CN103728055B - 一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，该方法具体步骤包括：步骤1：根据锅炉运行设计规程，建立主要设备结构参数数据库，并从厂级监控信息系统的实时数据库中读取相关实时数据；步骤2：根据工质物性参数库和烟气物性参数库，结合现场厂级监控信息系统服务器信息，实时计算给定时刻下汽水侧工质及风烟侧烟气的物性参数；步骤3：由换热器工质质量及能量动态衡算模型和排烟热损失模型求得炉膛出口烟气的能量Q_yq。本发明能用于炉膛出口烟气能量的在线估计，还可用于炉膛出口平均烟温、入炉煤热值的在线辨识和锅炉效率等的在线估计。

Description

一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法

技术领域

本发明涉及火力发电控制领域的一种用于估计火电机组锅炉炉膛出口高温烟气能量的方法，具体地，涉及一种基于机理建模的火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法。

背景技术

火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的主要测量方法是直接在对应位置安装相应的硬件测点(一般为热电偶温度传感器)，测点信号经过数模转换转为数字信号，经由第三方软件计算后获得烟气能量。

然而，炉膛出口的烟气流场复杂，同一截面位置的温度存在不均匀分布，所以数量有限(一般为一到两支)的热电偶测得的温度并不能准确反应该处的烟气的平均温度，进而导致由该测量温度计算出的烟气能量与实际值产生较大偏差；另一方面，炉膛出口位置处烟气中包含的固体颗粒浓度高，烟气流速快，对热电偶护套的冲蚀严重，使热电偶的使用寿命大幅下降，故国内大部分亚临界放弃了炉膛出口测量元件的安装，造成信息缺失，对燃烧状态监控十分不利。

对现有技术的检索发现，中国专利申请号201110107881.3，公开日2011-11-23，涉及了一种锅炉炉膛出口烟气能量的测量方法，该方法将炉膛出口烟气经过烟道内各级换热器时减少的能量折算为换热器内工质的焓增，再与尾烟气能量相加，获得炉膛出口烟气的初始能量。但是该方法假定关键工质物性参数(密度，焓值等)和主要设备的结构参数(管径，管长和排列方式等)为已知且恒定，不适用于负荷变化频繁的火电机组(工质物性参数事实上是随负荷而改变的)，也不适用于换热设备结构各异和不同功率的机组。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，该方法基于工质物性参数数据库和主要设备结构参数数据库，根据工质相态和对象设备具体结构结合汽水侧工质的实时运行工况信息，获得动态变化的工质物性参数，再利用汽水侧工质质量和能量动态衡算的方法，对烟道中换热器吸热量和烟气尾气能量进行实时测量，进而得到炉膛出口烟气携带的能量。

为实现以上目的，本发明提供火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的一种实时估计方法，所述方法具体操作步骤包括：

步骤1：根据锅炉运行设计规程，建立主要设备结构参数数据库，所述参数数据库包含：换热器管道沿工质流动方向的总长度L，将总长度L分为n段等长的短管；换热器沿工质流动方向的换热管截面积分布A(i)；换热器金属壁质量M_jinshu，换热器金属壁比热c_jinshu；并从厂级监控信息系统的实时数据库读取给定时刻k下的汽包压力P_qb、主蒸汽流量D_zzq、热再热蒸汽流量D_rzr、省煤器出口给水流量D_gs、各级换热器各段短管工质温度T_gz(i)和压力P_gz(i)、换热器金属壁温度T_jisnhu、烟道出口引风机处的排烟温度T_py和排烟的体积流量V_py，未设置测点处的工质温度和压力由两端测点处的温度和压力线性计算获得；

步骤2：根据可以覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，结合现场厂级监控信息系统服务器上传的工质状态参数即温度压力，实时计算该给定时刻下汽包出口饱和蒸汽密度ρ_bh和焓值H_bh、各级换热器各处的工质密度ρ_gz(i)和焓值H_gz(i)，同时，根据烟气物性参数库求出该给定时刻下烟气尾气的焓值H_py和密度ρ_py；

