电站锅炉空气预热器性能计算及编程
冶金煤气锅炉空气预热器漏风率计算方法
冶金煤气锅炉空气预热器漏风率计算方法发表时间：2017-01-19T15:56:34.853Z 来源：《电力设备》2016年第22期作者：王小平[导读] 工程上主要依据国标GB /T 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》附录K中提供的方法对锅炉空气预热器的漏风率进行测算。
(神华宁夏煤业集团有限责任公司烯烃一分公司 750411)摘要：工程上主要依据国标GB /T 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》附录K中提供的方法对锅炉空气预热器的漏风率进行测算，该方法适用于煤粉锅炉，对于冶金煤气锅炉却并不适用。
对冶金煤气锅炉空气预热器漏风率的求解要点进行了分析，提出了适用于该类锅炉的空气预热器漏风率计算方法，结果可为冶金煤气锅炉空气预热器的漏风测试提供参考。
关键词：冶金煤气锅炉；预热器；漏风率计算0引言空气预热器漏风是影响锅炉运行经济性的主要因素之一，空气预热器的漏风率测试是锅炉机组大小修前后必须进行的项目。
目前，工程上主要依据GB /T 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》对空气预热器的漏风率进行测算，国标GB /T 10184-1988在附录K中提供了空气预热器漏风率的计算方法，因其简便易行，故得到广泛的应用。
然而，该方法适用于传统的煤粉锅炉，对于冶金煤气锅炉却不适用。
冶金煤气的燃料成分及特性与燃煤有很大差异，且燃冶金煤气锅炉的相关燃烧计算有别于传统的燃煤锅炉，使得冶金煤气锅炉空气预热器漏风率的求解过程与常规燃煤锅炉有较大不同。
本文从空气预热器漏风率的定义出发，结合冶金煤气的燃料特性，提出了适用于冶金煤气锅炉的空气预热器漏风率计算模型。
采用该模型可以精确分析冶金煤气锅炉的空气预热器的漏风率，为该类锅炉空气预热器的性能测试提供参考，具有一定的实用意义。
1空气预热器漏风率定义及现有计算方法国标GB /T 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》在附录中对空气预热器漏风率的测定与计算进行了补充说明，具体如下：空气预热器漏风率为漏入空气预热器烟气侧的空气质量与进入该烟道的烟气质量之比率，按下式计算：2现有方法存在的问题目前，工程上通常根据经验公式(2)或公式(3)进行漏风率的测定，该方法所需测试项目少，简单易行，因此被广泛使用。
电站锅炉空预器传热性能评价指标的研究
图1 空预器的传热方式热烟气自空预器上方的连接烟道进入转子，从空预器下方的连接烟道流出，冷空气则正好与之相反，从空预器下方进入转子，从上方流出。
回转式空预器的转子中安装有大量的波浪形薄钢板，一般称为蓄热片，如图图2 空预器蓄热片这些蓄热片在烟气侧较高的温度环境下完成蓄热，通过转子转动到达空气侧时，再对温度较低的空气进行放热，周而复始，空预器转子转动过程中实现了高温烟气向空气的连续热量传递。
回转式空预器在结构上属于逆流式换热器，传热效率高，可适应温差较大或者需要大量热量传递的场景。
显示了空预器各流体温度的变化方向。
大型空预器的空气侧通常还分成一次风和二次风两个分仓，甚至3个分仓（1个一次风仓和2个二次风仓）为方便分析，将空气侧按1个分仓看待，将一、二次风的参数综合起来取为1个等效参数。
烟、风进出口分别ASME PTC 4.3中的符号做出标记，其中烟气出口在作传热分析时本应该使用漏风稀释前的符号，现为简明且不致引起错误起见，本文用代替。
烟气侧的放热量为：其中为烟气进出口平均比热，为烟气流量。
空气侧的吸热量为：其中为空气进出口平均比热，为空气流量。
由于散热损失相比于传热量很小，可忽略不计，烟不论工质空预器内传递多少热量，热平衡都客观存在，传热量高则换热器在高水平上处于热平衡，传热量其中，K为换热元件的传热系数；传热面积；为传热温差，使用对数平均温差：空预器的传热量与烟气的放热量和空气的吸热量也是相等的，即：这两个方程联立就构成了空预器传热的方程组，其中共有10个变量：传热面积口温度、烟气出口温度G15、空气进口温度和空气进口温度是其使用的边界条件，也是确定的，即有，这两个参数即可以作为评价传热性能的指标。
