一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法

摘要

本发明是一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法,其特点是，包括数据采集、空气预热器漏风率分配、空气预热器进出口烟气温度修正与烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算和修正、空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比应达值的计算、空气预热器换热性能诊断等步骤。通过将实测空气预热器空气热容量和烟气热容量之比、烟气侧换热效率、空气进出温差与应达值进行比较，如果温差和换热效率低于应达值，而热容量是大于应达值即可诊断为性能下降，达到对两分仓回转式空气预热器换热性能在线精确诊断的目的，解决了两分仓回转式空气预热器换热性能计算方法误差大和换热性能无法准确诊断的问题。

主权项

一种两分仓回转式空气预热器换热性能在线诊断方法，其特征在于，它包括:(a)数据采集环节：通过数据采集系统采集两分仓回转式空气预热器的进、出口烟气温度，进、出口空气温度，进、出口烟气含氧量数据，对两分仓回转式空气预热器漏风率进行计算和对空气预热器进口烟气温度、出口烟气温度进行修正计算，两分仓回转式空气预热器漏风率计算式为$A_L=\frac{90(O_2^{\prime \prime }-O_2^{\prime })}{21-O_2^{\prime \prime }}---\left(1\right)$其中，A_L为空气预热器漏风率，％；O″₂为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′₂为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；(b)漏风率分配环节：由两分仓回转式空气预热器进出口含氧量计算空气预热器总的漏风率，按照对空气预热器漏风实际试验情况确定上端面和下端面的漏风分配系数，将总的漏风率分配到空气预热器的上端面和下端面，两分仓回转式空气预热器上端面的漏风率为$A_{L\left(S\right)}=\frac{90(O_2^{\prime \prime }-O_2^{\prime })X_S}{21-O_2^{\prime \prime }}---\left(2\right)$其中，A_L(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；X_S为空气预热器上端面的漏风分配系数，％；O″₂为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′₂为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；两分仓回转式空气预热器下端面的漏风率为$A_{L\left(X\right)}=\frac{A_L(1-X_S)}{1+\frac{X_S(O_2^{\prime \prime }-Q_2^{\prime })}{21-Q_2^{\prime \prime }}}---\left(3\right)$其中，A_L(X)为空气预热器下端面的漏风率，％；X_S为空气预热器上端面的漏风分配系数，％；A_L为空气预热器漏风率，％；O″₂为空气预热器烟气出口含氧量平均值，％；O′₂为空气预热器烟气进口含氧量平均值，％；(c)进出口烟气温度修正与烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算环节：将运行中两分仓回转式空气预热器进口烟气温度修正到实际参与换热的进口烟温；将运行中两分仓回转式空气预热器出口烟气温度修正到实际参与换热的出口烟温；依据热平衡方程得到修正后的实际参与换热的空气预热器进口烟温为${\theta }_{ky}^{\prime S}=\frac{{\theta }_{ky}^{\prime }-\frac{A_{L\left(S\right)}{C}_S^{kq}{t}_{rk}}{100C_S^{yq}}}{1+\frac{A_{L\left(S\right)}{C}_S^{kq}}{100C_S^{yq}}}---\left(4\right)$其中，为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；θ′_ky为空气预热器进口实测烟气温度，℃；A_L(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；t_rk为空气预热器出口热空气温度，℃；为空气从t_rk到之间的平均定压比热，kJ·kg^‑1·℃^‑1，近似取空气从t_rk到θ′_ky之间的平均定压比热；为烟气从到θ′_ky之间的平均定压比热，kJ·kg^‑1·℃^‑1，计算中近似取θ′_ky‑A_L(S)；对于两分仓回转式空气预热器下端面，将实测排烟温度修正到实际参与换热的空气预热器出口烟气温度${\theta }_{py}^S=\frac{A_{L\left(X\right)}}{100+A_{L\left(S\right)}}\frac{C_X^{kq}}{C_X^{yq}}({\theta }_{py}-t_o)+{\theta }_{py}---\left(5\right)$其中，为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；A_L(X)为空气预热器下端面的漏风率，％；A_L(S)为空气预热器上端面的漏风率，％；θ_py为空气预热器出口实测烟气温度，℃；为空气预热器下端面空气从t_O到θ_py之间的平均定压比热，kJ·kg^‑1·℃^‑1；为空气预热器下端面烟气从θ_py到之间的平均定压比热，kJ·kg^‑1·℃^‑1，计算中近似取θ_py+A_L(X)；t_O为空气预热器进口冷风温度，℃；对原有空气预热器换热效率的计算表达式进行修正，定义新的适合两分仓回转式空气预热器的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的计算表达式为式(6)和式(7)，并计算出当前实际运行中空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比，$\eta =\frac{{\theta }_{ky}^{\prime S}-{\theta }_{py}^S}{{\theta }_{ky}^{\prime S}-t_0}---\left(6\right)$其中，η为当前实际空气预热器烟气侧换热效率；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；t_O为空气预热器进口冷风温度，℃；$X_R=\frac{{\theta }_{ky}^{\prime S}-{\theta }_{py}^S}{t_{rk}-t_o}---\left(7\right)$其中，X_R为当前实际空气预热器空气热容量与烟气热容量之比；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；t_O为空气预热器进口冷风温度，℃；t_rk为空气预热器出口热空气温度，℃；(d)烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比应达值的确定环节：对两分仓回转式空气预热器设计进口烟温和设计出口烟温进行修正计算，并分别将两分仓回转式空气预热器设计进口烟温和设计出口烟温修正到实际参与换热的进、出口烟温，并由烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比新定义的计算式计算得到设计条件下空气预热器的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比，即为空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的应达值；对于两分仓回转式空气预热器上端面，将设计进口烟温修正到实际参与换热的设计进口烟温，即${}^b\theta _{ky}^{\prime S}=\frac{{}^b\theta _{ky}^{\prime }-\frac{{{}^{b}A}_{L\left(S\right)}{}^{b}C_S^{kq}{{}^{b}t}_{rk}}{100{}^{b}C_S^{yq}}}{1+\frac{{{}^{b}A}_{L\left(S\right)}{}^{b}C_S^{kq}}{100{}^{b}C_S^{yq}}}---\left(8\right)$其中，为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；为设计空气预热器进口烟气温度，℃；^bt_rk为设计空气预热器出口热风温度，℃；^bA_L(S)为设计回转式空气预热器上端面的漏风率，％；为设计空气从^bt_rk到之间的平均定压比热，kJ·kg^‑1·℃^‑1，近似取空气从^bt_rk到^bθ′_ky之间的平均定压比热；为设计烟气从到^bθ′_ky之间的平均定压比热，kJ·kg^‑1·℃^‑1，近似取^bθ′_ky‑^bA_L(S)；对于空气预热器下端面，将空气预热器出口排烟温度修正到实际参与换热的出口烟气温度，即${}^b\theta _{py}^S=\frac{{{}^{b}A}_{L\left(X\right)}}{100+{{}^{b}A}_{L\left(S\right)}}\frac{{}^{b}C_X^{kq}}{{}^{b}C_X^{yq}}({{}^b\theta }_{py}-{{}^{b}t}_o)+{{}^b\theta }_{py}---\left(9\right)$其中，为设计空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；^bθ_py为设计空气预热器出口烟气温度，℃；^bA_L(S)为设计回转式空气预热器上端面的漏风率，％；^bA_L(X)为设计回转式空气预热器下端面的漏风率，％；为设计空气预热器下端面空气从^bt_o到^bθ_py之间的平均定压比热，kJ·kg^‑1·℃^‑1；为空气预热器下端面烟气从^bθ_py到之间的平均定压比热，kJ·kg^‑1·℃^‑1,计算中近似取^bθ_py+^bA_L(X)；^bt_o为设计空气预热器进风温度，℃；由此得到两分仓回转式空气预热器烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的应达值${\eta }^b=\frac{{}^b\theta _{ky}^{\prime S}-{}^b\theta _{py}^S}{{}^b\theta _{ky}^{\prime S}-{{}^{b}t}_0}---\left(10\right)$其中，η^b为空气预热器烟气侧换热效率应达值；为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；为设计空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；^bt_o为设计空气预热器进风温度，℃；$X_R^b=\frac{{}^b\theta _{ky}^{\prime S}-{}^b\theta _{py}^S}{{{}^{b}t}_{rk}-{{}^{b}t}_o}---\left(11\right)$其中，为空气预热器空气热容量与烟气热容量之比应达值；为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；为设计空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；^bt_rk为设计空气预热器出口热风温度，℃；^bt_o为设计空气预热器进风温度，℃；(e)实际烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比的修正环节：将计算得到的当前实际烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比修正到设计空气预热器实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度条件下，以便和应达值进行比较；实际参与换热的空气预热器出口烟气温度修正到设计实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度下，即${}^X\theta _{py}^S={\theta }_{py}^S+\frac{({\theta }_{ky}^{\prime S}-{\theta }_{py}^S)({{}^{b}t}_O-t_O)+({}^b\theta _{ky}^{\prime S}-{\theta }_{ky}^{\prime S})({\theta }_{py}^S-t_O)}{{\theta }_{ky}^{\prime s}-t_O}---\left(12\right)$其中，为修正到设计实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度下的实际空气预热器出口烟温，℃；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；为空气预热器实际参与换热的出口烟气温度，℃；t_O为空气预热器进口冷风温度，℃；为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；^bt_o为设计空气预热器进风温度，℃；修正到设计实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度下的空气预热器出口空气温度为${{}^{x}t}_{rk}=t_{rk}+\frac{({\theta }_{ky}^{\prime S}-t_{rk})({{}^{b}t}_O-t_O)+({}^b\theta _{ky}^{\prime S}-{\theta }_{ky}^{\prime S})(t_{rk}-t_O)}{{\theta }_{ky}^{\prime S}-t_O}---\left(13\right)$其中，^Xt_rk为修正到设计实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度下的实际空气预热器出口风温，℃；为空气预热器实际参加换热的进口烟气温度，℃；t_O为空气预热器进口冷风温度，℃；为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；^bt_o为设计空气预热器进风温度，℃；t_rk为空气预热器出口热空气温度，℃；计算修正后的烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比${}^X\eta =\frac{{}^b\theta _{ky}^{\prime S}-{}^X\theta _{py}^S}{{}^b\theta _{ky}^{\prime S}-{{}^{b}t}_0}---\left(14\right)$其中，^Xη为修正后的烟气侧换热效率；为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；为修正到设计实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度下的实际空气预热器出口烟温，℃；^bt_o为设计空气预热器进风温度，℃；${{}^{X}X}_R=\frac{{}^b\theta _{ky}^{\prime S}-{}^X\theta _{py}^S}{{{}^{X}t}_{rk}-{{}^{b}t}_o}---\left(15\right)$其中，^XX_R为修正后的空气热容量和烟气热容量之比；为设计空气预热器实际参与换热的进口烟气温度，℃；为修正到设计实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度下的实际空气预热器出口烟温，℃；^Xt_rk为修正到设计实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度下的实际空气预热器出口风温，℃；^bt_o为设计空气预热器进风温度，℃；(f)换热性能诊断环节：将当前实际烟气侧换热效率、空气热容量和烟气热容量之比与相应的应达值做比较，若当前实际烟气侧换热效率值小于应达值，而空气热容量和烟气热容量之比大于应达值，且空气进出口温差小于设计值，即可判断当前空气预热器换热性能已经下降，即回转式空气预热器换热性能诊断的关系式为 ^Xη<η^b                           (16)${{}^{X}X}_R>X_R^b---\left(17\right)$ ^Xt_rk‑^bt_o<^bt_rk‑^bt_o                    (18)其中，^Xη为修正后的烟气侧换热效率；^XX_R为修正后的空气热容量和烟气热容量之比；η^b为空气预热器烟气侧换热效率应达值，％；为空气预热器空气热容量与烟气热容量之比应达值；^Xt_rk为修正到设计实际参与换热进口烟温和设计进口空气温度下的实际空气预热器出口风温，℃；^bt_o为设计空气预热器进风温度，℃；^bt_rk为设计空气预热器出口热风温度，℃。