生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法和系統(tǒng)，其方法包括步驟：建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；對(duì)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；根據(jù)這些參數(shù)以及歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過(guò)程；通過(guò)模擬獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場(chǎng)分布規(guī)律，根據(jù)速度場(chǎng)分布規(guī)律確定生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量。通過(guò)本發(fā)明，可以降低測(cè)量成本，縮短測(cè)量周期。
【專(zhuān)利說(shuō)明】生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用僅僅用了短短十幾年時(shí)間，對(duì)于燃燒生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐而言，其工業(yè)化進(jìn)程更是迅速異常，正因?yàn)槿绱耍谏镔|(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐的比較常見(jiàn)故障有爐內(nèi)磨損、布風(fēng)板泄漏、制粉系統(tǒng)和除灰渣系統(tǒng)故障等。由于爐內(nèi)磨損(受熱面、耐火材料、風(fēng)帽等)造成的事故接近事故停爐總數(shù)的比率相當(dāng)高，并且在已投運(yùn)的一些生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損爆管事故也時(shí)有發(fā)生。因此生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施正確與否，直接影響生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的可用率。高倍率循環(huán)灰的流動(dòng)使?fàn)t內(nèi)磨損更加嚴(yán)重，循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損問(wèn)題是困擾生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，爐內(nèi)磨損問(wèn)題的解決，直接關(guān)系到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)成功與否。
[0003]因此，對(duì)于生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損的研究就顯得至關(guān)重要，它直接關(guān)系著生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的參數(shù)的選擇和運(yùn)行工況的設(shè)計(jì)，影響著生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際運(yùn)行。
[0004]但若采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量的方式，周期長(zhǎng)、投資高、難以準(zhǔn)確地描述生物質(zhì)循環(huán)流化床的爐內(nèi)磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法和系統(tǒng)，可以降低測(cè)量成本，縮短測(cè)量周期。
[0006]本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法，包括如下步驟:
[0008]建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；
[0009]根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；
[0010]對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；
[0011]獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；
[0012]根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過(guò)程；
[0013]通過(guò)所述模擬的流動(dòng)過(guò)程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場(chǎng)分布規(guī)律；[0014]根據(jù)所述速度場(chǎng)分布規(guī)律確定生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量。
[0015]一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量系統(tǒng)，包括:
[0016]第一建立模塊，用于建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；
[0017]第二建立模塊，用于根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；
[0018]劃分模塊，用于對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；
[0019]獲取模塊，用于獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；
[0020]模擬模塊，用于根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過(guò)程；
[0021]第一處理模塊，通過(guò)所述模擬的流動(dòng)過(guò)程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場(chǎng)分布規(guī)律；
[0022]第二處理模塊，用于根據(jù)所述速度場(chǎng)分布規(guī)律確定生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)
磨損量。
[0023]依據(jù)上述本發(fā)明的方案，其是建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型，根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型，對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型，獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速，根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過(guò)程，通過(guò)所模擬的流動(dòng)過(guò)程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場(chǎng)分布規(guī)律，再基于該速度場(chǎng)分布規(guī)律確定生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量，由于建立了歐拉雙流體模型以及全尺寸模型，可以在進(jìn)行了網(wǎng)格劃后，根據(jù)獲取的各相關(guān)參數(shù)(氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速)進(jìn)行生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行模擬，得到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量，通過(guò)改變相關(guān)參數(shù)，可得出不同參數(shù)條件下生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量，對(duì)指導(dǎo)生物質(zhì)循環(huán)流化床運(yùn)行提供了依據(jù)，且不需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，省去了試驗(yàn)裝置開(kāi)支，相比傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法降低了測(cè)量成本，縮短了測(cè)量周期。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法實(shí)施例的流程示意圖；
