[发明专利]屏式过热器外壁温度计算方法及装置、温度监测系统

说明书

本公开涉及一种屏式过热器外壁温度计算方法及装置、温度监测系统，其中，计算方法包括：对整个炉膛进行三维数值模拟计算，得到炉膛内烟气的温度场和速度场，并结合预设算法对锅炉各区域高温受热面的传热系数进行修正；计算出锅炉各区域高温受热面的吸热量，建立各管在不同负荷下的热流密度数据库；根据各壁温测点实际检测的温度值和从热流密度数据库获取的管在计算截面的吸热量，得出管在沿工质流动方向上任意计算截面的外壁温度。

技术领域

本公开涉及锅炉技术领域，特别涉及一种屏式过热器外壁温度计算方法及装置、温度监测系统。

背景技术

随着我国火电机组不断向高参数、大容量方向发展，因煤质多变，严重偏离设计煤质，导致电站锅炉“四管”超温爆管事故频繁发生，已成为超临界机组面临的世界性难题，严重影响火电机组的安全经济运行。作为“四管”之一的屏式过热器，是锅炉设备中重要的高温受热面，由于处在炉膛上方高温恶劣的工作条件下，它既受到辐射换热，又受到对流换热，换热方式复杂，更容易发生超温爆管，所以监测屏式过热器的管壁温度，确定管壁危险部位，对预防管屏超温爆管具有重要意义。

屏式过热器因其所处环境的特殊性，目前现有的壁温测量手段很难实现炉内壁温的有效测量，如果采用直接测量方法，在炉内管屏上安装的壁温测点，壁温测点会经常受到炉内高温烟气的冲刷而使测点容易烧坏，而且不易更换，使得在线监测很困难；同时测点温度往往受炉内水冷壁辐射等多种因素影响，造成测量结果存在偏差；目前各个锅炉厂的计算则是以经验曲线进行选取，只能确定最大可能管壁温度，从而校核管壁材料许用应力，但不适用于详细的壁温分布计算。

发明内容

本公开提供了一种屏式过热器外壁温度计算方法及装置、温度监测系统，能够更加准确地获得屏式过热器的外壁温度。

根据本公开的第一方面，提供了一种屏式过热器外壁温度计算方法，包括：

对整个炉膛进行三维数值模拟计算，得到炉膛内烟气的温度场和速度场，并结合预设算法对锅炉各区域高温受热面的传热系数进行修正；

计算出锅炉各区域高温受热面的吸热量，建立各管在不同负荷下的热流密度数据库；

根据各壁温测点实际检测的温度值和从热流密度数据库获取的管在计算截面的吸热量，得出管在沿工质流动方向上任意计算截面的外壁温度。

在一些实施例中，在建立各管在不同负荷下的热流密度数据库之后，屏式过热器外壁温度计算方法还包括：

对每个高温受热面各处的热流密度值进行排序，确定出不同负荷下热流密度值超过第一预设阈值的位置，作为壁温测点。

在一些实施例中，屏式过热器外壁温度计算方法还包括：

获取计算截面处的管内工质温度、管的几何参数、热量分流系数、管内放热系数和管壁导热系数；

根据各壁温测点实际检测的温度值和从热流密度数据库获取的管在计算截面的吸热量，得出管在沿工质流动方向上任意计算截面的外壁温度包括：

根据各壁温测点实际检测的温度值、从热流密度数据库获取的管在计算截面的吸热量、计算截面处的管内工质温度、管的外径和内径比值、管壁厚、热量分流系数、管内放热系数和管壁导热系数，得出管在沿工质流动方向上任意计算截面的外壁温度。

在一些实施例中，计算截面处管外壁温度t_wbi的计算公式为：

式中，t_gzi为计算截面处管内工质温度，β为管外径和内径比值d为管外径，δ为管壁厚，q_w为计算截面处管吸热量，μ为热量分流系数，α₂为管内放热系数，λ_M为管壁导热系数。

在一些实施例中，壁温测点设在管的出口处，获取计算截面处的管内工质温度包括：