本發(fā)明涉及火力發(fā)電控制領(lǐng)域，具體地說，是一種基于二維尋優(yōu)的燃煤機組對流受熱面智能吹灰方法。
背景技術(shù)：
：我國火電發(fā)電量約占總發(fā)電量的五分之四，火力發(fā)電系統(tǒng)中超過50％的熱能是通過過熱/再熱換熱器、省煤器等對流受熱面進入工質(zhì)的。以亞臨界機組為例，對流受熱面包括頂棚過熱器、前后包墻-側(cè)包墻-中隔墻過熱器、水平及立式低溫過熱器、屏式過熱器、高溫過熱器、水平及立式低溫再熱器、高溫再熱器。這些對流受熱面存在著不同程度的積灰結(jié)渣問題。積灰結(jié)渣造成對流受熱面熱阻增大、鍋爐側(cè)熱效率降低、排煙溫度上升，直接影響發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益。對流受熱面的灰污系數(shù)是其清潔狀況的表征，它的實時監(jiān)測對智能吹灰具有重要意義。在生產(chǎn)實踐中，由于缺乏有效的臨界標準，操作人員通常根據(jù)尾煙氣溫度變化判斷積灰結(jié)渣的程度，據(jù)此指導吹灰操作。然而，尾煙氣溫度受機組負荷、煤質(zhì)變化(意味著配風變化)影響較大，難以準確表征對流受熱面積灰結(jié)渣水平，同時也無法確定具體何時實施吹灰控制動作。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索，申請?zhí)?01310006298.2，公開日2013.04.24的中國專利，公開了一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡原理的鍋爐受熱面智能吹灰方法，該方法采用具有高度非線性映射能力的計算模型—BP神經(jīng)網(wǎng)絡，通過溫度檢測數(shù)據(jù)和鍋爐數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡原理，對網(wǎng)絡進行訓練，模擬計算鍋爐受熱面灰污系數(shù)，并將訓練好的吹灰人工神經(jīng)網(wǎng)絡用于實時監(jiān)測受熱面積灰和結(jié)渣，當監(jiān)測到某受熱面灰污系數(shù)超過一閾值時，系統(tǒng)即自動判定該受熱面已積灰或結(jié)焦嚴重，開始對其進行吹渣、吹灰。但是上述專利方法中的不同工況下受熱面灰污系數(shù)的閾值如何確定并未給出明確獲得的方法，電站運行人員仍然無法確定何時實施吹灰控制動作，如果按照經(jīng)驗進行吹灰控制，很有可能造成過度吹灰或者吹灰不足，增加爆管風險或使機組運行效率降低，提高吹灰損失。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于二維尋優(yōu)的燃煤機組對流受熱面智能吹灰方法，該方法無需在爐膛和煙道處安裝任何額外測量硬件，可以獲得燃煤機組對流受熱面最佳吹灰時間間隔和最佳吹灰時長，提高機組運行效率，降低吹灰損失。為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明根據(jù)煙氣通道和工質(zhì)通道的實時運行數(shù)據(jù)，實時計算對流受熱面的灰污系數(shù)，然后基于分布式計算模型和經(jīng)濟性分析確定出對流受熱面不同平穩(wěn)負荷下的臨界灰污系數(shù)，當灰污系數(shù)實時值與該臨界值相差較小時，即認為達到了最佳吹灰時機，從而對燃煤機組對流受熱面實施吹灰。