步骤3：由换热器工质质量及能量衡算模型求得换热器通过热交换获得能量Q_hr，由能量守恒原理可得：换热器通过热交换获得的能量＝炉膛出口烟气在热交换中损失的能量；由排烟热损失模型，求得最终由烟气尾气带走的排烟能量损失Q_py；炉膛出口烟气在热交换中损失的能量与排烟热损失相加，即为炉膛出口烟气的能量Q_yq。

优选地，以所述给定时刻t₀为计时起点，Δt为计算步长，使用烟气能量实时估计方法，按时间先后次序，分别测量t＝t₀、t＝t₀+Δt、t＝t₀+2Δt、……、t＝t₀+nΔt时刻下相应的炉膛出口烟气能量值Q_py(k)、Q_py(k+Δt)、Q_py(k+2Δt)、……、Q_py(k+nΔt)，获得炉膛出口烟气能量Q_yq随时间变化的曲线。

优选地，步骤2中：

所述焓值H_bh由当前时刻k下汽包压力P_qb计算获得；

所述焓值H_gz(i)由当前时刻k下各段工质温度T_gz(i)和压力P_gz(i)计算获得；

所述当前时刻k下烟气尾气的密度ρ_py由给定时刻k下烟气尾气温度T_py、外界大气压力和烟气组成成分计算获得。

优选地，步骤3中，所述换热器工质质量及能量衡算模型具体为：

$\frac{dM}{dt}=D_{in}-D_{out}$

$\frac{dM}{dt}\stackrel{\·}{=}M\left(k\right)-M(k-1)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}A\left(i\right)\·0.1-\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_x{\left(i\right)}^{(k-1)}A\left(i\right)\·0.1$

$D_{in}=\frac{dM}{dt}+D_{out}$

$\frac{dE}{dt}=Q_{in}+Q_{hr}-Q_{out}=D_{in}{H}_{in}+Q_{hr}-D_{out}{H}_{out}$

$\begin{array}{c}\frac{dE}{dt}\stackrel{\·}{=}E\left(k\right)-E(k-1)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}{H}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}A\left(i\right)\·0.1-\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{(k-1)}{H}_{gz}{\left(i\right)}^{(k-1)}A\left(i\right)\·0.1\\ +c_{jinshu}{M}_{jinshu}{\mathrm{\ΔT}}_{jinshu}\end{array}$