如果在设计边界条件下实际空预器的排通过空预器的烟气流量氧量的影响而发生改变，这些改变都意味着空预器使用图3 空预器中各流体的温度变化方向中国设备工程 2024.02 （上）式中，D表示连杆长度，m，案例柴油机的。
300MW火电机组性能计算原理说明书(锅炉)
第一部分 锅炉系统性能计算锅炉系统性能计算包括运行工况下的锅炉毛效率计算、煤耗量计算和空预器漏风及效率计算。
锅炉热力系统热平衡图如下所示。
一、输入输出法（正平衡法）效率1．燃料的输入热量（KJ/kg 燃料）燃料的输入热量包括燃料(煤)应用基低位发热量和燃料(煤)的物理显热。
rx yD W r Q Q Q += （1）式中：yDWQ ——燃料(煤)应用基低位发热量，KJ/kg 燃料 rx Q ——燃料(煤)的物理显热，KJ/kg 燃料。
由（2）式计算。
)(0t t C Q r r rx -= （2）式中：r C ——燃料的比热，KJ/kg.℃。
由（3）式计算。
r t ——燃料的温度，℃。
0t ——基准温度，℃。
1001868.4100100yy grr W W C C ⨯+-⨯= （3）式中：g r C ——煤的干燥基比热，KJ/kg.℃。
由（4）式计算。
y W ——燃料(煤)应用基水分，%。
)]100([01.0y r y h g r A C A C C -+= （4）式中：h C ——灰的比热，KJ/kg.℃。
由（5）式计算。
y A ——燃料(煤)应用基灰分，%。
r C ——可燃物质的比热，KJ/kg.℃。
由（5’）式计算。
h h t C 41002.571.0-⨯+= （5） )130)(13(1068.3784.06r r r t v C ++⨯+=- （5’）式中：h t ——灰的温度，℃。
r ν——燃料(煤)的可燃基挥发分，%。
2．锅炉热负荷（KJ/kg 燃料）BQ Q b b '= （6）)()()()()()("'"''gs bs pw gs bq bq zj zq zj zq zq zq gj gq gj gs gq gs b h h D h h D h h D h h D h h D h h D Q -+-+-+-+-+-=（7）式中，'bQ ——总锅炉热负荷 B ——燃料消耗量，T/hgs D ——省煤器给水流量，T/hgq h ——主蒸汽焓（炉侧），KJ/kg gs h ——给水焓，KJ/kggj D ——过热器减温水流量，T/h gj h ——过热器减温水焓，KJ/kg'zqD ——再热器入口蒸汽流量，T./h "zqh ——热再热汽焓（炉侧），KJ/kg 'zqh ——冷再热汽焓（炉侧），KJ/kg zj D ——再热器减温水流量，T/hzj h ——再热器减温水焓，KJ/kg bq D ——汽包饱和蒸汽抽出量，T/h bq h ——汽包饱和蒸汽焓，KJ/kg bs h ——汽包饱和水焓，KJ/kgpw D ——排污水流量，T/h3. 输入输出法效率（正平衡效率）：%1001，⨯=rbb Q Q η （8） 实用中，（8）用来计算实际燃煤消耗量B 和标准煤耗量B 0：h T Q Q B r b b/,1002'⨯=η （9）h T Q Q B r b b/,10002'0⨯=η （10）式中，2b η为由热损失法计算得到的锅炉效率，Q r0为标准煤的低位发热量：kg KJ Q r /292700=二、热损失法（反平衡法）效率1. 排烟热损失2q ，%10022⨯=rQ Q q （11） OH gy Q Q Q 2222+= （11’） 式中：gy Q 2——干烟气带走的热量，KJ/kg 燃料。
热管空气预热器计算
烟气侧最窄流通面实际质量G流ym速ax
空气侧最窄流通面面实际质G量km流ax 速
Kg/(m2.S) Kg/(m2.S) mm
根 m2 m2 m2 m2 m2 m2 Kg/(m2.S) Kg/(m2.S)
4 传热计算
μ
Kg/(m.s)
4.1 烟气侧传热系数计算
烟气的平均温度 烟气的密度
typj
℃
ρy
Kg/m3
Tvmin
最低工作温度水的密度 ρ ll