[0025]圖2為生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為圖2中的全尺寸模型對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格模型的示意圖；
[0027]圖4為床層壓力變化沿爐膛高度分布示意圖；
[0028]圖5為爐膛前墻固相顆粒體積分?jǐn)?shù)的分布示意圖；
[0029]圖6為爐膛后墻固相顆粒體積分?jǐn)?shù)的分布示意圖；
[0030]圖7為爐膛前后墻Y向速度隨軸向高度方向的分布示意圖；
[0031]圖8為前后墻壁面處相對(duì)磨損量隨軸向尺寸的分布示意圖；[0032]圖9為過(guò)渡區(qū)左右墻側(cè)附近固相速度沿Y軸向的分布示意圖；
[0033]圖10為過(guò)渡區(qū)左右墻側(cè)附近固相速度沿X軸向的分布示意圖；
[0034]圖11為過(guò)渡區(qū)（y / Y = 0. 45)左右墻Y軸向相對(duì)磨損量的分布示意圖；
[0035]圖12為過(guò)渡區(qū)（y / Y = 0. 45)左右墻X軸向相對(duì)磨損量的分布示意圖；
[0036]圖13為本發(fā)明的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式不限于此。
[0038]參見(jiàn)圖1所示，為本發(fā)明的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法實(shí)施例的流 程示意圖。如圖1所述，本實(shí)施例中的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法包括如下 步驟：
[0039]步驟S101 :建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)特性的歐拉雙流體模 型；
[0040]生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)流動(dòng)特性直接影響著其爐內(nèi)磨損量，因此有必要建 立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)特性的計(jì)算模型；
[0041]在本發(fā)明實(shí)施例中，采用的用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損的計(jì)算模型 為歐拉雙流體模型；歐拉雙流體模型將顆粒相處理為類(lèi)似流體的連續(xù)相（擬流體），即認(rèn)為 顆粒相是與真實(shí)流體相互滲透的擬流體，包含的控制方程如下：
[0042]1)連續(xù)性方程：
[0043]氣相的連續(xù)性方程如⑴式所示；
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟:建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過(guò)程；通過(guò)所述模擬的流動(dòng)過(guò)程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場(chǎng)分布規(guī)律；根據(jù)所述速度場(chǎng)分布規(guī)律確定生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法，其特征在于，所述根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型包括步驟:獲取生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的布風(fēng)板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸；將所述布風(fēng)板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸按照預(yù)設(shè)比例縮小，根據(jù)所述高度以及所述截面尺寸縮小 后的值建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型包括步驟:根據(jù)預(yù)設(shè)的測(cè)量速度以及測(cè)量精度確定網(wǎng)格劃分的疏密程度，按照所述疏密程度對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法，其特征在于:所述氣體參數(shù)包括氣體密度、氣體粘度、彈性恢復(fù)系數(shù)；所述顆粒參數(shù)包括滑動(dòng)摩擦角、孔隙率、顆粒堆積密度、顆粒直徑；所述邊界條件參數(shù)包括入口邊界條件參數(shù)、出口邊界條件參數(shù)壁面和流體間的邊界條件參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量方法，其特征在于，所述根據(jù)所述速度場(chǎng)分布規(guī)律確定生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量包括步驟:根據(jù)所述速度場(chǎng)分布規(guī)律以及預(yù)設(shè)的固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定爐內(nèi)左右墻側(cè)的磨損量以及前后墻側(cè)的爐內(nèi)磨損量。
6.一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括:第一建立模塊，用于建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；第二建立模塊，用于根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；劃分模塊，用于對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取模塊，用于獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；模擬模塊，用于根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過(guò)程；第一處理模塊，通過(guò)所述模擬的流動(dòng)過(guò)程，獲得爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場(chǎng)分布規(guī)律；第二處理模塊，用于根據(jù)所述速度場(chǎng)分布規(guī)律確定生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)磨損量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二建立模塊獲取生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的布風(fēng)板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸，將所述布風(fēng)板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸按照預(yù)設(shè)比例縮小，根據(jù)所述高度以及所述截面尺寸縮小后的值建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述劃分模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的測(cè)量速度以及測(cè)量精度確定網(wǎng)格劃分的疏密程度，按照所述疏密程度對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述氣體參數(shù)包括氣體密度、氣體粘度、彈性恢復(fù)系數(shù)；所述顆粒參數(shù)包括滑動(dòng)摩擦角、孔隙率、顆粒堆積密度、顆粒直徑；所述邊界條件參數(shù)包括入口 邊界條件參數(shù)、出口邊界條件參數(shù)壁面和流體間的邊界條件參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)磨損測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二處理模塊根據(jù)所述速度場(chǎng)分布規(guī)律以及預(yù)設(shè)的固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定爐內(nèi)左右墻側(cè)的磨損量以及前后墻側(cè)的爐內(nèi)磨損量。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK103439132SQ201310369497
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李德波 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院