一种燃煤电厂锅炉传热特性分析方法及系统与流程

本技术涉及锅炉传热特性分析，尤其涉及一种燃煤电厂锅炉传热特性分析方法及系统。

背景技术：

1、目前，火电在电力结构里占有主导地位。虽然火电燃煤机组技术已经十分成熟，但从配合新能源推广应用，提高机组运行灵活性的角度，现有的火电机组仍存在调峰能力不足、负荷响应速度迟缓、长期偏离设计工况运行等问题；从响应可持续发展号召，实现能源清洁环保应用，燃煤机组存在污染物排放过高、低负荷运行煤耗成本增加等问题。作为锅炉效率的主要影响因素之一，煤质对电厂设备有着复杂的影响，煤的矿物质成分和含量会影响磨煤机的磨损以及锅炉的结焦、腐蚀和磨损。如何考虑锅炉的最适宜煤种是电厂燃料采购的首要难题。

2、此类研究分析了联合循环机组性能指标的影响因素，如系统部件工作特性、工质物性，并且得到了部分参数与性能指标的关系曲线。但是这类研究往往在考虑时使用控制变量的思路，对主要研究主体以外的部件采取简化忽略的处理方式，这样的分析虽然能得到大致的全局特性曲线，在个别的部件上并不能实现具体的数据监测研究，存在一定的局限性。

3、因此，为了在持续在线监测的条件下全面了解燃煤锅炉在燃烧不同燃料下的运行情况，判断是否存在性能下降甚至故障，进一步分析原因及调整策略，亟需设计一种燃煤电厂锅炉传热特性的精准分析方法。

技术实现思路

1、本技术提供了一种燃煤电厂锅炉传热特性分析方法及系统，用于建立锅炉传热特性分析精准预测模型，根据锅炉系统内部参数的变化以及受热面受到的一些影响，深入探究锅炉系统的特性与典型煤种煤质之间的联系，从而为挑选电厂最适宜的煤种提供具有参考价值的方法。

2、有鉴于此，本技术第一方面提供了一种燃煤电厂锅炉传热特性分析方法，所述方法包括：

3、依次构建各组件并设置组件的标准工况的运行参数与计算模式，并进行调试，其中，所述组件包括：锅炉和省煤器，用于搭建燃煤电厂锅炉的热力系统模型；

4、将热力系统分为若干个子系统，根据各子系统的组件构成，对各子系统的烟气、汽水循环的路径进行连接，并调整所述运行参数与所述计算模式；

5、对各所述子系统进行连接后进行整体调试，得到整体的热力系统模型，并将所述计算模式切换为变工况计算模式，并调整热力系统模型的特性曲线的拟合方式，从而完成热力系统模型的搭建；

6、根据所述热力系统模型的组件及连接关系，对所述热力系统模型的烟气走向及蒸汽走向进行分析，得到烟气流程和蒸汽流程，并分别对所述烟气流程和蒸汽流程进行建模，得到烟气流程模型和蒸汽流程模型，从而建立锅炉传热特性分析精准预测模型；

7、基于所述锅炉传热特性分析精准预测模型，以一次风温和煤质种类为输入变量，通过改变输入变量对锅炉传热特性分析进行仿真，得到省煤器在整个主蒸汽热力系统中的换热量占比受一次风温与煤质的影响而发生变化的趋势图，根据所述趋势图进行燃煤电厂锅炉传热特性分析。

8、可选地，所述组件具体包括：

9、送风机、空预器、锅炉、磨煤机、磨煤燃烧器、屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器、低温再热器、烟气调节挡板、省煤器、脱硝装置、烟气关断挡板、除尘器。

10、可选地，所述省煤器设置于竖井烟道内低温过热器的下方，沿烟道宽度方向顺列布置；所述省煤器蛇形管由光管组成，若干根管圈绕，采用上下两组逆流布置；给水从炉侧直接进入所述省煤器进口集箱，经所述省煤器的蛇形管从炉侧引入螺旋水冷壁。

11、可选地，所述烟气流程为：

12、通过所述送风机将空气送往空预器，使得所述锅炉的热烟气将其热量传送给进入的空气，受热的一次风与部分冷一次风混合进入所述磨煤机，再进入布置在前后墙的所述磨煤燃烧器，受热的二次风进入所述磨煤燃烧器的风箱，并且部分二次风进入所述磨煤燃烧器上部的燃烬风喷口；

13、由燃料燃烧产生的热烟气将热传递给炉膛水冷壁和所述屏式过热器，继而穿过所述高温过热器、所述高温再热器进入后竖井包墙，并通过后竖井包墙内的中隔墙将后竖井分成前、后两个平行烟道，其中前烟道内布置所述低温再热器，后烟道内布置所述低温过热器和所述省煤器；使得热烟气流经所述低温过热器和所述省煤器的烟气调节挡板后分成两个烟道，经所述脱硝装置scr后进入所述空预器，并通过在所述脱硝装置scr的进口烟道上设置所述烟气关断挡板，实现单台空预器运行；使得热烟气进入除尘器，流向烟囱，排向大气；

