[3]。作者认为:(1)在锅炉负荷较低时或者锅炉熄火以后的冷却阶段,炉膛内烟气温度与水冷壁的金属壁温相差不多的情况下,用炉膛内热烟气对水冷壁的投射热乘以与高负荷时相同的热有效系数作为水冷壁的吸热显然是不合适的;(2)在锅炉熄火以后无法计算理论燃烧温度,因而无法计算炉膛出口烟温;(3)为了把炉膛内有火焰阶段与无火焰阶段相连接,因此不能直接使用式(2)。于是作者选择了苏联热工所-动力所推荐的方法。然而有关此方法的资料不全面,于是作者把式(2)中的热有效系数通过下面的方法进行了改变。先看以下两式 古尔维奇方法的投射热模型的炉膛辐射传热公式
q=σalT4hΨ (5)
四次方差方法的炉膛辐射传热公式
q=σas(T4h-T4b) (6)
式中 q为炉膛辐射换热量,W/m2;as为四次方差公式的炉膛系统黑度;al为投射热模型的炉膛黑度;Th为火焰温度,K;Tb为水冷壁的灰污壁面温度,K,等于其他模型提供的水冷壁温度加上灰污层热阻(设定的常数)与上一时刻水冷壁热流(由炉膛辐射换热量乘以燃料量,除以水冷壁面积得到)的乘积。 使式(5)和(6)的等式右侧相等,求出热有效系数Ψ值,代入式(2)中的波尔兹曼准则Bo中去,这样变化后的式(2)就是四次方差的公式了。 (2)首先从另一计算模型输入水冷壁金属壁温以及上一时刻的水冷壁的壁面热流,计算出上一时刻水冷壁的灰污层壁温,再利用上一时刻的炉膛内烟气温度和式(6)计算出在一个时间间隔内,烟气与水冷壁的换热量,并且计算出水冷壁的壁面热流。 (3)炉膛的热平衡
I2=I1+Ql-I″l-Q (7)
式中 I1为上一时刻炉膛内烟气的总焓,KJ;I2为这一时刻炉膛内烟气的总焓,kJ;Ql为一个计算时间间隔内燃料及热风带入炉膛的热量(主要是燃料发热量),kJ;I″l为一个计算时间间隔内烟气从炉膛排出时带走的总焓,kJ;Q为一个计算时间间隔内水冷壁的总吸热,kJ。 利用这一时刻炉膛内烟气的总焓以及此时炉膛内烟气的成分,可以计算出这一时刻炉膛内的烟气温度(平均温度)。 (4)把这一时刻炉膛内烟气的总焓、烟气温度、水冷壁的壁面热流记忆下来,以便在下一时刻计算时应用。 4.2 炉膛内没有火焰与水冷壁之间换热的仿真 炉膛内没有火焰时炉膛内积存的烟气与水冷壁之间的换热,古尔维奇方法中没有涉及。但是在苏联热工所和科学院动力所方法[3]认为炉膛内的烟气是充分混合的,因此烟气温度是均匀的,火焰平均温度等于炉膛出口烟气温度,再加上某些修正。本文在炉膛内没有火焰的情况下,考虑炉膛内积存的烟气与水冷壁之间的换热时采用了这一观点,用来计算炉膛出口烟气温度。具体计算公式[3]如下
(8)
式中 Th为炉膛内烟气温度,K;Tl为炉膛出口烟气温度,K;Δi为考虑燃料种类、燃烧方式、燃烧器倾斜角及水冷程度的修正系数。 此时炉膛内烟气与水冷壁灰污壁面的换热、炉膛内烟气的热平衡、炉膛内烟气温度和水冷壁的壁面热流记忆与炉膛内有火焰时相同。作者针对具体的炉膛结构,参照文[1]双室炉中冷却室的计算方法,事先计算出在停炉后正常通风情况下几个炉膛烟气温度下的炉膛出口烟气温度,求出Tl/Th的函数关系(是一条折线,放在程序中),应用时把炉膛烟气温度乘以这个函数得到无火焰炉膛出口烟气温度。
5 本仿真模型的其他特点
(1)考虑锅炉点火初期的燃用燃料油和锅炉低负荷的煤油混烧(不局限于低负荷)。 (2)考虑锅炉出口左右侧烟气温度的差异。本仿真模型把炉膛分为左右两个独立的部分,对炉膛左右两侧投入的燃料量不同时炉膛出口烟气温度不同的情况进行了仿真,在此过程中考虑了左右两部分炉膛的相互影响。 (3)本仿真模型考虑了锅炉熄火后的传热过程,因而可以仿真停炉后的冷却过程。 (4)本仿真模型考虑了一系列的炉膛事故,如炉膛灭火、炉膛爆燃、水冷壁爆管、结渣、炉膛漏风等。同时还考虑了水冷壁吹灰过程对炉膛传热的影响。 |