一種三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能在線診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱力設(shè)備性能狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷領(lǐng)域，是一種三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器 換熱性能的在線診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，衡量和評(píng)價(jià)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能最主要而且最直接的指標(biāo)是空氣預(yù) 熱器性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)ASMEPTC4. 3-1968中提出的空氣熱容量和煙氣熱容 量之比及煙氣側(cè)換熱效率。
[0003] ASMEPTC4. 3-1968標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)主要集中在下端面徑向間 隙，如圖1所示。事實(shí)上，由于上下端面在受熱不均和空氣預(yù)熱器自身重力的影響下，會(huì)發(fā) 生蘑菇狀變形，使得上端面的徑向間隙增大，導(dǎo)致漏風(fēng)增大，因此回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng) 主要集中在上下兩個(gè)端面的徑向間隙。其中上端面的漏風(fēng)對(duì)空氣預(yù)熱器的換熱性能影響最 大，這主要是因?yàn)樯隙嗣媛╋L(fēng)降低了參與換熱的進(jìn)口煙溫，使傳熱溫差降低，換熱量減小。 此外，ASMEPTC4. 3-1968標(biāo)準(zhǔn)只是制定了兩分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能的計(jì)算，對(duì)于三 分倉(cāng)，由于一二次風(fēng)風(fēng)壓高于煙氣側(cè)，一二次風(fēng)都會(huì)漏入煙氣側(cè)，但一二次風(fēng)流量、溫度及 壓力差距較大，如何準(zhǔn)確確定一二次風(fēng)漏入煙氣側(cè)的漏風(fēng)率是進(jìn)行空氣預(yù)熱器換熱性能診 斷的一個(gè)技術(shù)難題，也是本申請(qǐng)突破的一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)。
[0004] 對(duì)于空氣預(yù)熱器性能試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)沒(méi)有相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)程。我國(guó)《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo) 準(zhǔn)方法》（73版）中規(guī)定的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器熱力計(jì)算方法對(duì)考慮漏風(fēng)的計(jì)算作了如下處 理：把回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器分成熱端和冷端進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于熱端和冷端的漏風(fēng)看作是沿著整 個(gè)空氣預(yù)熱器煙道進(jìn)行，熱力計(jì)算采用空氣預(yù)熱器煙道進(jìn)出口漏風(fēng)率的平均值和進(jìn)出口風(fēng) 溫平均值進(jìn)行計(jì)算，如圖2所示。但按照此種方法計(jì)算得到的空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)換熱效率 隨著漏風(fēng)率的增大而增大，顯然這個(gè)結(jié)論不符合運(yùn)行實(shí)際情況。
[0005] 因此，按照我國(guó)《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》和美國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)ASME PTC4. 3-1968標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器煙氣換熱效率、空氣熱容量和煙氣熱容量 之比不能準(zhǔn)確反映三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的真實(shí)換熱性能。而現(xiàn)有文獻(xiàn)和專利中所介紹 的三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能診斷計(jì)算方法中提到的煙氣側(cè)換熱效率、空氣熱容量 和煙氣熱容量之比都是基于ASMEPTC4. 3-1968標(biāo)準(zhǔn)，尚沒(méi)有克服和解決上述問(wèn)題和缺陷。 現(xiàn)有技術(shù)都只是考慮了回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的下端面徑向間隙漏風(fēng)對(duì)空氣預(yù)熱器換熱性能 的影響，沒(méi)有考慮上端面徑向間隙的漏風(fēng)。此外，也沒(méi)有考慮三分倉(cāng)一次風(fēng)和二次風(fēng)漏風(fēng)率 的分配，從而不能實(shí)現(xiàn)對(duì)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能的準(zhǔn)確計(jì)算和診斷。因此，不利 于對(duì)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能變化的早期發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有的關(guān)于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能計(jì)算方法存在的問(wèn)題和缺陷，本發(fā)明 定義新的適合回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)換熱效率、空氣熱容量和煙氣熱容量之比的計(jì)算表 達(dá)式，并基于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)出口煙氣溫度和壓力、一次風(fēng)進(jìn)出口溫度和壓力、二次風(fēng) 進(jìn)出口溫度和壓力、一次風(fēng)率和二次風(fēng)率及進(jìn)出口煙氣含氧量測(cè)點(diǎn)，結(jié)合熱平衡原理，提 出一種能夠自動(dòng)在線計(jì)算、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能變化的在線診斷方 法。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能在線診斷方 法，其特征在于，它包括：
[0008] (a)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)：