具體的，一種基于二維尋優(yōu)的燃煤機組對流受熱面智能吹灰方法，包括以下步驟：步驟一、利用分布式計算控制系統(tǒng)實測數(shù)據(jù)中的工質(zhì)和煙氣的質(zhì)量流量，結(jié)合換熱管的內(nèi)、外徑結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)對流換熱系數(shù)的定義計算對流受熱面的理想換熱系數(shù)；步驟二、根據(jù)工質(zhì)物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫及分布式計算控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的實測數(shù)據(jù)，計算當前時刻汽水分離器出口飽和蒸汽比焓和密度，在默認各級換熱器相鄰關(guān)鍵測點之間工質(zhì)的溫度、壓力呈線性分布的條件下，首先將每一層的實際換熱管束等效為一根換熱管，再按固定離散化步長將等效換熱管束劃分為一系列微元，建立分布式計算模型，計算各換熱管束微元的實際換熱系數(shù)，得到對流受熱面沿煙氣流動方向各層等效換熱管束的層實際換熱系數(shù)，所有層實際換熱系數(shù)的均值即為該對流受熱面的實際換熱系數(shù)；步驟三、利用理想換熱系數(shù)和實際換熱系數(shù)計算表征對流受熱面清潔狀況的灰污系數(shù)實時值，并將其存入歷史數(shù)據(jù)庫，同時確定從上一次吹灰結(jié)束開始，灰污系數(shù)達到穩(wěn)定的時間Tmin，將既滿足距上一次吹灰結(jié)束后Tmin時間以上又滿足負荷平穩(wěn)條件的灰污系數(shù)實時值存入?yún)?shù)辨識數(shù)據(jù)庫；步驟四、對參數(shù)辨識數(shù)據(jù)庫中不同平穩(wěn)負荷下灰污系數(shù)實時值進行小波變換，然后對灰污系數(shù)計算式中的各參數(shù)進行辨識，得到不同平穩(wěn)負荷下灰污系數(shù)計算式；步驟五、求解有約束條件下吹灰經(jīng)濟效益的最優(yōu)化問題，得到從上一次吹灰結(jié)束后的最佳吹灰時間間隔τlj和最佳吹灰時長tlj，將最佳吹灰時間間隔τlj代入對應負荷下的灰污系數(shù)計算式得到該負荷下的臨界灰污系數(shù)；計算灰污系數(shù)實時值與臨界灰污系數(shù)的相對偏差δ，若其值小于設(shè)定值，則認為達到了最佳吹灰時機，給出啟動吹灰的建議，吹灰時長為tlj，從而實現(xiàn)燃煤機組對流受熱面智能吹灰。優(yōu)選地，步驟一中的理想換熱系數(shù)Klx(W/(m2·K))由式(1)確定：Klx=11hq+1hy---(1)]]>式中，hq和hy分別表示工質(zhì)側(cè)和煙氣側(cè)對流換熱系數(shù)(W/(m2·K))，由傳熱學原理可知：hq=0.023λqd2(ρqVqd2μq)0.8(cqμqλq)0.4---(2)]]>hy=0.27λyd1(ρyVyd1μy)0.63(cyμyλy)0.36---(3)]]>式中，λq和λy分別表示工質(zhì)和煙氣的導熱系數(shù)(W/(m·K))；ρq和ρy分別表示工質(zhì)和煙氣的密度(kg/m3)；Vq和Vy分別表示工質(zhì)和煙氣的流速(m/s)；μq和μy分別表示工質(zhì)和煙氣的粘度(Pa·s)；cq和cy分別表示工質(zhì)和煙氣的比熱容(kJ/(kg·K))；d1和d2分別表示換熱管的外徑和內(nèi)徑(m)。優(yōu)選地，在步驟二中，逆煙氣流程逐層計算實際換熱系數(shù)時采用一般性假設(shè)：(1)工質(zhì)溫度和壓力沿流動方向呈線性分布；(2)每一層等效換熱管束不同位置的清潔狀況相同。由第一點假設(shè)，對于第i層等效換熱管束，有：ti=t′′-t′mi+t′---(4)]]>pi=pout-pinmi+pin---(5)]]>式中，ti表示第i層等效換熱管束出口工質(zhì)溫度(K)；t’表示對流受熱面入口工質(zhì)溫度(K)；t”表示對流受熱面出口工質(zhì)溫度(K)；pi表示第i層等效換熱管束出口工質(zhì)壓力(kPa)；i表示換熱管束的第i層(i＝1,2,…,m)；m表示換熱管束的層數(shù)；pout表示換熱設(shè)備出口工質(zhì)壓力(kPa)；pin表示對流受熱面進口工質(zhì)壓力(kPa)。