最低工作温度水蒸汽的密度ρ vl 最低工作温度水蒸汽的汽化r潜l 热
最低工作温度水的表面张力σ l
最低工作温度邦德数
B0l
最低工作温度Ck值
Ckl
最低工作温度携带极限功率Qentl
安全性判定
m2℃/W
Ry+Rk*(Ly/Lk)+Rg*(1+Ly/Lk)+Rw
W/(m.℃) 1/Rz
0.0401 0.0484 0.042922
0.0000245 0.0000282 2.58E-05
0.67
0.65 0.6632
100
120 124.4
0.946
0.898 0.88744
0.0321 0.0334 0.033686
0.0000219 0.0000228 2.3E-05
0.688
0.686 0.68556
烟气侧最低管壁温度
tw
六 热管最大传热能力的计算
6.1 热管最高工作温度
Tvmax
最高工作温度水的密度 ρ lh
最高工作温度水蒸汽的密度ρ vh 最高工作温度水蒸汽的汽化r潜h 热
最高工作温度水的表面张力σ h
回转式空气预热器温度场自校正计算方法
回转式空气预热器温度场自校正计算方法摘要：以火力电站锅炉三分仓回转式空气预热器为研究对象，通过分析微元内部流体和金属壁之间的热交换过程，建立了空预器微元的能量平衡和质量平衡方程。
开发了一种计算空气预热器温度场分布的自校正算法。
自校正算法的核心是在线辨识气体对流放热系数修正因子和金属携带热量增量修正因子，空气预热器温度场则是算法的输出。
与实际测点对比结果表明，算法精度较高，可满足空气预热器稳态运行监控的要求，对火力电站安全运行有潜在应用价值。
关键词：回转式空气预热器;自校正;三维图像;数值计算引言回转式空气预热器被广泛用于火力电站中提高锅炉热效率，但是在实际运行中，空气预热器存在低温腐蚀、积灰污染、漏风等问题，导致结构应力变化。
金属温度场的准确计算可量化径向隔板热弹性变形，进而帮助优化转子径向密封设计;流体温度场的准确计算可监控排烟温度是否低于露点，防止空气预热器腐蚀积灰程度扩大。
所以在线监测空气预热器内部流体温度分布及金属蓄热板温度分布是火电工业的急切需求。
一、空气预热器现状分析空气预热器现有温度测点位于入口和出口，无法探知空气预热器内部流体和金属温度分布。
若在空气预热器内部安装红外传感器、热电偶，成本较高，而且空气预热器内部是温度变化范围大，粉尘浓度高，且伴随有震动的环境，很容易造成传感器失灵甚至损坏。
故急需一种不在空气预热器内部添加新测点的实时空气预热器温度场分布测量技术。
文献[1]采用链式结构的集总参数模型对三分仓空气预热器进行建模，模型简便，计算速度快。
文献[2,3]利用相互耦合的能量方程和蓄热方程进行数值迭代以获得收敛解，但是该方法只能应用于稳态过程，当机组变负荷运行时，模型就会失效。
文献[4]采用解析法与数值法相结合的方法，该方法模型复杂，当系统参数发生变化时，鲁棒性较差。
本文以某300MW三分仓回转式空气预热器为对象结合实测数据进行研究，基于微元法建立了空气预热器传热的离散模型，该模型通过在线辨识参数使得模型能够自动适应空气预热器性能变化。
大型火力发电机组锅炉尾部加装烟气换热器探讨
大型火力发电机组锅炉尾部加装烟气换热器探讨李长锁【摘要】探讨在锅炉尾部预热器后加装烟气换热器技术，可有效地利用锅炉排烟温度热焓，降低排烟温度热损失，并通过换热器提高凝结水焓值，实现机组整体热经济性。
同时，提出加装锅炉尾部烟气换热器技术以改变以往用水冷却烟气后进行脱硫的运行模式，达到提高脱硫效率、节约淡水资源、实现多赢的目的。
%This essay probes into the technique of equipping the preheater of the tail of the boiler with the GGH which can effectively make use of the thermal enthalpy of the flue gas temperature of the boiler to reduce the heat loss of the flue gas temperature as well as increasing the enthalpy ratio of the condensation water to improve the heat economy of the unit. Compared with the operational mode of desulfurization after water-cooling the gas, the GGH can both increase the efficiency of desulfurization and save the fresh water resource.