烟空气流经冷热段间隙时温度保持不变；且视回转式空气预热器保温良好，忽略其整体的散热损失。
5.根据权利要求1所述的变工况下的回转式空气预热器简捷热力计算方法，其特征在于，对每段中各分仓的换热元件细分为一定数量的单元层，沿回转方向将各分仓划分为一定数量的单元列，其中总行数n...
【专利技术属性】
技术研发人员：封又琳，崔来建，张良平，符钦文，贾明祥，李冰心，谢云明，任建永，杨勇，丁光辉，杨柏依，亓秀华，孙式洋，
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：
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