生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法和系統(tǒng)，其方法包括步驟：建立用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動特性的歐拉雙流體模型；根據(jù)生物質循環(huán)流化床鍋爐的結構參數(shù)建立生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；對生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分建立生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取生物質循環(huán)流化床鍋爐對應的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速；根據(jù)這些參數(shù)以及歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動過程；通過模擬獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律，根據(jù)速度場分布規(guī)律確定生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量。通過本發(fā)明，可以降低測量成本，縮短測量周期。
【專利說明】生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質循環(huán)流化床鍋爐【技術領域】，特別是涉及一種生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]生物質循環(huán)流化床燃燒技術從實驗室規(guī)模到大規(guī)模的商業(yè)化應用僅僅用了短短十幾年時間，對于燃燒生物質循環(huán)流化床鍋爐而言，其工業(yè)化進程更是迅速異常，正因為如此，在生物質循環(huán)流化床鍋爐的運行過程中會出現(xiàn)各種各樣的問題，運行的循環(huán)流化床鍋爐的比較常見故障有爐內(nèi)磨損、布風板泄漏、制粉系統(tǒng)和除灰渣系統(tǒng)故障等。由于爐內(nèi)磨損(受熱面、耐火材料、風帽等)造成的事故接近事故停爐總數(shù)的比率相當高，并且在已投運的一些生物質循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損爆管事故也時有發(fā)生。因此生物質循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施正確與否，直接影響生物質循環(huán)流化床鍋爐機組的可用率。高倍率循環(huán)灰的流動使爐內(nèi)磨損更加嚴重，循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損問題是困擾生物質循環(huán)流化床鍋爐技術發(fā)展的關鍵因素，爐內(nèi)磨損問題的解決，直接關系到生物質循環(huán)流化床鍋爐的設計成功與否。
[0003]因此，對于生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損的研究就顯得至關重要，它直接關系著生物質循環(huán)流化床鍋爐的參數(shù)的選擇和運行工況的設計，影響著生物質循環(huán)流化床鍋爐的實際運行。
[0004]但若采用傳統(tǒng)的實驗手段進行生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量的方式，周期長、投資高、難以準確地描述生物質循環(huán)流化床的爐內(nèi)磨損。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法和系統(tǒng)，可以降低測量成本，縮短測量周期。
[0006]本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現(xiàn):
[0007]一種生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法，包括如下步驟:
[0008]建立用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動特性的歐拉雙流體模型；
[0009]根據(jù)生物質循環(huán)流化床鍋爐的結構參數(shù)建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；
[0010]對所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；
[0011]獲取所述生物質循環(huán)流化床鍋爐對應的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速；
[0012]根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速模擬所述生物質循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動過程；
[0013]通過所述模擬的流動過程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律；[0014]根據(jù)所述速度場分布規(guī)律確定生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量。
[0015]一種生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量系統(tǒng)，包括:
[0016]第一建立模塊，用于建立用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動特性的歐拉雙流體模型；
[0017]第二建立模塊，用于根據(jù)生物質循環(huán)流化床鍋爐的結構參數(shù)建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；
[0018]劃分模塊，用于對所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分，建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；
[0019]獲取模塊，用于獲取所述生物質循環(huán)流化床鍋爐對應的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速；
[0020]模擬模塊，用于根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速模擬所述生物質循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動過程；
[0021]第一處理模塊，通過所述模擬的流動過程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律；
[0022]第二處理模塊，用于根據(jù)所述速度場分布規(guī)律確定生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)
磨損量。
[0023]依據(jù)上述本發(fā)明的方案，其是建立用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動特性的歐拉雙流體模型，根據(jù)生物質循環(huán)流化床鍋爐的結構參數(shù)建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型，對所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型，獲取所述生物質循環(huán)流化床鍋爐對應的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速，根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速模擬所述生物質循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動過程，通過所模擬的流動過程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律，再基于該速度場分布規(guī)律確定生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量，由于建立了歐拉雙流體模型以及全尺寸模型，可以在進行了網(wǎng)格劃后，根據(jù)獲取的各相關參數(shù)(氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速)進行生物質循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動過程進行模擬，得到生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量，通過改變相關參數(shù)，可得出不同參數(shù)條件下生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量，對指導生物質循環(huán)流化床運行提供了依據(jù)，且不需要進行現(xiàn)場試驗，省去了試驗裝置開支，相比傳統(tǒng)的試驗方法降低了測量成本，縮短了測量周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法實施例的流程示意圖；
[0025]圖2為生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型的結構示意圖；
[0026]圖3為圖2中的全尺寸模型對應的網(wǎng)格模型的示意圖；
[0027]圖4為床層壓力變化沿爐膛高度分布示意圖；
[0028]圖5為爐膛前墻固相顆粒體積分數(shù)的分布示意圖；
[0029]圖6為爐膛后墻固相顆粒體積分數(shù)的分布示意圖；