$Q_{hr}=\frac{dE}{dt}+Q_{out}-Q_{in}$

式中：

k为当前时刻；

k-1为前一采样时刻；

M为换热器系统中蓄积工质总质量；

D_in为换热器系统输入工质质量：对于过热器是汽包饱和蒸汽流量，对于再热器是冷再热蒸汽流量，对于省煤器是高加给水流量；

D_out为换热器系统输出工质质量：对于过热器是主蒸汽质量流量，对于再热器是热再热蒸汽质量流量D_rzr，对于省煤器是汽包给水质量流量D_gs；

ρ_gz(i)^(k)为当前时刻k下，第i段换热器短管中工质的密度；

ρ_gz(i)^(k-1)为上一采样时刻k-1下，第i段换热器短管中工质的密度；

A(i)为第i段换热器短管的截面积；

E为换热器系统中蓄积工质总能量；

Q_in为换热器系统输入工质能量：对于过热器是汽包饱和蒸汽能量，对于再热器是冷再热蒸汽能量，对于省煤器是高加给水能量；

Q_out为换热器系统输出工质能量：对于过热器是主蒸汽能量，对于再热器是热再热蒸汽能量，对于省煤器是汽包给水能量；

H_in为换热器系统输入工质焓值：对于过热器是汽包饱和蒸汽焓值，对于再热器是冷再热蒸汽焓值，对于省煤器是高加给水焓值；

H_out为换热器系统输出工质焓值：对于过热器是主蒸汽焓值，对于再热器是热再热蒸汽焓值，对于省煤器是汽包给水焓值；

H_gz(i)^(k)为当前时刻k下，第i段换热器短管中工质的焓值；

H_gz(i)^(k-1)为上一采样时刻k-1下，第i段换热器短管中工质的焓值；

c_jinshu为换热器金属壁金属比热；

M_jinshu为换热器金属壁金属质量；

ΔT_jinshu为自上一采样时刻k-1至当前时刻k，金属壁温度的变化量；

Q_hr为换热器通过热交换获得能量，即炉膛出口烟气在热交换中损失的能量。

优选地，步骤3中，所述排烟热损失模型具体为：

Q_py＝c_py·V_py·ρ_py·(T_py+273.15)

式中：

c_py为排烟比热，由烟气物性参数库提供；

ρ_py为排烟密度，由烟气物性参数库提供；

V_py为排烟体积流量；

T_py为排烟温度；

Q_py为烟气尾气带走的排烟能量损失。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明给出了在满足锅炉汽水侧工质和风烟侧烟气质量及能量守恒关系下的炉膛出口烟气能量的实时估计方法，计算炉膛出口烟气能量所需的测点数据均从厂级监控信息系统的实时数据库直接读取，现场不需要额外增加测点，仅需在已有的控制系统中增加相应的软件计算模块，实施成本低。炉膛出口烟气能量的实时估计是迭代进行的，迭代中仅需要保存上一步(即k-1时刻)的结果，内存占用少，实时性强。同时，借助可覆盖全工况的工质物性参数数据库，该方法适用于不同工况和负荷条件，而设备结构参数数据库的建立则使该方法可以非常方便地推广到同类型但设备结构不同的机组。可用于指导锅炉的燃烧优化，扩展应用范围广。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明锅炉烟道换热器分布示意图；

图2为本发明过热器工质流通截面积沿工质流经距离的分布示意图；

图3为本发明再热器工质流通截面积沿工质流经距离的分布示意图；

图4为本发明省煤器工质流通截面积沿工质流经距离的分布示意图；

图5工质焓值与温度、压力的关系示意图；

图6工质密度与温度、压力的关系示意图；

图7为本发明炉膛出口烟气能量实时估计值随时间变化曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，以某300MW火电机组为例，该自然循环锅炉烟道中的换热器主要包括过热器、再热器、省煤器三大部分。锅炉型号为HG-1025/17.3-WM18型，锅炉为亚临界、自然循环、一次中间再热、“W”火焰燃烧方式、双拱单炉膛、平衡通风、尾部双烟道、烟气挡板调温、固态排渣、露天布置、全钢架悬吊式汽包炉。

本实施例提供一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，所述方法详细步骤如下：

步骤1：根据锅炉运行规程，建立主要设备结构参数数据库，该数据库包含以下固定参数信息：换热器管道沿工质流动方向的总长度L为568m，其中过热器总长为396.7m，再热器总长度为123.5m，省煤器总长度为47.8m；将总长度L分为5680段等长的短管，每段短管长度可设定为0.1米；换热器沿工质流动方向的换热管截面积分布A(i)，即第i段短管的截面积；换热器金属壁质量1244871kg，换热器金属壁比热0.502kJ/kg℃；

并从厂级监控信息系统的实时数据库中读取相关实时数据，如在当前时刻k的运行工况下实时数据如下：

汽包压力17.6MPa、主蒸汽流量233.6kg/s、热再热蒸汽流量192.08kg/s、省煤器出口给水流量236.6kg/s，各级换热器各段短管工质温度(过热器一级减温器前387.9℃，过热器一级减温器后379.1℃，过热器二级减温器前472.9℃，过热器二级减温器后472.0℃，过热器出口为538.7℃，再热器入口304.5℃，再热器出口535.3℃，省煤器入口263℃，省煤器出口286.2℃)和压力(过热器入口为17.459MPa，过热器出口为16.605MPa，再热器入口2.871MPa，再热器出口2.682MPa，省煤器入口17.936MPa，省煤器出口17.6MPa)，未设置测点处的工质温度和压力由两端测点处的温度和压力线性计算获得；换热器金属壁温度380.5℃；烟道出口引风机处的排烟温度120.2℃和排烟的体积流量320m³/s。

