[发明专利]火力电站高温段典型换热设备积灰系数的实时辨识方法

说明书

本发明提供了一种火力电站高温段典型换热设备积灰系数的实时辨识方法，包括：S1、获取高温段典型换热设备的结构参数，以及该换热设备给定时刻下的运行工况数据；S2、计算该给定时刻下出入口工质和出口烟气比焓和密度；S3、计算该给定时刻下所述换热设备吸热量和入口烟气温度；S4计算所述换热设备的实际传热系数；S5、计算换热设备的理想传热系数，结合S4得到的所述换热设备实际传热系数，计算得到换热设备积灰系数，从而实现换热设备积灰系数的实时辨识。本发明可用于实时计算高温段典型换热设备(如高温再热器)理想传热系数、传热系数和积灰系数，从而直观反映换热设备积灰结渣状况，有指导智能吹灰、提升锅炉效率的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种火力电站的参数辨识方法，具体地，涉及一种火力电站高温段典型换热设备积灰系数的实时辨识方法，属于火力发电实时仿真和优化控制领域。

背景技术

近年来，我国积极发展风能、核聚变能发电等新能源发电方式，但是主要的发电方式还是燃煤发电为主。由于煤中含有15％～30％的灰分，烟气沿烟道流经各受热面时会产生积灰和结渣现象。积灰和结渣现象会造成排烟温度升高，机组耗煤量增加，锅炉传热效率下降。因此及时对受热面进行吹扫是保证燃煤机组安全、高效运行的重要手段之一。目前火电厂主要按照运行班组吹灰或按照排烟温度吹灰，容易造成欠吹或过吹。积灰系数是受热面积灰结渣程度的表征，它的实时估计对智能吹灰具有重要意义。

中国专利申请号CN201310694377，公开日2014-04-16，记载了一种火电锅炉侧低温段换热设备平均热阻的实时辨识方法，首先根据传热方程得到实际传热系数，然后根据具体换热设备的结构参数和运行工况求得对流传热系数，由于低温段换热设备周围烟气温度较低，辐射热极弱，因此该换热设备对流传热系数即理想传热系数，由实际传热系数和理想传热系数即可监测到换热设备清洁状况。相比低温段换热设备，高温段换热设备(如高温再热器)烟温较高，受热面换热情况更加复杂，不仅存在对流换热，而且存在极强的辐射换热。因此采用计算低温段积灰结渣情况的方法不再适用于高温段。

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力电站高温段典型换热设备积灰系数的实时辨识方法，该方法根据换热设备烟气侧和工质侧的实时运行数据，基于动态热平衡法和传热方程实时计算出换热设备实际传热系数，并基于极端梯度提升算法计算相同工况下换热设备的理想传热系数，进一步计算换热设备积灰系数。

为实现以上目的，本发明提供一种火力电站高温段典型换热设备积灰系数的实时辨识方法，该方法具体包括：

S1、获取高温段典型换热设备的结构参数，以及该换热设备给定时刻下的运行工况数据；

S2、根据S1获取的所述换热设备的出口及入口工质温度、压力实测值计算该给定时刻下出入口工质比焓；根据所述换热设备的出口烟气温度、压力的实测值及烟气成分估计值，计算该给定时刻下出口烟气比焓和密度；

S3、根据所述换热设备的入口工质质量流量的实测值和S2得到的所述出入口工质比焓计算工质在该换热设备的吸热量；

根据得到的所述吸热量，基于动态热平衡法计算烟气流经所述换热设备的放热量；

根据出口烟气体积流量实测值、所述换热设备的放热量和S2得到的出口烟气比焓及密度计算所述换热设备的烟气出口能量，再基于能量守恒定律计算出所述换热设备的入口烟气能量，进而计算得到入口烟气比焓；

根据该换热设备的入口压力实测值及计算得到的入口烟气比焓，烟气成分估计值，计算该给定时刻下入口烟气温度；

S4、依据工质侧出入口温度实测值、烟气侧出口温度实测值和S3得到的入口烟气温度，采用对数平均温差法计算所述换热设备的传热过程平均温差，结合S3得到的工质在该换热设备的吸热量和传热方程计算所述换热设备的实际传热系数；