計算出每一層等效換熱管束進出口工質(zhì)的溫度和壓力后根據(jù)溫焓表可得到每一層等效換熱管束進出口工質(zhì)的焓值。這樣就能計算出每一層等效換熱管束內(nèi)工質(zhì)的吸熱量ΔQi(kW)：ΔQi=hi+1-hihm-h1Q---(6)]]>式中，ΔQi表示第i層等效換熱管束中工質(zhì)吸收的熱量(kW)；Q表示低溫再熱器中工質(zhì)的總吸熱量(kW)；hi表示第i層等效換熱管束出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)；hi+1表示第i+1層等效換熱管束出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)；hm表示第m層等效換熱管束出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)。hy(i+1)=ΔQiDy+hy(i)---(7)]]>式中，hy(i)表示第i層等效換熱管束出口煙氣焓值(kJ/kg)，由第i-1層等效換熱管束熱平衡計算逆推而來；hy(i+1)表示第i層等效換熱管束進口煙氣焓值(kJ/kg)，Dy表示煙氣質(zhì)量流量(kg/s)。計算得到了第i層等效換熱管束進口煙氣焓值hy(i+1)后，再根據(jù)煙氣溫焓表計算可得第i層等效換熱管束進口煙氣溫度θi’，由此即可求得對流受熱面每一層等效換熱管束進出口煙氣溫度。然后將每層等效換熱管束按設(shè)定的離散化步長(比如0.1米)分成若干換熱管束微元，由于每一個微元之間的物性差異以及溫度壓力差異均不大，則可對每一個微元建立集總參數(shù)模型，進行傳熱分析及計算。微元由循環(huán)變量j標記(j＝1,2,....n，n表示第i層等效換熱管束的微元總數(shù))。顯然，第j個微元距離入口為離散化步長*j米。由上述第二點假設(shè)，每一層等效換熱管束的清潔狀況相同，則同一層的所有微元實際換熱系數(shù)相同，且每一個微元的換熱面積也相同，則有：ΔQi,j＝KiF0Δti,j(8)式中，ΔQi，j表示第i層等效換熱管束第j個微元的吸熱量(kJ/s)；Ki表示第i層等效換熱管束的實際換熱系數(shù)(W/(m2·K))；F0表示每個微元的換熱面積(m2)；Δti，j表示第i層等效換熱管束第j個微元的傳熱溫壓(K)。對于每一個微元而言，工質(zhì)和煙氣的溫度變化量不大，可用算數(shù)平均溫差近似代替對數(shù)平均溫差，即：Δti,j=(θi′′-ti,j′)+(θi′-ti,j′′)2---(9)]]>式中，t‘i，j表示第i層等效換熱管束第j個微元的工質(zhì)進口溫度(K)；t”i，j表示第i層等效換熱管束第j個微元的工質(zhì)出口溫度(K)；θ‘i表示第i層等效換熱管束的煙氣進口溫度(K)；θ”i表示第i層等效換熱管束的煙氣出口溫度(K)。第i層等效換熱管束的換熱量：ΔQi=Σj=1nΔQi,j---(10)]]>結(jié)合式(8)～(10)可得到第i層等效換熱管束的換熱系數(shù)Ki(W/(m2·K))：Ki=ΔQiF0[n2(θi′′+θi′)-Σj=2n-1ti,j′′-ti,1′+ti+1,1′2]---(11)]]>式中，n表示第i層等效換熱管束的微元總數(shù)；t‘i，1表示第i層等效換熱管束第1個微元的工質(zhì)進口溫度(K)；t’i+1，1表示第i+1層等效換熱管束第1個微元的工質(zhì)進口溫度(K)。再對每一層的換熱系數(shù)取平均值得到表征該對流受熱面整體換熱性能的實際換熱系數(shù)Ksj(W/(m2·K))：Ksj=Σi=1mKim---(12)]]>優(yōu)選地，步驟三所述的灰污系數(shù)實時值可根據(jù)灰污系數(shù)定義式(13)計算得到：ϵ=1-KsjKlx---(13)]]>一方面將計算所得灰污系數(shù)實時值存入歷史數(shù)據(jù)庫，同時確定從上一次吹灰結(jié)束開始，灰污系數(shù)達到穩(wěn)定的時間Tmin。