[发明专利]一种锅炉内流场热偏差模型实时预测方法

说明书

本发明公开了一种锅炉内流场热偏差模型实时预测方法，本发明通过采集高温过热器结构参数、管壁温度、管内介质参数和锅炉实时运行参数，计算高温过热器前端截面各个区域T1、T2、…T30的烟气温度值，通过离线数据建立高温过热器前端截面热偏差神经网络预测模型，在运行过程中通过预测模型找到锅炉运行参数与高温过热器前端截面处烟温热偏差的映射关系，利用滑动窗法实现对离线模型的在线校正，无需再重新训练，最终得到实时预测高温过热器前端截面烟温分布的模型，将锅炉内流场热偏差以烟温分布数据的形式直观的表达出来，防止因热偏差过大而出现高温爆管的事故。

技术领域

本发明属于电站锅炉技术领域，具体涉及一种锅炉内流场热偏差模型实时预测方法。

背景技术

近年来，由于国家对于锅炉能耗和环保方面要求的提高，许多小型锅炉被迫关停，转而引进超临界和超超临界火力发电机组。这些超临界和超超临界火力发电机组的受热面温度很高，如果在运行的过程中出现较大的热偏差或者发生突发性扰动，那么高温受热面发生超温爆管事故的概率就会提升。

锅炉产生热偏差的主要原因是锅炉炉膛的烟气侧热偏差。在有燃烧的热态情况下，参数之间往往存在非线性耦合的关系，因此速度切圆会发生偏移，烟气流速和温度的分布是不对称的，相对于炉膛中心位置产生一定的偏斜，从而引起锅炉炉膛出口处烟气温度的非对称分布，形成热偏差。而且随着大容量锅炉的成批量投用，热偏差也会明显增加，温度和速度的非对称分布导致的热偏差是造成高温过热器超温爆管的主要原因。

超临界机组的发电效率很大程度上与材料的热应力极限值有关，目前运行的机组都已经非常接近材料允许的极限温度，如果高温过热器出现严重的热偏差，极有可能超出材料的热应力极限而损害管子的使用寿命，情况严重就会引起超温爆管，因此准确掌握材料的极限温度是机组安全高效运行的前提。

为了降低高温受热面发生爆管的概率，就需要解决电站锅炉运行过程中内流场热偏差过大的问题，目前利用传感器测量的方式获取高温过热器部分外管壁的温度，然后实时显示部分管壁的温度，无法做到所有管壁温度的在线监测。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种锅炉内流场热偏差模型实时预测方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种锅炉内流场热偏差模型实时预测方法，包括以下步骤：

1)将高温过热器前端截面所在烟气空间进行传热区域划分，在水平烟道内沿高度方向，从上到下将高温过热器等间隔划分成5个传热区域；在水平烟道内沿宽度方向，从左往右将高温过热器分为6个传热区域；并对划分得到传热区域进行编号T_j，j＝1，2，3，...，30，利用传感器对不同区域的管壁温度以及高温过热器进口处的工质温度t₀进行采集；

2)由步骤1)采集得到不同工况下的不同区域的管壁温度以及高温过热器进口处的工质温度t₀，查焓温表得到高温过热器进口处焓值h₀，根据高温过热器管分片分段模型，可以计算各管段工质温度t_j，具体方法如下：

a)将高温过热器进口处的工质温度t₀带入式(1)，得到各管段外壁所受热负荷q_j：

式中：

t_bj——各管段外壁的温度，由传感器采集得到，℃；

t_j——各管段内工质温度，℃；

β——高温过热器管子外径与内径的比值；

μ——热量均流系数；