一種三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器分段積灰監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鍋爐積灰監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器分段積灰 監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，大型電站燃煤鍋爐多采用三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器回收煙氣熱量來預(yù)熱空氣， 從而強化燃燒、降低排煙溫度和提高鍋爐效率。三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器傳熱元件由緊密排布 的蓄熱板構(gòu)成，由于其結(jié)構(gòu)緊湊且工質(zhì)通道狹窄，因此極易積灰，甚至堵塞工質(zhì)通道，致使 煙空氣流動阻力增加，傳熱效率降低，從而影響預(yù)熱器的正常工作，故必須經(jīng)常吹灰清洗。
[0003] 三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器的傳熱元件根據(jù)材料不同分為熱段（包括熱段層1和熱段中 間層2)和冷段（包括冷段層3)。相比較而言，冷段元件比熱段元件更易積灰，現(xiàn)今電廠為 強化吹灰效果已經(jīng)在熱冷端（上下端）都布置有蒸汽吹灰器（如附圖2所示），上端的熱段 吹灰器4,下端的冷端吹灰器5,可分段吹灰。但是電廠運行人員通常根據(jù)煙氣進出口壓差 大小判斷預(yù)熱器的積灰程度，此方法只能粗略判斷預(yù)熱器整體積灰情況，無法進行分段監(jiān) 測，從而僅憑經(jīng)驗會導(dǎo)致吹灰頻繁而蒸汽損耗過大，或?qū)е麓祷也患皶r而預(yù)熱器傳熱效率 降低。因此，建立滿足要求的預(yù)熱器分段積灰監(jiān)測模型顯得至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足本發(fā)明提供一種三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器分段積灰監(jiān)測方法，： 提供預(yù)熱器分段積灰程度的直觀數(shù)據(jù)，以幫助運行人員判斷冷熱段恰當(dāng)?shù)拇祷視r機，進行 分段吹灰，從而減少吹灰器蒸汽損耗并提高預(yù)熱器傳熱效率。
[0005] 本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器分段積灰監(jiān)測方法，本發(fā)明方法分為三個模塊：數(shù)據(jù)采 集模塊、計算模塊和輸出模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊主要是采集入爐煤質(zhì)數(shù)據(jù)、預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參 數(shù)和預(yù)熱器實時運行數(shù)據(jù)。計算模塊定義能夠表征預(yù)熱器清潔程度的利用系數(shù)為清潔因 子，根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)對預(yù)熱器進行熱力計算來求出分段清潔因子。最后輸出模塊將清潔 因子按時間分布做成曲線圖呈現(xiàn)給運行人員，從而為分段吹灰提供依據(jù)。
[0007] 數(shù)據(jù)采集模塊包括入爐煤質(zhì)數(shù)據(jù)、預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)和預(yù)熱器實時運行數(shù)據(jù)的采 集。其中入爐煤質(zhì)數(shù)據(jù)通過煤質(zhì)分析獲得，如所燒煤樣為摻混煤則還需要不同煤樣的配比。 預(yù)熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)通過預(yù)熱器產(chǎn)品說明書獲得，需要蓄熱板材料、蓄熱板質(zhì)量、蓄熱板長度 (拉平）、蓄熱板受熱面積、煙氣流通面積、一次風(fēng)流通面積、二次風(fēng)流通面積、熱冷段比例、 煙氣和空氣流通面積占總流通面積份額。實時運行數(shù)據(jù)通過電廠DCS系統(tǒng)采集，主要測點 包括：預(yù)熱器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、鍋爐燃煤量、鍋爐效率、煙氣進出口溫度、一次風(fēng)進出口溫度、二次 風(fēng)進出口溫度、一次風(fēng)進口流量和二次風(fēng)進出口流量（上述測點不可缺，如電廠缺少應(yīng)增 加測點）。
[0008] 計算模塊定義預(yù)熱器的利用系數(shù)為清潔因子，利用系數(shù)越大則表明預(yù)熱器越清 潔，利用系數(shù)越小則表明預(yù)熱器積灰越多需要進行吹灰。因此，定義為清潔因子的預(yù)熱器利 用系數(shù)間接表征了積灰程度，進行分段積灰監(jiān)測需計算出熱、冷段的利用系數(shù)，計算過程如 下：