[0009] 通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)出口煙氣溫度和壓力、一次風(fēng) 進(jìn)出口溫度和壓力、二次風(fēng)進(jìn)出口溫度和壓力、一次風(fēng)率和二次風(fēng)率及進(jìn)出口煙氣含氧量 數(shù)據(jù)以便對(duì)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的計(jì)算和空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣溫度、出口煙氣 溫度的修正計(jì)算；
[0010] 三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器總漏風(fēng)率計(jì)算式為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱性能在線診斷方法，其特征在于，它包括： (a) 數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)： 通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)出口煙氣溫度和壓力、一次風(fēng)進(jìn)出 口溫度和壓力、二次風(fēng)進(jìn)出口溫度和壓力、一次風(fēng)率和二次風(fēng)率及進(jìn)出口煙氣含氧量數(shù)據(jù) 以便對(duì)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的計(jì)算和空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣溫度、出口煙氣溫度 的修正計(jì)算； 三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器總漏風(fēng)率計(jì)算式為
其中，\為空氣預(yù)熱器總漏風(fēng)率，％ ;02"為空氣預(yù)熱器煙氣出口含氧量平均值，％; (V為空氣預(yù)熱器煙氣進(jìn)口含氧量平均值，％ ; (b) 漏風(fēng)率分配環(huán)節(jié)： 由三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)出口含氧量計(jì)算空氣預(yù)熱器總的漏風(fēng)率，按照對(duì)空氣預(yù) 熱器漏風(fēng)實(shí)際試驗(yàn)情況確定上端面和下端面的漏風(fēng)分配系數(shù)，將總的漏風(fēng)率分配到空氣預(yù) 熱器的上端面和下端面，采用三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)出口煙氣和一、二次風(fēng)的壓力、溫 度及一、二次風(fēng)率的數(shù)值把上下端面的漏風(fēng)率分配到一次風(fēng)和二次風(fēng)； 三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器上端面的漏風(fēng)率為
其中，Aus)為空氣預(yù)熱器上端面的漏風(fēng)率，％ ;XS為空氣預(yù)熱器上端面的漏風(fēng)分配系 數(shù)；O2"為空氣預(yù)熱器煙氣出口含氧量平均值，％;cv為空氣預(yù)熱器煙氣進(jìn)口含氧量平均 值，％; 三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器下端面的漏風(fēng)率為
其中，Aux)為空氣預(yù)熱器下端面的漏風(fēng)率，空氣預(yù)熱器總漏風(fēng)率，％;XS為空 氣預(yù)熱器上端面的漏風(fēng)分配系數(shù)；O2"為空氣預(yù)熱器煙氣出口含氧量平均值，％ ;(V為空 氣預(yù)熱器煙氣進(jìn)口含氧量平均值，％ ; 定義空氣預(yù)熱器上端面一次漏風(fēng)量和二次漏風(fēng)量之比為一、二次漏風(fēng)分配比，并采用 式⑷確定，即
其中，Ks為空氣預(yù)熱器上端面一二次漏風(fēng)分配比；Ms(y為空氣預(yù)熱器上端面一次風(fēng)漏 風(fēng)量，kg/h ;Ms(jS空氣預(yù)熱器上端面二次風(fēng)漏風(fēng)量，kg/h ;X i為一次風(fēng)率，％ ;X2為二次 風(fēng)率，％必(1)為空氣預(yù)熱器一次風(fēng)上端面漏風(fēng)間隙面積，m2;A s⑵為空氣預(yù)熱器二次風(fēng)上 端面漏風(fēng)間隙面積，m2;P s(1)為空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)壓力，kPa ;P s(2)為空氣預(yù)熱器出口二 次風(fēng)壓力，kPa ;TS(1)為空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)溫度，K ;T s(2)為空氣預(yù)熱器出口二次風(fēng)溫度， K ;Ps(ja^為空氣預(yù)熱器上端面煙氣進(jìn)口壓力，kPa ; 空氣預(yù)熱器下端面一二次漏風(fēng)分配比為
其中，Kx為空氣預(yù)熱器下端面一二次漏風(fēng)分配比；Mx(^為空氣預(yù)熱器下端面一次風(fēng)漏 風(fēng)量，kg/h Wxi = S空氣預(yù)熱器下端面二次風(fēng)漏風(fēng)量，kg/h ;X i為一次風(fēng)率，％ ;X2為二次 風(fēng)率，％ ;~(1)為空氣預(yù)熱器一次風(fēng)下端面漏風(fēng)間隙面積，m2;Ax(2)S空氣預(yù)熱器二次風(fēng)下 端面漏風(fēng)間隙面積，m 2;Px(1)為空氣預(yù)熱器進(jìn)口一次風(fēng)壓力，kPa ;PX(2)為空氣預(yù)熱器進(jìn)口二 次風(fēng)壓力，kPa;Tx(1)為空氣預(yù)熱器進(jìn)口一次風(fēng)溫度，K;T X(2)為空氣預(yù)熱器進(jìn)口二次風(fēng)溫度， K ;Px(jan)S空氣預(yù)熱器下端面煙氣出口壓力，kPa ; (c)進(jìn)出口煙氣溫度修正與煙氣側(cè)換熱效率、空氣熱容量和煙氣熱容量之比的計(jì)算環(huán) -K- T ： 將運(yùn)行中三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣溫度修正到實(shí)際參與換熱的進(jìn)口煙溫；將 運(yùn)行中三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度修正到實(shí)際參與換熱的出口煙溫；定義新的 適合三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)換熱效率、空氣熱容量和煙氣熱容量之比的計(jì)算式， 并計(jì)算出當(dāng)前空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)換熱效率、空氣熱容量和煙氣熱容量之比； 依據(jù)熱平衡方程得到修正后的實(shí)際參與換熱的空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫為
其中，Ci為空氣預(yù)熱器實(shí)際參與換熱的進(jìn)口煙氣溫度，°C ;AUS)為空氣預(yù)熱器上端面 的漏風(fēng)率，％ ;KS為空氣預(yù)熱器上端面一二次漏風(fēng)分配比；0ky'為空氣預(yù)熱器進(jìn)口實(shí)測(cè) 煙氣溫度，°C;ts(1)為空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)溫度，°C;ts(2)為空氣預(yù)熱器出口二次風(fēng)溫 度，。C ; 對(duì)于三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器下端面，認(rèn)為漏風(fēng)只是起到冷卻煙氣的效果，并沒(méi)有參 與換熱，應(yīng)將實(shí)測(cè)排煙溫度修正到實(shí)際參與換熱的空氣預(yù)熱器出口煙氣溫