另外，將既滿足距上一次吹灰結(jié)束后Tmin時間以上又滿足負荷平穩(wěn)條件的灰污系數(shù)實時值存入?yún)?shù)辨識數(shù)據(jù)庫(在分布式計算控制系統(tǒng)中建立)。以一個月為時間窗口對參數(shù)辨識數(shù)據(jù)庫中不同負荷下的灰污系數(shù)數(shù)據(jù)進行滾動更新，保證辨識得到的灰污系數(shù)計算式與機組設(shè)備性能和運行條件相符。優(yōu)選地，步驟四所述的灰污系數(shù)可用只隨時間變化的計算式表示：ε＝ε0+a(1-e-Cτ)(14)式中，ε0表示最小灰污系數(shù)，為無量綱系數(shù)，a表示灰污沉積常數(shù)，為無量綱系數(shù)；C表示時間系數(shù)(h-1)；τ表示以上次吹灰結(jié)束時刻為計時起點的時間(h)；e表示自然常數(shù)。從參數(shù)辨識數(shù)據(jù)庫中調(diào)用灰污系數(shù)數(shù)據(jù)，對其進行5層小波變換去噪，再利用非線性擬合方法辨識式(14)中的各項參數(shù)，即可確定對流受熱面特定負荷下的灰污系數(shù)計算式。更優(yōu)選地，考慮吹灰時長情況下步驟五所述的灰污系數(shù)計算式可表示為時間的函數(shù)：ϵ=f1(τ)=1-KsjKlx=ϵ0+a(1-e-Cτ)0≤τ≤τ0-ta[1-e-C(τ0-t)]-t(τ-τ0)+ϵ0τ0-t≤τ≤τ0---(15)]]>式中，ε0表示最小灰污系數(shù)，為無量綱系數(shù)，a表示灰污沉積常數(shù)，為無量綱系數(shù)；C表示時間系數(shù)(h-1)；τ表示以上次吹灰結(jié)束時刻為計時起點的時間(h)，t為吹灰時長(h)，τ0為吹灰時間間隔(h)；e表示自然常數(shù)。以吹灰時長t和吹灰時間間隔τ0為自變量，以吹灰的凈收益為目標函數(shù)為：Qnet=f2(τ,t)F[∫0Δτ(1-f1(τ))KlxΔtdτ-Δττ0∫0τ0(1-f1(τ))KlxΔtdτ]EmLHV-Δττ0(mqtBjDmEm+P0tEd+Ewx)---(16)]]>式中，F(xiàn)表示低溫再熱器的總換熱面積(m2)；Δt表示對數(shù)平均溫差(K)；Em表示煤價(元)；LHV表示低位發(fā)熱量(MJ/kg)；Klx表示步驟一中所述特定負荷下的理想換熱系數(shù)(W/(m2·K))，τ0為吹灰時間間隔(h)，t表示完成一次吹灰的時長(s)；mq表示一次蒸汽消耗量(kg/s)；Bj表示計算燃煤量(kg/s)；Dm表示每產(chǎn)生1kg蒸汽需要的燃煤量(kg/kg)；P0表示電動機功率(kW)；Ed表示電價；Ewx表示每支吹灰器每次使用的成本。由工程運行經(jīng)驗可知24h內(nèi)的吹灰次數(shù)不多于15次，吹灰時長與吹灰器進退速度V(m/s)和行程S(m)有關(guān)，必在某一區(qū)間范圍內(nèi)，則上述目標函數(shù)的約束條件為：1≤Δττ≤15t=SV∈[195,760]τ∈N*t∈N*---(17)]]>其中，N*表示自然數(shù)。通過計算不同的自變量組合下的目標函數(shù)值，可以得到使得目標函數(shù)取得最大值時的最佳吹灰時間間隔τlj和最佳吹灰時長tlj。將τlj代入灰污系數(shù)計算式(14)，即可求得特定負荷下的臨界灰污系數(shù)εlj：ϵlj=ϵ0+a(1-e-Cτlj)---(18)]]>在實際運行工況下，如果某些負荷下沒有Tmin時間以上的平穩(wěn)運行數(shù)據(jù)，無法通過上述步驟計算得到該特定負荷下的灰污系數(shù)上限值，步驟五所述的不同負荷下的灰污系數(shù)上限值可利用已知的灰污系數(shù)上限值根據(jù)負荷大小進行插值計算得到。更優(yōu)選地，計算灰污系數(shù)實時值與臨界灰污系數(shù)的相對偏差δ：δ=|ϵlj-ϵ|ϵlj---(19)]]>若其值小于3％，表明該對流受熱面的清潔狀況已經(jīng)變差，影響了該對流受熱面的換熱性能，從而影響了機組運行的經(jīng)濟效益，需要實施吹灰，且吹灰時長為tlj。