[发明专利]富氧燃烧的炉膛的传热系数计算方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及富氧燃烧技术领域，具体地，涉及一种富氧燃烧的炉膛的传热系数计算方法及装置。

背景技术

富氧燃烧技术与现有电站燃烧方式在技术上具有良好的承接性。富氧燃烧技术不仅便于回收烟气中的CO₂，还能大幅度地减少其中的NO_x、SO₂和颗粒物排放。富氧燃烧可以实现污染物的一体化协同脱除，是一种近“零”排放的清洁燃煤利用技术，但是富氧燃烧同时也存在着很多的问题：由于介质的密度、比热、扩散系数、辐射特性以及烟气量的差异，使得富氧燃烧气氛下炉内的流动特性、煤粉火焰特性、燃烧过程、传热过程等相比于常规燃烧发生了很大的变化。因此，常规的空气气氛下的锅炉的炉膛传热系数计算方法和步骤不再适于富氧燃烧工况下炉膛传热系数的计算，需要一种能够对富氧燃烧工况下炉膛的传热系数进行计算的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种富氧燃烧的炉膛的传热系数计算方法及装置，以解决上述现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种富氧燃烧的炉膛的传热系数计算方法，其中，该方法包括：对空气燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r’进行修正得到富氧燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r；基于富氧燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r计算炉膛火焰黑度α；基于所述炉膛火焰黑度α计算炉膛的吸热量Q；计算受热面的面积H；计算对数温差△t；以及基于炉膛的吸热量Q、受热面的面积H和对数温差△t计算炉膛的传热系数K。

优选地，利用下述公式对空气燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r’进行修正得到富氧燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r：

K_r＝K_r’-ΔK，其中，

其中为水蒸气的分压、为CO₂的分压、F为有效辐射层厚度。

优选地，通过下述公式计算炉膛火焰黑度α：

α＝1-e^-KPS，

KPS＝A×(Kr*γ+K_h*μ+K_C*C₁*C₂)×S，

其中，所述KPS为燃烧产物总吸引力，K_r为富氧燃烧气氛下三原子气体辐射减弱系数；γ为烟气中三原子气体容积份额；K_h为灰粒辐射减弱系数；μ为质量飞灰浓度；K_C为碳粒辐射减弱系数；C₁、C₂为无因次参数；A为系数；S为炉膛的辐射层有效厚度。

优选地，通过下述公式计算灰粒辐射减弱系数K_h：

其中d_h为灰粒子有效直径，G_g为烟气质量，V_g为烟气体积，T_O为炉膛出口处烟气温度。

优选地，基于炉膛的吸热量Q、受热面的面积H和对数温差△t通过下述公式计算炉膛的平均传热系数K：

本发明还提供了一种富氧燃烧的炉膛的传热系数计算装置，其中，该装置包括：修正模块，用于对空气燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r’进行修正得到富氧燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r；第一计算模块，用于基于富氧燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r计算炉膛火焰黑度α；第二计算模块，用于基于所述炉膛火焰黑度α计算炉膛的吸热量Q；第三计算模块，用于计算受热面的面积H；第四计算模块，用于计算对数温差△t；以及第五计算模块，用于基于炉膛的吸热量Q、受热面的面积H和对数温差△t计算炉膛的传热系数K。

优选地，所述修正模块利用下述公式对空气燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r’进行修正得到富氧燃烧气氛下的三原子气体辐射减弱系数K_r：

K_r＝K_r’-ΔK，其中，

其中为水蒸气的分压、为CO₂的分压、F为有效辐射层厚度。

优选地，所述第一计算模块通过下述公式计算炉膛火焰黑度α：

α＝1-e^-KPS，