【期刊名称】《重庆电力高等专科学校学报》【年(卷),期】2012(017)006【总页数】4页(P84-87)【关键词】锅炉;换热器;火力发电机组【作者】李长锁【作者单位】山东大唐东营发电厂筹建处,山东东营257091【正文语种】中文【中图分类】TK2240 引言我国目前电站锅炉的排烟温度一般在120℃左右，大量的热能随烟气排向大气，造成了较大的能量损失。
410t_h锅炉热平衡试验及其热效率计算
第19卷第6期电站系统工程Vol.19 No.6 2003年11月Power System Engineering Nov., 2003 文章编号：1005-006X(2003)06-0026-02410 t/h锅炉热平衡试验及其热效率计算Thermal Balance Test and Efficiency Calculation of 410t/h Utility Boiler武汉大学盛伟刘勇摘要：以某电厂410 t/h锅炉热平衡试验为例，说明热平衡试验及锅炉热效率计算中的方法以及应注意问题，并给出了计算实例。
关键词：热平衡；锅炉效率；Visual Basic 6.0中图分类号：TK222文献标识码：B1 试验概况某发电厂两台100 MW、410 t/h锅炉均为高压不带再热器的单汽包自然循环锅炉。
燃用山西贫煤。
2001年#2锅炉大修中，由于空气预热器（为管式空气预热器）严重磨损，漏风量大，需要实施抽管更换，同时对燃烧器喷口中心倾角进行调整，对主要辅机设备进行了大修。
为了比较大修前后锅炉性能，需要进行一次全面的锅炉热平衡性能试验。
这次热平衡试验的主要任务是：(1) 确定锅炉的热效率；(2) 确定锅炉的各项热损失；(3) 确定不同运行工况下的各项经济指标，制定合理的运行操作守则。
2 试验方法首先组织参与试验的相关人员熟悉锅炉设备的技术条件，运行特性，确认锅炉的主要及辅助设备运行完好。
同时，检查相关试验设备是否符合技术条件，以及保证参加试验人员熟练运用试验设备，防止由于人为因素造成的误差。
按照国标10184-88编制试验大纲。
由于确定输入热量时燃料量的测量相当困难，而且在输入热量以及有效利用热量的测量上常常会引入比较大的误差；另外，由于本次试验的主要任务之一是确定锅炉的各项热损失，因此，在锅炉的试验中，倾向于用反平衡方法计算锅炉热效率所需要的数据。
本次试验在锅炉的以下4种负荷下进行：①满负荷（及100 MW）工况下；②90 MW工况；③70 MW工况；④50 MW 工况；每种工况试验两次，如果前后两次试验数据相差较大，重新试验该工况。
电厂锅炉热管式空气预热器的设计和运行
北 京 第 二热 电厂 低 温 段 腐 蚀 严 重 每 年更 换 1 0 0 0根昔 子 . 已运 行 年 - 尢堵灰现 象 和腐蚀 现 装 有 超 声 波 清 灰 装 热管空 气预热 器 形 成 不 易清 除 的" 钢珠 混 凝 士 , 象 甲
值 和 实 验 值 见 表 】 .
2 5 防止 堵 灰 性 能 ,
2 5 1 堵 灰 和腐 蚀 是 紧 密相 联 的 , .. 由于 热 管 式
空 气 预 热 器 最 低 管 壁 温 比管 式 空 气 预 热 器 高
3 C左 右 . 0 这使 腐 蚀 减 少 , 灰 也 减 少 . 堵
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置
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中 国 电 力
19 4年 第 6期 9
代 替 暖 风 器 , 烟 温 度 降 低 1 . ' , 年 节 约 费 5 5 分 段 设 计 排 08 每 C .