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明所需的各測點數(shù)據(jù)均從DCS數(shù)據(jù)庫直接獲得，現(xiàn)場不需要額外增加測點或其他昂貴儀表，僅需在已有的控制系統(tǒng)中增加相應的軟件模塊，實施成本低；本發(fā)明所述燃煤機組對流受熱面最佳吹灰時間間隔和最佳吹灰時長可以一定時間(比如一個月)為時間窗口滾動更新，同時在線監(jiān)測對流受熱面的清潔狀況，為機組吹灰優(yōu)化提供指導的技術(shù)支撐。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：圖1為本發(fā)明一實施例中低溫再熱器部分換熱管束示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例中低溫再熱器換熱管束正視圖；圖3為本發(fā)明一實施例中換熱管束計算模型變換示意圖；圖4為本發(fā)明一實施例中換熱微元示意圖；圖5為本發(fā)明一實施例中低溫再熱器灰污系數(shù)變化曲線；圖6為本發(fā)明一實施例中低溫再熱器吹灰凈收益示意圖；圖7為本發(fā)明一實施例的方法流程圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。本實施例涉及某超超臨界1050MW燃煤機組，鍋爐型號DG3000/26.15-Ⅱ1型，所述對流受熱面是該機組的低溫再熱器，如圖1所示。本實施例提供一種基于二維尋優(yōu)的燃煤機組對流受熱面(即低溫再熱器)智能吹灰方法，如圖7所示，具體實施流程包括以下步驟：步驟一、利用分布式計算控制系統(tǒng)實測數(shù)據(jù)中的工質(zhì)和煙氣的質(zhì)量流量，結(jié)合換熱管的內(nèi)、外徑結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)對流換熱系數(shù)的定義計算低溫再熱器的理想換熱系數(shù)；低溫再熱器的理想換熱系數(shù)由下式確定：Klx=11hq+1hy---(1)]]>式中，hq和hy分別表示工質(zhì)側(cè)和煙氣側(cè)對流放熱系數(shù)(W/(m2·K))，由傳熱學原理可知：hq=0.023λqd2(ρqVqd2μq)0.8(cqμqλq)0.4---(2)]]>hy=0.27λyd1(ρyVyd1μy)0.63(cyμyλy)0.36---(3)]]>式中，λq和λy分別表示工質(zhì)和煙氣的導熱系數(shù)(W/(m·K))；ρq和ρy分別表示工質(zhì)和煙氣的密度(kg/m3)；Vq和Vy分別表示工質(zhì)和煙氣的流速(m/s)；μq和μy分別表示工質(zhì)和煙氣的粘度(Pa·s)；cq和cy分別表示工質(zhì)和煙氣的比熱容(kJ/(kg·K))；d1和d2分別表示換熱管的外徑和內(nèi)徑(m)。步驟二、實際的換熱設(shè)備一般由多根換熱管組成的換熱管束蛇形層疊布置在煙道中，以增強工質(zhì)與煙氣的換熱面積，提高單位體積換熱器的換熱效率，見圖2，實線為換熱管中心線。圖1和圖2所示的低溫再熱器共有296排換熱管，每一排由6根換熱管構(gòu)成的換熱管束按蛇形平面排布成為一層換熱管束，共有17層換熱管束，將每一層的6根換熱管構(gòu)成的實際換熱管束等效為一根換熱管束。下面逆煙氣流程逐層計算實際換熱系數(shù)。計算時采用一般性假設(shè)：(1)工質(zhì)溫度和壓力沿流動方向呈線性分布；(2)每一層等效換熱管束不同位置的清潔狀況相同。