[0009] 計算假設(shè)條件：
[0010] (a)三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器傳熱計算采用對流傳熱模型，即全部煙氣以對流傳熱方 式將熱量傳遞給空氣，煙氣和空氣呈逆流方向流動；
[0011] (b)對于空氣側(cè)一、二次風(fēng)道，熱、冷分段計算的空氣流量份額與整體計算時相 同；
[0012] (C)煙氣側(cè)漏入空氣全部來自于一、二次風(fēng)道。熱冷、段漏風(fēng)系數(shù)不同，與具體由熱 平衡確定；
[0013] 計算步驟
[0014] 步驟1 :根據(jù)預(yù)熱器整體熱平衡，計算空氣側(cè)平均過量空氣系數(shù)，煙氣側(cè)總漏風(fēng)系 數(shù)：
[0022] (4)根據(jù)熱平衡Qy= Qk，聯(lián)立此步驟中的式⑴和⑵計算出煙氣側(cè)總漏風(fēng)系數(shù) Δα;
[0023] 其中，Qy為整體煙氣放熱量；Qk為整體空氣吸熱量；Q kl為整體一次風(fēng)吸熱量；Qk2S 整體二次風(fēng)吸熱量；Iy'、Iy"分別為煙氣進、出口焓；Ikl'、I kl"分別為一次風(fēng)進出口空氣 焓；ik2'、ik2"分別為二次風(fēng)進出口空氣焓；4，、^為空氣側(cè)進、出口平均焓（由一二次風(fēng) 道加權(quán)）為一次風(fēng)進口流量；D/，、D2"為二次風(fēng)進、出口流量；V°為理論空氣容積； 妒為鍋爐保熱系數(shù)，取0.998 ;gl、82分別為一、二次風(fēng)流量占總空氣流量的份額；Ir為空氣 側(cè)平均過量系數(shù)；A α為空氣側(cè)向煙氣側(cè)漏風(fēng)系數(shù)；p k為空氣密度；B ,為計算燃煤量。
[0024] 步驟2 :假設(shè)熱段出口煙溫θη(即冷段進口煙溫），列出熱、冷段的熱平衡方程，計 算熱、冷段漏風(fēng)系數(shù)A ah，、Δ α。，以及熱段進口空氣平均溫度即冷段出口空氣平均 溫度）：
[0025]
[0026]
[0027] (3)根據(jù)煙氣焓溫表，由假設(shè)值Θ ^用插值法計算I y n;
[0028] (4)聯(lián)立此步驟中的⑴和⑵以及條件Δ a h+A α。= Δ α，計算出熱、冷段漏 風(fēng)系數(shù)A a h，Δ α。和熱段進口空氣平均焓ξ>ιΛ (冷段出口空氣平均焓）；
[0029] (5)根據(jù)空氣焓溫表，由：^利用插值法求出tk> (其中煙氣和空氣焓溫表通過煤 質(zhì)分析獲得，此為熱力計算常識，不再贅述）
[0030] 其中，為熱段出口煙氣溫度（即冷段進口煙溫）；Iyni為熱段出口煙氣焓（即冷 段進口煙焓為熱段進口空氣平均溫度（即冷段出口空氣平均溫度）；[, m熱段進口空 氣平均焓（即冷段出口空氣平均焓）；A ah、Δ α。分別為熱、冷段空氣側(cè)向煙氣側(cè)漏風(fēng)系 數(shù)。
[0031] 步驟3 :假設(shè)熱段進口一次風(fēng)溫度tkl，"(即冷段出口一次風(fēng)溫度），分別計算熱、冷 段煙氣、一次風(fēng)和二次風(fēng)對蓄熱板的放熱系數(shù)，再計算熱、冷段的受熱面利用系數(shù)：
[0032] ⑴假設(shè)熱段進口一次風(fēng)溫度tkl,"，根據(jù)tk,"= 求出熱段進口二次風(fēng) 溫度tk2，m;

，+
[0055] 其中，（h)、（c)分別表示熱段和冷段；下標(biāo)y、k分別表示煙氣和空氣；θ '、θ " 分別為預(yù)熱器整體煙氣進出口溫度；t' kl、t" kl分別表示預(yù)熱器整體一次風(fēng)進出口溫度； C k2、t" k2分別為預(yù)熱器整體二次風(fēng)進、出口溫度；f為煙氣平均溫度；分別為一、 二次風(fēng)平均溫度；△ T為對數(shù)平均溫差；K為傳熱系數(shù);w為流速；Q為放熱量；Fy為煙氣流通 截面積；Fkl、Fk2分別為一、二次風(fēng)流通截面積；Vy為實際煙氣容積；α為對流放熱系數(shù)；cU q 為蓄熱板當(dāng)量直徑；Re為雷諾數(shù)；Pr為普朗特數(shù)；λ為導(dǎo)熱系數(shù)；V為運動粘度；Z為蓄熱 板型系數(shù)；Ct、C 1分別為計算中涉及修正系數(shù)，對預(yù)熱器換熱來說都可取I ;Η為受熱面積； xy、xkl、xk2分別為煙氣、一次風(fēng)和二次風(fēng)通道受熱面面積占總受熱面積的份額；ξ為能夠表 征受熱面清潔程度的利用系數(shù)。
[0056] 步驟4 :根據(jù)熱段煙氣、一次風(fēng)和二次風(fēng)與蓄熱板的表面換熱方程，分別計算熱段 煙氣通道分界面上蓄熱板壁溫（換熱方程與預(yù)熱器風(fēng)道布置有關(guān)，此處空預(yù)器旋轉(zhuǎn)方向按 照煙氣到二次風(fēng)，再到一次風(fēng)，最后轉(zhuǎn)回?zé)煔猓?，列出熱段校核條件，校核熱段進口一次風(fēng)溫 度t klin假設(shè)值：
[0057] (1)建立熱段煙氣與蓄熱板表面換熱方程：
[0058]
[0059] 建立熱段二次風(fēng)與蓄熱板表面換熱方程：
[0060]
[0