本申請(qǐng)涉及燃煤鍋爐狀態(tài)分析，尤其涉及一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、太陽能、風(fēng)能等新能源具有較強(qiáng)的隨機(jī)性、隨機(jī)性以及不穩(wěn)定性，大量新能源入網(wǎng)將給電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行造成巨大挑戰(zhàn)。煤電靈活運(yùn)行是新能源發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

2、鍋爐在靈活運(yùn)行尤其是低負(fù)荷運(yùn)行過程中存在汽壓降低、水動(dòng)力不足、受熱面超溫等問題，需要對(duì)其進(jìn)行更加深入的研究。計(jì)算流體力學(xué)(cfd)是常用的鍋爐數(shù)值模擬研究方法，采用ansys?fluent建立三維仿真模型進(jìn)行數(shù)值模擬可得到較為詳細(xì)的爐內(nèi)燃燒情況，可應(yīng)用于燃煤鍋爐靈活調(diào)峰運(yùn)行的研究。但是，目前針對(duì)30％負(fù)荷及以下的鍋爐預(yù)測缺乏相應(yīng)的技術(shù)手段，無法對(duì)燃煤電廠深度調(diào)峰下鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，因此亟需設(shè)計(jì)一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法與系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法及相關(guān)裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)30％負(fù)荷及以下的鍋爐預(yù)測缺乏相應(yīng)的技術(shù)手段，無法對(duì)燃煤電廠深度調(diào)峰下鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測的問題。

2、有鑒于此，本申請(qǐng)第一方面提供了一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法，所述方法包括：

3、確定鍋爐內(nèi)煤粉燃的若干個(gè)子過程，并建立各子過程的模擬模型，從而構(gòu)建控制方程組；

4、根據(jù)設(shè)定鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置仿真計(jì)算時(shí)的邊界條件，并設(shè)置煤粉種類及粒徑；

5、根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷降低仿真計(jì)算時(shí)的參數(shù)，包括：高溫?fù)]發(fā)分產(chǎn)率、煤焦動(dòng)力學(xué)參數(shù)中的指前因子，以及一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)溫；

6、采用有限體積法對(duì)所述控制方程組的計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散化得到若干個(gè)體積單元；

7、在鍋爐冷態(tài)狀態(tài)下對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解得到冷態(tài)流場，基于所述冷態(tài)流場，對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解，并迭代直至收斂，得到熱態(tài)流場。

8、可選地，所述確定鍋爐內(nèi)煤粉燃的若干個(gè)子過程，并建立各子過程的的模擬模型，從而構(gòu)建控制方程，具體包括：

9、采用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型模擬氣相湍流過程；

10、采用pdf模型模擬氣相燃燒過程；

11、采用顆粒的隨機(jī)軌道模型模擬煤粉顆粒的運(yùn)動(dòng)過程；

12、采用雙方程平行競爭反應(yīng)模型模擬煤的熱解過程；

13、采用動(dòng)力/擴(kuò)散控制反應(yīng)速率模型模擬焦炭燃燒過程；采用pi法模擬輻射傳熱計(jì)算過程。

14、可選地，所述對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解，具體包括：采用分離式求解法對(duì)離散后的控制方程組順序地、逐一地求解。

15、可選地，當(dāng)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷為20％時(shí)，所述根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷值降低仿真計(jì)算時(shí)的參數(shù)，包括：高溫?fù)]發(fā)分產(chǎn)率、煤焦動(dòng)力學(xué)參數(shù)中的指前因子，以及一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)溫，具體包括：

16、將高溫?fù)]發(fā)分產(chǎn)率由原來的1.5降為1.4及以下，根據(jù)實(shí)際需求降低煤焦動(dòng)力學(xué)參數(shù)中的指前因子，將一次風(fēng)的風(fēng)溫設(shè)置為60℃至80℃，二次風(fēng)的風(fēng)溫設(shè)置為270℃至290℃。

17、本申請(qǐng)第二方面提供一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

18、構(gòu)建單元，用于確定鍋爐內(nèi)煤粉燃的若干個(gè)子過程，并建立各子過程的模擬模型，從而構(gòu)建控制方程組；

19、設(shè)置單元，用于根據(jù)設(shè)定鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置仿真計(jì)算時(shí)的邊界條件，并設(shè)置煤粉種類及粒徑；

20、調(diào)整單元，用于根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷降低仿真計(jì)算時(shí)的參數(shù)，包括：高溫?fù)]發(fā)分產(chǎn)率、煤焦動(dòng)力學(xué)參數(shù)中的指前因子，以及一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)溫；

21、離散單元，用于采用有限體積法對(duì)所述控制方程組的計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散化得到若干個(gè)體積單元；

22、計(jì)算單元，用于在鍋爐冷態(tài)狀態(tài)下對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解得到冷態(tài)流場，基于所述冷態(tài)流場，對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解，并迭代直至收斂，得到熱態(tài)流場。