由DCS數(shù)據(jù)庫可得到低溫再熱器出入口工質(zhì)溫度、壓力，再根據(jù)換熱管束的排列方式、間距、根數(shù)、長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，計算每一層等效換熱管束任意長度位置工質(zhì)的溫度和壓力數(shù)值，進而由IF97公式計算得到不同位置處的工質(zhì)密度和比焓，再結(jié)合工質(zhì)質(zhì)量流量獲得到每一層等效換熱管束中工質(zhì)吸收的熱量。同時，從DCS數(shù)據(jù)庫獲得低溫再熱器出口煙氣溫度和壓力，再由煙氣溫焓表計算得到煙氣焓值，用于低溫再熱器進口煙氣溫度計算。下面對第i層等效換熱管束做詳細分析和計算，其余各層等效換熱管束的計算過程與之同理，逆煙氣流程依次推導計算即可。對于第i層等效換熱管束，有：ti=t′′-t′mi+t′---(4)]]>pi=pout-pinmi+pin---(5)]]>式中，ti表示第i層等效換熱管束出口工質(zhì)溫度(K)；t’表示低溫再熱器入口工質(zhì)溫度(K)；t”表示低溫再熱器出口工質(zhì)溫度(K)；pi表示第i層等效換熱管束出口工質(zhì)壓力(kPa)；i表示換熱管束的第i層(i＝1,2,…,m)；m表示換熱管束的層數(shù)(m＝17)；pout表示換熱設(shè)備出口工質(zhì)壓力(kPa)；pin表示低溫再熱器進口工質(zhì)壓力(kPa)。計算出每一層等效換熱管束進出口工質(zhì)的溫度和壓力后根據(jù)溫焓表可得到每一層等效換熱管束進出口工質(zhì)的焓值。這樣就能計算出每一層等效換熱管束內(nèi)工質(zhì)的吸熱量ΔQi(kW)：ΔQi=hi+1-hihm-h1Q---(6)]]>式中，ΔQi表示第i層等效換熱管束中工質(zhì)吸收的熱量(kW)；Q表示低溫再熱器中工質(zhì)的總吸熱量(kW)；hi表示第i層等效換熱管束出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)；hi+1表示第i+1層等效換熱管束出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)；hm表示第m層等效換熱管束出口工質(zhì)焓值(kJ/kg)。hy(i+1)=ΔQiDy+hy(i)---(7)]]>式中，Dy表示煙氣質(zhì)量流量(kg/s)；hy(i)表示第i層等效換熱管束出口煙氣焓值(kJ/kg)，由第i-1層等效換熱管束熱平衡計算逆推而來；hy(i+1)表示第i層等效換熱管束進口煙氣焓值(kJ/kg)。計算得到了第i層等效換熱管束進口煙氣焓值hy(i+1)后，再根據(jù)煙氣溫焓表計算可得第i層等效換熱管束進口煙氣溫度θi’，由此即可求得低溫再熱器每一層等效換熱管束進出口煙氣溫度。然后將每層等效換熱管束按0.1米的離散化步長分成若干換熱管束微元，由于每一個微元之間的物性差異以及溫度壓力差異均不大，則可對每一個微元建立集總參數(shù)模型，進行傳熱分析及計算，如圖4。微元由循環(huán)變量j標記(j＝1,2,....n，n表示第i層等效換熱管束的微元總數(shù))。顯然，第j個微元距離入口0.1*j米。模型變換過程如圖3所示。由上述第二點假設(shè)，每一層等效換熱管束的清潔狀況相同，則同一層的所有微元實際換熱系數(shù)相同，且每一個微元的換熱面積也相同，則有：ΔQi,j＝KiF0Δti,j(8)式中，ΔQi，j表示第i層等效換熱管束第j個微元的吸熱量(kW)；Ki表示第i層等效換熱管束的實際換熱系數(shù)(W/(m2·K))；F0表示每個微元的換熱面積(m2)；Δti，j表示第i層等效換熱管束第j個微元的傳熱溫壓(K)。對于每一個微元而言，工質(zhì)和煙氣的溫度變化量不大，可用算數(shù)平均溫差近似代替對數(shù)平均溫差，即：Δti,j=(θi′′-ti,j′)+(θi′-ti,j′′)2---(9)]]>式中，t‘i，j表示第i層等效換熱管束第j個微元的工質(zhì)進口溫度(K)；t”i，j表示第i層等效換熱管束第j個微元的工質(zhì)出口溫度(K)；θ‘i表示第i層等效換熱管束的煙氣進口溫度(K)；θ”i表示第i層等效換熱管束的煙氣出口溫度(K)。