基于燃燒檢測的電站鍋爐分布參數(shù)建模與仿真研究.pdf

1、鍋爐是火電機(jī)組中最重要的部件之一，鍋爐安全一直以來都是具有重大實用價值的研究課題。壁溫、熱流、質(zhì)量流速等熱力參數(shù)是影響鍋爐安全性的重要因素，這些熱力參數(shù)在鍋爐受熱面上的分布是不均勻的，常用的熱電偶、熱流計等只能逐點測量，難以實現(xiàn)實時的、分布式的檢測，從而不能全面評價機(jī)組的安全性。本文在對煙氣傳熱、工質(zhì)流動等物理過程分析的基礎(chǔ)上，利用實時的爐內(nèi)三維溫度場以及顆粒黑度等燃燒檢測信息，開展了電站鍋爐分布參數(shù)建模的研究，獲得的模型可全面反映鍋爐

2、熱力參數(shù)分布特性。同時，針對目前用于動態(tài)特性分析及控制系統(tǒng)研究的鍋爐簡化模型由于普遍忽略各控制系統(tǒng)相互影響而精度不高的現(xiàn)狀，從復(fù)現(xiàn)水位控制系統(tǒng)、主汽溫度控制系統(tǒng)對負(fù)荷壓力特性的實際影響出發(fā)，對汽包鍋爐簡化建模方法進(jìn)行了探討。本文開展的研究工作和創(chuàng)造性成果如下：
　　 考慮水位控制系統(tǒng)及主汽溫度控制系統(tǒng)對負(fù)荷壓力特性的影響，開展了汽包鍋爐簡化建模的研究。利用系統(tǒng)壓力變動焓的概念把鍋爐給水量與減溫水量的影響引入汽包鍋爐簡化模型，該模

3、型體現(xiàn)了控制系統(tǒng)間的耦合關(guān)系。同時，提出了一種新的水位控制系統(tǒng)和過熱汽溫控制系統(tǒng)前饋信號，可更好的削弱耦合回路的影響，進(jìn)一步改善控制效果。
　　 開展了基于三維燃燒檢測的蒸發(fā)系統(tǒng)分布參數(shù)建模的研究。利用燃燒檢測系統(tǒng)提供的實時的爐內(nèi)三維溫度場和顆粒相黑度，計算水冷壁的二維熱流分布。同時提出用火焰黑度修正系數(shù)對黑度進(jìn)行修正，以反映氣體輻射和對流對爐膛傳熱的影響?？紤]了汽包水空間含汽對水位的影響，同時注意到代表過熱系統(tǒng)阻力特性的汽包出

4、口蒸汽流量方程系數(shù)隨負(fù)荷變化，提出一種根據(jù)汽包壓力和汽機(jī)調(diào)門開度計算該系數(shù)的經(jīng)驗公式。利用蒸發(fā)系統(tǒng)分布參數(shù)模型進(jìn)行仿真，結(jié)果表明該模型不僅可以準(zhǔn)確反映汽包壓力、水位以及汽包出口蒸汽流量的動態(tài)特性，而且還可全面反映熱流、壁溫、質(zhì)量流速等參數(shù)的二維分布特性，從而為有效評價鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)安全性和可靠性提供了重要依據(jù)。
　　 利用蒸發(fā)系統(tǒng)分布參數(shù)模型對水冷壁水循環(huán)特性進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明，相對于其它因素，上升管管徑和水冷壁熱負(fù)荷偏差對

5、水冷壁流量偏差有重要影響。存在上升管管徑的最優(yōu)設(shè)計值，在該管徑下，機(jī)組可以有效適應(yīng)熱負(fù)荷、汽包壓力、給水比焓等運行條件的變化，保持較好的水循環(huán)狀態(tài)。當(dāng)上升管管徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)確定時，鍋爐在較高汽包壓力、較低給水比焓以及適當(dāng)大循環(huán)泵增壓的工況下運行，流量偏差小同時質(zhì)量流速大，最有利于水循環(huán)。
　　 開展了過熱系統(tǒng)分布參數(shù)建模的研究。根據(jù)熱量來源，對過熱系統(tǒng)傳遞的能量進(jìn)行分類，并利用煙窗把各種類型的傳熱歸結(jié)到一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而建立了

6、一種形式統(tǒng)一的過熱系統(tǒng)分布式傳熱模型。在前人對三通集箱靜壓分布研究的基礎(chǔ)上，考慮了寬度方向熱負(fù)荷不均勻性對集箱靜壓以及并聯(lián)管組流量分配的影響，得到了并聯(lián)管組流量分配的熱態(tài)模型。在此基礎(chǔ)上，獲得了過熱系統(tǒng)/再熱系統(tǒng)的分布參數(shù)模型，并通過仿真驗證了模型的有效性。該模型在揭示過熱系統(tǒng)和再熱系統(tǒng)的同屏熱力參數(shù)分布特性以及屏間熱力參數(shù)分布特性方面具有獨特的優(yōu)越性。
　　 利用過熱系統(tǒng)/再熱系統(tǒng)分布參數(shù)模型對過熱器和再熱器壁溫分布特性進(jìn)行了