14、其中，所述空预器为三分仓空预器。

15、可选地，所述蒸汽流程为：

16、自给水管路出来的水由炉侧一端引入位于尾部竖井后烟道下部的所述省煤器入口集箱，流经所述省煤器受热面吸热后，由所述省煤器出口进入螺旋水冷壁入口，经螺旋水冷壁管、垂直水冷壁管输出蒸汽，蒸汽则依次流经所述低温过热器、所述屏式过热器和末级过热器；其中，所述低温过热器与所述屏式过热器之间和所述屏式过热器与末级过热器之间，还装有用于调节过热蒸汽温度的喷水减温器；

17、汽机的高压缸再热蒸汽进入位于后竖井前烟道的所述低温再热器和水平烟道内的所述高温再热器后，从所述高温再热器出口集箱引出至汽机中压缸。

18、本技术第二方面提供一种燃煤电厂锅炉传热特性分析系统，所述系统包括：

19、构建单元，用于依次构建各组件并设置组件的标准工况的运行参数与计算模式，并进行调试，其中，所述组件包括：锅炉和省煤器，用于搭建燃煤电厂锅炉的热力系统模型；

20、连接单元，用于将热力系统分为若干个子系统，根据各子系统的组件构成，对各子系统的烟气、汽水循环的路径进行连接，并调整所述运行参数与所述计算模式；

21、调试单元，用于对各所述子系统进行连接后进行整体调试，得到整体的热力系统模型，并将所述计算模式切换为变工况计算模式，并调整热力系统模型的特性曲线的拟合方式，从而完成热力系统模型的搭建；

22、建模单元，用于根据所述热力系统模型的组件及连接关系，对所述热力系统模型的烟气走向及蒸汽走向进行分析，得到烟气流程和蒸汽流程，并分别对所述烟气流程和蒸汽流程进行建模，得到烟气流程模型和蒸汽流程模型，从而建立锅炉传热特性分析精准预测模型；

23、分析单元，用于基于所述锅炉传热特性分析精准预测模型，以一次风温和煤质种类为输入变量，通过改变输入变量对锅炉传热特性分析进行仿真，得到省煤器在整个主蒸汽热力系统中的换热量占比受一次风温与煤质的影响而发生变化的趋势图，根据所述趋势图进行燃煤电厂锅炉传热特性分析。

24、可选地，所述组件具体包括：

25、送风机、空预器、锅炉、磨煤机、磨煤燃烧器、屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器、低温再热器、烟气调节挡板、省煤器、脱硝装置scr、烟气关断挡板、除尘器。

26、可选地，所述省煤器设置于竖井烟道内低温过热器的下方，沿烟道宽度方向顺列布置；所述省煤器蛇形管由光管组成，若干根管圈绕，采用上下两组逆流布置；给水从炉侧直接进入所述省煤器进口集箱，经所述省煤器的蛇形管从炉侧引入螺旋水冷壁。

27、可选地，所述烟气流程为：

28、通过所述送风机将空气送往空预器，使得所述锅炉的热烟气将其热量传送给进入的空气，受热的一次风与部分冷一次风混合进入所述磨煤机，再进入布置在前后墙的所述磨煤燃烧器，受热的二次风进入所述磨煤燃烧器的风箱，并且部分二次风进入所述磨煤燃烧器上部的燃烬风喷口；

29、由燃料燃烧产生的热烟气将热传递给炉膛水冷壁和所述屏式过热器，继而穿过所述高温过热器、所述高温再热器进入后竖井包墙，并通过后竖井包墙内的中隔墙将后竖井分成前、后两个平行烟道，其中前烟道内布置所述低温再热器，后烟道内布置所述低温过热器和所述省煤器；使得热烟气流经所述低温过热器和所述省煤器的烟气调节挡板后分成两个烟道，经所述脱硝装置scr后进入所述空预器，并通过在所述脱硝装置scr的进口烟道上设置所述烟气关断挡板，实现单台空预器运行；使得热烟气进入除尘器，流向烟囱，排向大气；

30、其中，所述空预器为三分仓空预器。

31、可选地，所述蒸汽流程为：

32、自给水管路出来的水由炉侧一端引入位于尾部竖井后烟道下部的所述省煤器入口集箱，流经所述省煤器受热面吸热后，由所述省煤器出口进入螺旋水冷壁入口，经螺旋水冷壁管、垂直水冷壁管输出蒸汽，蒸汽则依次流经所述低温过热器、所述屏式过热器和末级过热器；其中，所述低温过热器与所述屏式过热器之间和所述屏式过热器与末级过热器之间，还装有用于调节过热蒸汽温度的喷水减温器；

33、汽机的高压缸再热蒸汽进入位于后竖井前烟道的所述低温再热器和水平烟道内的所述高温再热器后，从所述高温再热器出口集箱引出至汽机中压缸。

34、从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：

35、本技术提供的一种燃煤电厂锅炉传热特性分析方法，通过搭建热力系统模型，对搭建的热力系统模型的烟气走向及蒸汽走向进行分析，得到烟气流程和蒸汽流程，并分别对所述烟气流程和蒸汽流程进行建模，得到烟气流程模型和蒸汽流程模型，从而建立锅炉传热特性分析精准预测模型。从而基于预测模型，根据锅炉系统内部参数的变化以及受热面受到的一些影响，深入探究锅炉系统的特性与典型煤种煤质之间的联系，从而为挑选电厂最适宜的煤种提供具有参考价值的方法。