热 管 空 气 预 热 器 应 通 过 调 整 空 气 侧 肋 片 间 用4 0万元 .北京 第二热 电厂 20/ 2th锅炉 排烟 温 度 降低 7 设 计 为 5 )每 年 直 接 经 济 效 益 距 办 法 , 大 部 分 管 排 管 壁 温 度 在 酸 露 点 以 上 + ℃( ℃ , 使 3. 6 6万元 . 河 电 厂 1 0/ 滦 2 th锅 炉 排 烟 温 度 降 低 最 下 面几 排 管 子 可 采 用 大 肋 片 间距 或光 管 以提
6 7 ( 计 为 4 6 , 约 燃 料 费 用 及 能 带 满 高 管 壁 温 度 . .c 设 . ℃) 节 负荷 的 经 济 效 益 2 0 0 4 . 8万 元
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电站锅炉空气预热器性能计算及编程
0 引言
我国以煤炭为主的能源结构短期内难以根本改变。
火力发电是我国煤炭消费大户，因此，火电能源消耗基数较大，即使有百分之零点几的改进，都可以为节能减排作出重大贡献。
空气预热器是锅炉尾部烟道中重要的受热面，用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。
它是整个锅炉沿烟气流程的最后一个热交换设备，其排烟温度的高低反映了整个锅炉的热效率的高低，而空气预热器的出口风量、风温直接影响炉膛的燃烧和制粉系统的运行，所以空气预热器在整个锅炉设备中的作用是十分重要的。
截至1996 年年底已投产的大容量锅炉机组，无论是进口还是国产设备，几乎全部采用回转式空气预热器。
作者根据ASME PTC 4.3-1968 标准对空预器的性能进行计算，并编写了空气预热器热力性能计算程序。
1实验模型
本文以某电厂的300MV机组为研究对象，分析计算了空气预热器的热力学运行性能并编制了计算程序。
电站锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG1025/540型亚临界、一次中间再热自然循环汽包炉，单炉膛n型，燃烧器布置于炉膛四角，切园燃烧，尾部双烟道结构，采用挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢架悬吊结构，平衡通风，半露天岛式布置。
锅炉主要额定参数如下：主蒸汽流
量：1025t/h;过热蒸汽出口温度：540C ;过热蒸汽出口压力：
17.35MPa;机组额定发电功率：300MW给水温度：280C。
电站锅炉燃煤的煤质将直接影响锅炉空预器中烟气的组成成分，从而影响空预器的换热以及空预器出口热空气的温度，并且最终会影响机组的运行性能。
本文选用的煤种为义马烟煤，关于义马烟煤的相关运行参数可以从一些设计手册中查出。
2空气预热器漏风性能计算
2.1漏风率的定义
由于回转式空气预热器自身的特点，空气预热器的烟气侧与空气侧并不是绝对隔离的，二者之间存在缝隙，由于这个缝隙的存在，难免就会造成空气预热器中空气侧的空气漏入压力较低的烟气侧。
为了分析空预器的这个特点，我们定义了一个空气漏风率的概念。
空气漏风率是指在空气预热器中由空气侧漏入烟气侧的空气质量占空气预热器入口烟气质量百分比。
即：
=100・（1）
式中：AL――空气预热器的漏风率，％;MrFgE 进入空气
预热器的烟气量，kg/h;MrFgLv ――离开空气预热器的烟气量，
kg/h 。
2.2漏风率修正
空气预热器的漏风最主要的原因是一次风、二次风侧的烟气压力远大于烟气侧压力所致的直接漏风。
这些参数对于空气预热器漏风的影响非常大，且远大于对锅炉的影响。
由于存在这么大的影响，如果空气预热器运行的条件发生严重改变，对空气预热器漏风率的修正就显得
十分重要。
修正的计算公式可按相对量与绝对量分为两类，两类计算公式分别从漏风的绝对量和相对量的角度修正了一二次风等对漏风量大的影响，具体公式可以参看锅炉设计手册。
3空气预热器热力计算
3.1 主要计算参数对于空气预热器来说有很多的参数可以反映空气预热器的运行性能，这些指标往往可以从不同的方面反映空气预热器的运行效果和设计的合理性。
