基于燃燒檢測(cè)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(lái)都是具有重大實(shí)用價(jià)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(jì)等只能逐點(diǎn)測(cè)量，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的、分布式的檢測(cè)，從而不能全面評(píng)價(jià)機(jī)組的安全性。本文在對(duì)煙氣傳熱、工質(zhì)流動(dòng)等物理過(guò)程分析的基礎(chǔ)上，利用實(shí)時(shí)的爐內(nèi)三維溫度場(chǎng)以及顆粒黑度等燃燒檢測(cè)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(shí)，針對(duì)目前用于動(dòng)態(tài)特性分析及控制系統(tǒng)研究的鍋爐簡(jiǎn)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(duì)負(fù)荷壓力特性的實(shí)際影響出發(fā)，對(duì)汽包鍋爐簡(jiǎn)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(duì)負(fù)荷壓力特性的影響，開展了汽包鍋爐簡(jiǎn)化建模的研究。利用系統(tǒng)壓力變動(dòng)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(jiǎn)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(shí)，提出了一種新的水位控制系統(tǒng)和過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)前饋信號(hào)，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(cè)的蒸發(fā)系統(tǒng)分布參數(shù)建模的研究。利用燃燒檢測(cè)系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)的爐內(nèi)三維溫度場(chǎng)和顆粒相黑度，計(jì)算水冷壁的二維熱流分布。同時(shí)提出用火焰黑度修正系數(shù)對(duì)黑度進(jìn)行修正，以反映氣體輻射和對(duì)流對(duì)爐膛傳熱的影響?？紤]了汽包水空間含汽對(duì)水位的影響，同時(shí)注意到代表過(guò)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(jì)算該系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)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(dòng)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(píng)價(jià)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(duì)水冷壁水循環(huán)特性進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明，相對(duì)于其它因素，上升管管徑和水冷壁熱負(fù)荷偏差對(duì)

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(jì)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(yùn)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(shí)，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(yùn)行，流量偏差小同時(shí)質(zhì)量流速大，最有利于水循環(huán)。
　　 開展了過(guò)熱系統(tǒng)分布參數(shù)建模的研究。根據(jù)熱量來(lái)源，對(duì)過(guò)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(gè)封閉的系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而建立了

6、一種形式統(tǒng)一的過(guò)熱系統(tǒng)分布式傳熱模型。在前人對(duì)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(duì)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(guò)熱系統(tǒng)/再熱系統(tǒng)的分布參數(shù)模型，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了模型的有效性。該模型在揭示過(guò)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(dú)特的優(yōu)越性。
　　 利用過(guò)熱系統(tǒng)/再熱系統(tǒng)分布參數(shù)模型對(duì)過(guò)熱器和再熱器壁溫分布特性進(jìn)行了