第i層等效換熱管束的換熱量ΔQi(kW)：ΔQi=Σj=1nΔQi,j---(10)]]>結(jié)合式(8)～(10)可得到第i層等效換熱管束的換熱系數(shù)Ki(W/m2/K)：Ki=ΔQiF0[n2(θi′′+θi′)-Σj=2n-1ti,j′′-ti,1′+ti+1,1′2]---(11)]]>式中，n表示第i層等效換熱管束的微元總數(shù)；t‘i，1表示第i層等效換熱管束第1個微元的工質(zhì)進口溫度(K)；t’i+1，1表示第i+1層等效換熱管束第1個微元的工質(zhì)進口溫度(K)。至此即可求出低溫再熱器每一層等效換熱管束的實際換熱系數(shù)，再對每一層的換熱系數(shù)取平均值得到表征低溫再熱器整體換熱性能的實際換熱系數(shù)Ksj(W/(m2·K))：Ksj=Σi=1mKim---(12)]]>步驟三、根據(jù)灰污系數(shù)定義式(13)計算得到低溫再熱器的灰污系數(shù)實時值ε：ϵ=1-KsjKlx---(13)]]>一方面，將計算所得灰污系數(shù)實時值存入歷史數(shù)據(jù)庫(在分布式計算控制系統(tǒng)中建立)，同時確定從上一次吹灰結(jié)束開始，灰污系數(shù)達到穩(wěn)定的時間Tmin(8h)。另外，將既滿足距上一次吹灰結(jié)束后8小時以上又滿足負荷平穩(wěn)條件的灰污系數(shù)實時值存入?yún)?shù)辨識數(shù)據(jù)庫。另一方面，將上一次吹灰結(jié)束后長約8小時內(nèi)的平穩(wěn)負荷段的灰污系數(shù)實時值存入?yún)?shù)辨識數(shù)據(jù)庫。以一個月為時間窗口對參數(shù)辨識數(shù)據(jù)庫中不同負荷下的灰污系數(shù)數(shù)據(jù)進行滾動更新，保證辨識得到的灰污系數(shù)計算式與機組設(shè)備性能和運行條件相符。步驟四、對于低溫再熱器而言，上述灰污系數(shù)和習慣使用的灰污熱阻R(K·m2/W)均可表征低溫再熱器的清潔狀況：R=1Ksj-1Klx---(14)]]>由式(13)、(14)可知，在平穩(wěn)負荷下灰污系數(shù)和灰污熱阻均只與實際換熱系數(shù)有關(guān)，且二者滿足同樣的變化趨勢，即低溫再熱器越清潔，實際換熱系數(shù)越大，灰污系數(shù)和灰污熱阻越小，相反，低溫再熱器積灰越嚴重，實際換熱系數(shù)越小，灰污系數(shù)和灰污熱阻越大。由現(xiàn)有技術(shù)(比如陳寶康、閻維平、朱予東、高正陽、梁秀俊，燃煤電站鍋爐對流受熱面灰污層增長預測模型的研究,華北電力大學學報,2004,02:32-35)可知，在平穩(wěn)負荷下，低溫再熱器表面灰污層的增長預測模型如下：R＝R0+a'(1-e-Cτ)(15)式中，R0表示最小灰污熱阻(m2·K/W)；a’表示灰污沉積常數(shù)(m2·K/W)；τ表示以上次吹灰結(jié)束時刻為計時起點的時間(h)；C’表示時間系數(shù)(h-1)。故灰污系數(shù)也可用類似只隨時間變化的計算式表示：ε＝ε0+a(1-e-Cτ)(16)式中，ε0表示最小灰污系數(shù)，為無量綱系數(shù)，a表示灰污沉積常數(shù)，為無量綱系數(shù)；C表示時間系數(shù)(h-1)，e表示自然常數(shù)，其值約為2.71828。從參數(shù)辨識數(shù)據(jù)庫中調(diào)用灰污系數(shù)數(shù)據(jù)，對其進行5層小波變換去噪，再利用非線性擬合方法辨識式(16)中的各項參數(shù)，即可確定低溫再熱器特定負荷下的灰污系數(shù)計算式。圖5中曲線表示負荷為1000MW時低溫再熱器灰污系數(shù)的變化曲線。橫軸表示時間，起點為上一次吹灰結(jié)束，終點為灰污系數(shù)達到穩(wěn)定的時刻。