[0030]圖7為爐膛前后墻Y向速度隨軸向高度方向的分布示意圖；
[0031]圖8為前后墻壁面處相對磨損量隨軸向尺寸的分布示意圖；[0032]圖9為過渡區(qū)左右墻側附近固相速度沿Y軸向的分布示意圖；
[0033]圖10為過渡區(qū)左右墻側附近固相速度沿X軸向的分布示意圖；
[0034]圖11為過渡區(qū)（y / Y = 0. 45)左右墻Y軸向相對磨損量的分布示意圖；
[0035]圖12為過渡區(qū)（y / Y = 0. 45)左右墻X軸向相對磨損量的分布示意圖；
[0036]圖13為本發(fā)明的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量系統(tǒng)實施例的結構示意 圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步闡述，但本發(fā)明的實現(xiàn)方式不限于此。
[0038]參見圖1所示，為本發(fā)明的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法實施例的流 程示意圖。如圖1所述，本實施例中的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法包括如下 步驟：
[0039]步驟S101 :建立用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動特性的歐拉雙流體模 型；
[0040]生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)流動特性直接影響著其爐內(nèi)磨損量，因此有必要建 立用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動特性的計算模型；
[0041]在本發(fā)明實施例中，采用的用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損的計算模型 為歐拉雙流體模型；歐拉雙流體模型將顆粒相處理為類似流體的連續(xù)相（擬流體），即認為 顆粒相是與真實流體相互滲透的擬流體，包含的控制方程如下：
[0042]1)連續(xù)性方程：
[0043]氣相的連續(xù)性方程如⑴式所示；
[0044]
【權利要求】
1.一種生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法，其特征在于，包括如下步驟:建立用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動特性的歐拉雙流體模型；根據(jù)生物質循環(huán)流化床鍋爐的結構參數(shù)建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；對所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取所述生物質循環(huán)流化床鍋爐對應的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速；根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速模擬所述生物質循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動過程；通過所述模擬的流動過程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律；根據(jù)所述速度場分布規(guī)律確定生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量。
2.根據(jù)權利要求1所述的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法，其特征在于，所述根據(jù)生物質循環(huán)流化床鍋爐的結構參數(shù)建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型包括步驟:獲取生物質循環(huán)流化床鍋爐的布風板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸；將所述布風板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸按照預設比例縮小，根據(jù)所述高度以及所述截面尺寸縮小 后的值建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型。
3.根據(jù)權利要求1所述的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法，其特征在于，所述對所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型包括步驟:根據(jù)預設的測量速度以及測量精度確定網(wǎng)格劃分的疏密程度，按照所述疏密程度對所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型。
4.根據(jù)權利要求1所述的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法，其特征在于:所述氣體參數(shù)包括氣體密度、氣體粘度、彈性恢復系數(shù)；所述顆粒參數(shù)包括滑動摩擦角、孔隙率、顆粒堆積密度、顆粒直徑；所述邊界條件參數(shù)包括入口邊界條件參數(shù)、出口邊界條件參數(shù)壁面和流體間的邊界條件參數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量方法，其特征在于，所述根據(jù)所述速度場分布規(guī)律確定生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量包括步驟:根據(jù)所述速度場分布規(guī)律以及預設的固體質量分數(shù)確定爐內(nèi)左右墻側的磨損量以及前后墻側的爐內(nèi)磨損量。
6.一種生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量系統(tǒng)，其特征在于，包括:第一建立模塊，用于建立用于模擬生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動特性的歐拉雙流體模型；第二建立模塊，用于根據(jù)生物質循環(huán)流化床鍋爐的結構參數(shù)建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；劃分模塊，用于對所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分，建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取模塊，用于獲取所述生物質循環(huán)流化床鍋爐對應的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速；模擬模塊，用于根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風速模擬所述生物質循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動過程；第一處理模塊，通過所述模擬的流動過程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律；第二處理模塊，用于根據(jù)所述速度場分布規(guī)律確定生物質循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量。
7.根據(jù)權利要求6所述的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二建立模塊獲取生物質循環(huán)流化床鍋爐的布風板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸，將所述布風板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸按照預設比例縮小，根據(jù)所述高度以及所述截面尺寸縮小后的值建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型。
8.根據(jù)權利要求6所述的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量系統(tǒng)，其特征在于，所述劃分模塊根據(jù)預設的測量速度以及測量精度確定網(wǎng)格劃分的疏密程度，按照所述疏密程度對所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進行網(wǎng)格劃分建立所述生物質循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型。
9.根據(jù)權利要求6所述的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量系統(tǒng)，其特征在于:所述氣體參數(shù)包括氣體密度、氣體粘度、彈性恢復系數(shù)；所述顆粒參數(shù)包括滑動摩擦角、孔隙率、顆粒堆積密度、顆粒直徑；所述邊界條件參數(shù)包括入口 邊界條件參數(shù)、出口邊界條件參數(shù)壁面和流體間的邊界條件參數(shù)。
10.根據(jù)權利要求6所述的生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二處理模塊根據(jù)所述速度場分布規(guī)律以及預設的固體質量分數(shù)確定爐內(nèi)左右墻側的磨損量以及前后墻側的爐內(nèi)磨損量。
【文檔編號】G01M99/00GK103439132SQ201310369497
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李德波 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院