本实施例中，所述过热器、再热器、省煤器截面积A(i)分布分别如图2、图3、图4所示，其中：图2为过热器工质流通截面积沿工质流经距离的分布示意图；图3为再热器工质流通截面积沿工质流经距离的分布示意图；图4为省煤器工质流通截面积沿工质流经距离的分布示意图。

步骤2：根据可以覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，结合工质状态变量实时计算汽包出口饱和蒸汽密度ρ_bh和焓值H_bh(由当前时刻k下汽包压力P_qb计算获得)、各级换热器各处的工质密度ρ_gz(i)和焓值H_gz(i)(由当前时刻k下各段工质温度T_gz(i)和压力P_gz(i)计算获得)。上述工质物性参数库输出结果如图5、图6所示，其中：图5为工质焓值与温度、压力的关系示意图，图6为工质密度与温度、压力的关系示意图；

同时，根据烟气物性参数库求出当前时刻k下烟气尾气的焓值H_py和密度ρ_py(由给定时刻k下烟气尾气温度T_py、外界大气压力和烟气组成成分计算获得)。

本实施例中，所述工质物性参数数据库，是指根据水和水蒸气热力性质工业公式(IAPWS-IF97)开发的具有可并行调用的、区域自动判别、批处理运算等特点的用于在线计算的工质物性参数数据库，可参考文献：王旭辉，于彤，惠兆宇，袁景淇，用于火电全范围仿真的工质物性参数数据库，控制工程，2011；18:131-133。

所述烟气物性参数库，是指通过烟气压力和温度实时数据在线计算烟气的比热和密度的物性数据库。可参考文献：蔡惟，于彤，惠兆宇，袁景淇，张锐峰，陈宇，火电锅炉排烟热损失的在线估计，控制工程，2011；18:149-151。

步骤3：由换热器工质质量及能量衡算模型求得换热器通过热交换获得能量Q_hr，由能量守恒原理可得：换热器通过热交换获得的能量＝炉膛出口烟气在热交换中损失的能量；由排烟热损失模型，求得最终由烟气尾气带走的排烟能量损失Q_py；炉膛出口烟气在热交换中损失的能量与排烟热损失相加，即为炉膛出口烟气的能量Q_yq。

本实施例中，步骤3所述换热器工质质量及能量衡算模型为：

$\frac{dM}{dt}=D_{in}-D_{out}$

$\frac{dM}{dt}\stackrel{\·}{=}M\left(k\right)-M(k-1)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}A\left(i\right)\·0.1-\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{(k-1)}A\left(i\right)\·0.1$

$D_{in}=\frac{dM}{dt}+D_{out}$

$\frac{dE}{dt}=Q_{in}+Q_{hr}-Q_{out}=D_{in}{H}_{in}+Q_{hr}-D_{out}{H}_{out}$

$\begin{array}{c}\frac{dE}{dt}\stackrel{\·}{=}E\left(k\right)-E(k-1)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}{H}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}A\left(i\right)\·0.1-\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{(k-1)}{H}_{gz}{\left(i\right)}^{(k-1)}A\left(i\right)\·0.1\\ +c_{jinshu}{M}_{jinshu}{\mathrm{\ΔT}}_{jinshu}\end{array}$