23、可選地，所述構(gòu)建單元，具體用于：

24、采用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型模擬氣相湍流過程；

25、采用pdf模型模擬氣相燃燒過程；

26、采用顆粒的隨機(jī)軌道模型模擬煤粉顆粒的運(yùn)動(dòng)過程；

27、采用雙方程平行競爭反應(yīng)模型模擬煤的熱解過程；

28、采用動(dòng)力/擴(kuò)散控制反應(yīng)速率模型模擬焦炭燃燒過程；采用pi法模擬輻射傳熱計(jì)算過程。

29、可選地，所述對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解，具體包括：采用分離式求解法對(duì)離散后的控制方程組順序地、逐一地求解。

30、可選地，當(dāng)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)為20％時(shí)，所述調(diào)整單元具體用于；

31、將高溫?fù)]發(fā)分產(chǎn)率由原來的1.5降為1.4及以下，根據(jù)實(shí)際需求降低煤焦動(dòng)力學(xué)參數(shù)中的指前因子，將一次風(fēng)的風(fēng)溫設(shè)置為60℃c至80℃c，二次風(fēng)的風(fēng)溫設(shè)置為270℃c至290℃c。

32、本申請(qǐng)第三方面提供一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測設(shè)備，所述設(shè)備包括處理器以及存儲(chǔ)器：

33、所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序代碼，并將所述程序代碼傳輸給所述處理器；

34、所述處理器用于根據(jù)所述程序代碼中的指令，執(zhí)行如上述第一方面所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法的步驟。

35、本申請(qǐng)第四方面提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)程序代碼，所述程序代碼用于執(zhí)行上述第一方面所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法。

36、從以上技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

37、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法，包括：確定鍋爐內(nèi)煤粉燃的若干個(gè)子過程，并建立各子過程的模擬模型，從而構(gòu)建控制方程組；根據(jù)設(shè)定鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置仿真計(jì)算時(shí)的邊界條件，并設(shè)置煤粉種類及粒徑；根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷降低仿真計(jì)算時(shí)的參數(shù)，包括：高溫?fù)]發(fā)分產(chǎn)率、煤焦動(dòng)力學(xué)參數(shù)中的指前因子，以及一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)溫；采用有限體積法對(duì)控制方程組的計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散化得到若干個(gè)體積單元；在鍋爐冷態(tài)狀態(tài)下對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解得到冷態(tài)流場，基于冷態(tài)流場，對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解，并迭代直至收斂，得到熱態(tài)流場。從而解決現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)30％負(fù)荷及以下的鍋爐預(yù)測缺乏相應(yīng)的技術(shù)手段，無法對(duì)燃煤電廠深度調(diào)峰下鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測的問題。

技術(shù)特征：

1.一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法，其特征在于，所述確定鍋爐內(nèi)煤粉燃的若干個(gè)子過程，并建立各子過程的的模擬模型，從而構(gòu)建控制方程，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法，其特征在于，所述對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解，具體包括：采用分離式求解法對(duì)離散后的控制方程組順序地、逐一地求解。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法，其特征在于，當(dāng)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷為20％時(shí)，所述根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷值降低仿真計(jì)算時(shí)的參數(shù)，包括：高溫?fù)]發(fā)分產(chǎn)率、煤焦動(dòng)力學(xué)參數(shù)中的指前因子，以及一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)溫，具體包括：

5.一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)建單元，具體用于：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解，具體包括：采用分離式求解法對(duì)離散后的控制方程組順序地、逐一地求解。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷為20％時(shí)，所述調(diào)整單元具體用于；

9.一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括處理器以及存儲(chǔ)器：

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)程序代碼，所述程序代碼用于執(zhí)行權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種燃煤電廠鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性預(yù)測方法及相關(guān)裝置，包括：確定鍋爐內(nèi)煤粉燃的若干個(gè)子過程，并建立各子過程的模擬模型，從而構(gòu)建控制方程組；根據(jù)設(shè)定鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置仿真計(jì)算時(shí)的邊界條件，并設(shè)置煤粉種類及粒徑；根據(jù)鍋爐實(shí)時(shí)負(fù)荷降低仿真計(jì)算時(shí)的參數(shù)；采用有限體積法對(duì)控制方程組的計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散化得到若干個(gè)體積單元；在鍋爐冷態(tài)狀態(tài)下對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解得到冷態(tài)流場，基于冷態(tài)流場，對(duì)離散后的控制方程組進(jìn)行求解，并迭代直至收斂，得到熱態(tài)流場。從而解決現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)30％負(fù)荷及以下的鍋爐預(yù)測缺乏相應(yīng)的技術(shù)手段，無法對(duì)燃煤電廠深度調(diào)峰下鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃特性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：李德波,陳拓,周杰聯(lián),陳兆立,陳智豪,宋景慧,金鳳雛,李鋒,廖宏楷,高慶水
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21