圖中離散點表示根據(jù)實際計算結(jié)果繪制的灰污系數(shù)實時值，平滑實線表示對灰污系數(shù)實時值構(gòu)成的曲線進行擬合回歸處理，對灰污系數(shù)計算式中參數(shù)進行辨識后得到的灰污系數(shù)回歸曲線，可見經(jīng)參數(shù)辨識得到的灰污系數(shù)計算式的仿真結(jié)果與低溫再熱器真實的清潔狀況變化趨勢有較高的符合程度，因此在后續(xù)經(jīng)濟效益核算中可利用此通過參數(shù)辨識得到的灰污系數(shù)計算式。步驟五、考慮吹灰時長情況下，灰污系數(shù)計算式可表示為時間的函數(shù)：ϵ=f1(τ)=1-KsjKlx=ϵ0+a(1-e-Cτ)0≤τ≤τ0-ta[1-e-C(τ0-t)]-t(τ-τ0)+ϵ0τ0-t≤τ≤τ0---(18)]]>式中，ε0表示最小灰污系數(shù)，為無量綱系數(shù)，a表示灰污沉積常數(shù)，為無量綱系數(shù)；C表示時間系數(shù)(h-1)；τ表示以上次吹灰結(jié)束時刻為計時起點的時間(h)，t為吹灰時長(h)，τ0為吹灰時間間隔(h)，e表示自然常數(shù)，其值約為2.71828。以吹灰時長t和吹灰時間間隔τ0為自變量，以吹灰的凈收益為目標函數(shù)為：Qnet=f2(τ,t)F[∫0Δτ(1-f1(τ))KlxΔtdτ-Δττ0∫0τ0(1-f1(τ))KlxΔtdτ]EmLHV-Δττ0(mqtBjDmEm+P0tEd+Ewx)---(19)]]>式中，F(xiàn)表示低溫再熱器的總換熱面積(m2)；Δt表示對數(shù)平均溫差(K)；Em表示煤價(元)；LHV表示低位發(fā)熱量(MJ/kg)；Klx表示步驟一中所述特定負荷下的理想換熱系數(shù)(W/(m2·K))，τ0為吹灰時間間隔(h)，t表示完成一次吹灰的時長(s)；mq表示一次蒸汽消耗量(kg/s)；Bj表示計算燃煤量(kg/s)；Dm表示每產(chǎn)生1kg蒸汽需要的燃煤量(kg/kg)；P0表示電動機功率(kW)；Ed表示電價；Ewx表示每支吹灰器每次使用的成本。由工程運行經(jīng)驗可知24h內(nèi)的吹灰次數(shù)不多于15次，吹灰時長與吹灰器進退速度V(m/s)和行程S(m)有關(guān)，必在某一區(qū)間范圍內(nèi)，則上述目標函數(shù)的約束條件為：1≤Δττ≤15t=SV∈[195,760]τ∈N*t∈N*---(20)]]>其中，N*表示自然數(shù)。計算不同的自變量組合下的目標函數(shù)值，計算結(jié)果如圖6所示，其中每一小段表示不同吹灰時間間隔下不同吹灰時長的目標函數(shù)值，由圖6可直觀得到使得目標函數(shù)取得最大值時的最佳吹灰時間間隔τlj和最佳吹灰時長tlj。將τlj代入灰污系數(shù)計算式(16)，即可求得特定負荷下的臨界灰污系數(shù)εlj：ϵlj=ϵ0+a(1-e-Cτlj)---(18)]]>在實際運行工況下，如果某些負荷下沒有Tmin時間以上的平穩(wěn)運行數(shù)據(jù)，無法通過上述步驟計算得到該特定負荷下的灰污系數(shù)上限值，步驟五所述的不同負荷下的灰污系數(shù)上限值可利用已知的灰污系數(shù)上限值根據(jù)負荷大小進行插值計算得到。上述臨界灰污系數(shù)εlj就是灰污系數(shù)上限值，計算灰污系數(shù)實時值與臨界灰污系數(shù)的相對偏差δ：δ=|ϵlj-ϵ|ϵlj---(19)]]>若其值小于3％，表明該對流受熱面的清潔狀況已經(jīng)變差，影響了該對流受熱面的換熱性能，從而影響了機組運行的經(jīng)濟效益，需要實施吹灰，且吹灰時長為tlj。由上述實施例可以看出，本發(fā)明技術(shù)實施成本低，可以采用軟件模塊方式，無需增加額外硬件，降低吹灰陳本，提高機組運行效率，可用于在線監(jiān)測對流受熱面的清潔狀況，為機組節(jié)能增效技術(shù)支撐。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。當前第1頁1 2 3