首先就是空气预热器的烟气侧的传热效率，烟气侧传热效率可以反映烟气侧热量的利用程度，它可以很好的反映空气预热器烟气侧设计的合理性。
然后就是无漏风下空气预热器出口烟气温度，显然出口烟气的温度越低，说明空气预热器的效果越好，锅炉的热利用率比较高，合理的设计空气预热器降低排烟温度可以从一定程度上实现锅炉排烟的余热利用。
最后需要考虑的就是通过空气预热器的空气热容量与通过空气预热器的烟气热容量的比值，这个参数可以直接体现空气预热器烟气侧与空气侧换热的换热效果。
3.2 计算结果修正基于实际工况下空气预热器的性能试验，至少考虑漏风、入口空气温度、入口烟气流量、入口烟温等参数改变造成的影响。
所以本文考虑到对以上计算结果进行如下几方面的修正：1）入口空气温度的修正;2 ）空气预热器入口烟气温度为设计值，且存在漏风的情况下，需要考虑漏风影响进行修正。
4阻力特性修正烟气与空气在流过空气预热器的过程中都会存在压降，这部分压降是由于空气预热器中流过烟气和空气时存在阻力造成
的，而以前的文献在分析过程中未考虑这不分压力和换热过程中的阻
力，这会对计算结果的准确性造成一定的影响，本文通过一定的计算方案对烟气侧以及空气侧的阻力进行了修正。
5空预器热力计算软件设计根据上述理论分析及计算准则，采用面向对象语言BCB （Borland C++ Builder 6.0 ）以窗体为分隔对象，编写合适的空气预热器性能计算程序来实现。
C++ Builder 是由Borland 公司推出的一款可视化集成开发工具。
该软件具有快速的可视化开发环境，只要简单地把控件（Componen）拖到窗体（Form）上，定义一下它的属性，设置一下它的外观，就可以快速地建立应用程序界面，与我们用的比较多的编程软件Visual Basic 有很大的相似点，正是由于该软件的易用性，该软件在工程领域得到了很多的应用;C++ Builder 内置了100多个完全圭寸装了Windows公用特性且具有完全可扩展性（包括全面支持ActiveX 控件）的可重用控件;C++ Builder 具有一个专业C++开发环境所能提供的全部功能：快速、高效、灵活的编译器优化，逐步连接，
CPU透视，命令行工具等。
它实
现了可视化的编程环境和功能强大的编程语言（C++）的完美结合。
本文就是在该软件的基础上实现的空预器热力计算
软件的设计的，利用软件的可视化功能建立了空气预热器热力计算的整个过程，通过该软件只要输入一些工程中已知的参数变量就可以得到空气预热器一些热力学参数，如烟气侧传热效率、排烟温度以及烟气侧与空气侧热容量的比值等，将一些复杂的计算交给计算机来完成的缩短
了空气预热器热力计算周期，减少了热力计算的工作量，具有很大的应用价值。
本文利用该软件对某锅炉的一个空气预热器进行了理论计算研究，并且与实际锅炉空气预热器的一些参数进行了对比，计算值与实际值相差极小，具有一定的计算精度，验证该软件对空气预热器的热力计算是正确的，可以应用于其他空气预热器的热力计算。
（下转第304 页）（上接第272 页）6 结论
本文基于ASME PTC 4.3-1968中的算法，建立了三分仓回转式空气预热器运行性能计算模型，提出了关于空气预热器运行中的一些主要的计算参数，并且从主要影响因素角度对这些计算参数的计算结果进行了修正，使其达到实际应用的需求。
根据所确立的空气预热器的热力计算方法，基于可视化编程语言Borland C++ Builder 6.0 编写空气预热器热力性能计算软件。
现将本文的主要成果和结论总结如下：
1 ）本文编制的空气预热器热力性能计算软件可以实现以下
功能：
（1）根据电厂提供的相关数据，对空气预热器的漏风率、热力性能、阻力特性进行了计算及修正，尤其是对于空气预热器的漏风程度、排烟温度的异常可以进行实时判断;
（2）对空气预热器的漏风率进行监测，及时发现是否存在漏风严重的现象;
（3）实现空气预热器的变工况热力计算分析和多变量综合计算分析，定量分析各个运行参数（包括煤质分析、系统漏风率、烟气侧空气侧阻力、排烟温度等）对空气预热器性能的影响。
2）根据本软件的计算结果和预测结果与电厂所提供数据基本符合，表明本计算程序是正确的。
可以达到实际应用中应有的精度。