[发明专利]利用数值模拟辅助超超临界锅炉屏式过热器管壁温度的计算方法

摘要

本发明公开了利用数值模拟辅助超超临界锅炉屏式过热器管壁温度的计算方法，该方法包括步骤（1）：对包含屏式过热器的整个锅炉进行建模，构建过热器管壁温度计算方法的数学模型；步骤（2）：对步骤（1）所建立的数学模型进行数值模拟，得到屏式过热器计算区域附近的烟温和烟速分布，选取计算数据，将计算数据作为屏式过热器热力计算和水动力计算的初始条件；步骤（3）：利用热力计算和水动力方法进行屏式过热器壁温计算；步骤（4）：对获得的整个屏式过热器的计算管壁进行校核计算；步骤（5）：计算结果输出。该计算方法能兼顾数值模拟和热力计算的优点，不仅可以得到炉内详细的壁温分布，同时壁温结果的准确性也得到了提高。

主权项

1.一种利用数值模拟辅助超超临界锅炉屏式过热器管壁温度的计算方法，该方法包括如下步骤：步骤（1）：对包含屏式过热器的整个锅炉进行建模，构建过热器管壁温度计算方法的数学模型将整个锅炉的炉膛按照上下高度分为冷灰斗区、燃烧器区、燃烧器上方区、屏式过热器区四个区域，对于每个区域分别给定该区域的平均温度，该平均温度由炉膛热力计算得出；对锅炉的旋流燃烧器和锅炉的炉膛进行单独建模，将旋流燃烧器出口冷态模拟得到的结果作为炉膛入口的边界条件，其中，模型边界条件的设定为将屏区水冷壁设置为屏式过热器管壁温度的边界条件，同时，对屏式过热器在高度方向上以间隔0.5m为间距将屏式过热器划分为若干管段，并且对应每一个管段设定不同的受热面管壁温度t_i，角标i表示屏式过热器受热面计算管段的第i管段，初始段为i=1；同时设置整个屏式过热器壁面的初始温度，在设置整个屏式过热器壁面初始温度时将整个屏式过热器壁面温度设为一个相同的温度值t_p1；步骤（2）：对步骤（1）所建立的数学模型进行数值模拟，得到屏式过热器计算区域附近的烟温和烟速分布，选取计算数据，将计算数据作为屏式过热器热力计算和水动力计算的初始条件；步骤（3）：利用热力计算和水动力方法进行屏式过热器壁温计算通过步骤（1）所建立的模型以及步骤（2）所获得的计算结果，进行屏式过热器第i管段吸热量计算、工质流量计算、工质焓增计算、工质温度计算、管屏壁温计算以及各个换热系数程序将各个初始参数带入计算，如果计算得出的第i管段的受热面管屏的壁面温度t_i与预选受热面管屏壁面温度差值的绝对值小于5℃，则认为该管段的壁面温度计算收敛，停止计算，否则令继续迭代计算，直到该管段的壁面温度计算收敛，然后进行下一管段的壁面温度的计算，直至屏式过热器所有管段的受热面的壁面温度计算收敛，最后将所有管段的受热面的壁面温度所得到的计算值汇总集合，形成整个屏式过热器的计算壁温t_p2；步骤（4）：对获得的整个屏式过热器的计算管壁进行校核计算，若整个屏式过热器的初始设定壁温t_p1与计算所得到的壁温t_p2的差值的绝对值小于10℃，则认为整个屏式过热器的壁温计算收敛，停止计算，最终得到的屏式受热面的壁温分布结果为t_p2，否则令t_p1=t_p2，继续代入模型中进行模拟、计算，直至收敛；步骤（5）：计算结果输出当屏式过热器的壁温分布结果同时满足上述两个判定标准后，则认为屏式过热器的壁温计算完毕，将屏式过热器受热面壁温的计算分布结果进行保存、输出。