[发明专利]一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电控制领域的一种用于估计火电机组锅炉炉膛出口高温烟气能量的方法，具体地，涉及一种基于机理建模的火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法。

背景技术

火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的主要测量方法是直接在对应位置安装相应的硬件测点（一般为热电偶温度传感器），测点信号经过数模转换转为数字信号，经由第三方软件计算后获得烟气能量。

然而，炉膛出口的烟气流场复杂，同一截面位置的温度存在不均匀分布，所以数量有限（一般为一到两支）的热电偶测得的温度并不能准确反应该处的烟气的平均温度，进而导致由该测量温度计算出的烟气能量与实际值产生较大偏差；另一方面，炉膛出口位置处烟气中包含的固体颗粒浓度高，烟气流速快，对热电偶护套的冲蚀严重，使热电偶的使用寿命大幅下降，故国内大部分亚临界放弃了炉膛出口测量元件的安装，造成信息缺失，对燃烧状态监控十分不利。

对现有技术的检索发现，中国专利申请号201110107881.3，公开日2011-11-23，涉及了一种锅炉炉膛出口烟气能量的测量方法，该方法将炉膛出口烟气经过烟道内各级换热器时减少的能量折算为换热器内工质的焓增，再与尾烟气能量相加，获得炉膛出口烟气的初始能量。但是该方法假定关键工质物性参数（密度，焓值等）和主要设备的结构参数（管径，管长和排列方式等）为已知且恒定，不适用于负荷变化频繁的火电机组（工质物性参数事实上是随负荷而改变的），也不适用于换热设备结构各异和不同功率的机组。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，该方法基于工质物性参数数据库和主要设备结构参数数据库，根据工质相态和对象设备具体结构结合汽水侧工质的实时运行工况信息，获得动态变化的工质物性参数，再利用汽水侧工质质量和能量动态衡算的方法，对烟道中换热器吸热量和烟气尾气能量进行实时测量，进而得到炉膛出口烟气携带的能量。

为实现以上目的，本发明提供火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的一种实时估计方法，所述方法具体操作步骤包括：

步骤1：根据锅炉运行设计规程，建立主要设备结构参数数据库，所述参数数据库包含：换热器管道沿工质流动方向的总长度L，将总长度L分为n段等长的短管；换热器沿工质流动方向的换热管截面积分布A(i)；换热器金属壁质量M_jinshu，换热器金属壁比热c_jinshu；并从厂级监控信息系统的实时数据库读取给定时刻k下的汽包压力P_qb、主蒸汽流量D_zzq、热再热蒸汽流量D_rzr、省煤器出口给水流量D_gs、各级换热器各段短管工质温度T_gz(i)和压力P_gz(i)、换热器金属壁温度T_jisnhu、烟道出口引风机处的排烟温度T_py和排烟的体积流量V_py，未设置测点处的工质温度和压力由两端测点处的温度和压力线性计算获得；

步骤2：根据可以覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，结合现场厂级监控信息系统服务器上传的工质状态参数即温度压力，实时计算该给定时刻下汽包出口饱和蒸汽密度ρ_bh和焓值H_bh、各级换热器各处的工质密度ρ_gz(i)和焓值H_gz(i)，同时，根据烟气物性参数库求出该给定时刻下烟气尾气的焓值H_py和密度ρ_py；

步骤3：由换热器工质质量及能量衡算模型求得换热器通过热交换获得能量Q_hr，由能量守恒原理可得：换热器通过热交换获得的能量=炉膛出口烟气在热交换中损失的能量；由排烟热损失模型，求得最终由烟气尾气带走的排烟能量损失Q_py；炉膛出口烟气在热交换中损失的能量与排烟热损失相加，即为炉膛出口烟气的能量Q_yq。