$Q_{hr}=\frac{dE}{dt}+Q_{out}-Q_{in}$

式中，

k为当前时刻；

k-1为前一采样时刻；

M为换热器系统中蓄积的工质总质量；

D_in为换热器系统输入工质质量(对于过热器是汽包饱和蒸汽流量，对于再热器是冷再热蒸汽流量，对于省煤器是高加给水流量)；

D_out为换热器系统输出工质质量(对于过热器是主蒸汽质量流量，对于再热器是热再热蒸汽质量流量D_rzr，对于省煤器是汽包给水质量流量D_gs)；

ρ_gz(i)^(k)为当前时刻k下，第i段换热器短管中工质的密度；

ρ_gz(i)^(k-1)为上一采样时刻k-1下，第i段换热器短管中工质的密度；

A(i)为第i段换热器短管的截面积；

E为换热器系统中蓄积的工质总能量；

Q_in为换热器系统输入工质能量(对于过热器是汽包饱和蒸汽能量，对于再热器是冷再热蒸汽能量，对于省煤器是高加给水能量)；

Q_out为换热器系统输出工质能量(对于过热器是主蒸汽能量，对于再热器是热再热蒸汽能量，对于省煤器是汽包给水能量)；

H_in为换热器系统输入工质焓值(对于过热器是汽包饱和蒸汽焓值，对于再热器是冷再热蒸汽焓值，对于省煤器是高加给水焓值)；

H_out为换热器系统输出工质焓值(对于过热器是主蒸汽焓值，对于再热器是热再热蒸汽焓值，对于省煤器是汽包给水焓值)；

H_gz(i)^(k)为当前时刻k下，第i段换热器短管中工质的焓值；

H_gz(i)^(k-1)为上一采样时刻k-1下，第i段换热器短管中工质的焓值；

c_jinshu为换热器金属壁金属比热；

M_jinshu为换热器金属壁金属质量；

ΔT_jinshu为自上一采样时刻k-1至当前时刻k，金属壁温度的变化量；

Q_hr为换热器通过热交换获得能量，即炉膛出口烟气在热交换中损失的能量。

本实施例中，步骤3所述排烟热损失模型具体为：

Q_py＝c_py·V_py·ρ_py·(T_py+273.15)

式中：

c_py为排烟比热，由烟气物性参数库提供；

ρ_py为排烟密度，由烟气物性参数库提供；

V_py为排烟体积流量；

T_py为排烟温度；

Q_py烟气尾气带走的排烟能量损失。

本实施例选取时间间隔Δt＝5s，计算t＝t₀为计时起点的24小时内炉膛出口烟气能量，即在时刻t＝t₀、t＝t₀+5、t＝t₀+10、……、t＝t₀+86400，分别重复步骤1-3，获得相应的炉膛出口烟气能量实时估计值Q_py(t₀)、Q_py(t₀+5)、Q_py(t₀+10)、……、Q_py(t₀+86400)；炉膛出口烟气能量实时估计值随时间变化曲线图如图7所示。

本发明给出了在满足锅炉汽水侧工质和风烟侧烟气质量及能量守恒关系下的炉膛出口烟气能量的实时估计方法，计算炉膛出口烟气能量所需的测点数据均从厂级监控信息系统的实时数据库直接读取，现场不需要额外增加测点，仅需在已有的控制系统中增加相应的软件计算模块，成本低。炉膛出口烟气能量的实时估计是迭代进行的，迭代中仅需要保存上一采样时刻(即k-1时刻)的结果，内存占用少，实时性强。同时，借助可覆盖全工况的工质和烟气物性参数数据库，该方法在不同工况和负荷条件下都可以准确跟踪炉膛出口烟气能量的变化，而设备结构参数数据库的建立则使该方法可以非常方便地推广到同类型但设备结构不同的机组。可用于指导锅炉的燃烧优化，扩展应用范围广。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，其特征在于，所述方法具体操作步骤包括：

步骤1：根据锅炉运行设计规程，建立主要设备结构参数数据库，所述参数数据库包含：换热器管道沿工质流动方向的总长度L，将总长度L分为n段等长的短管；换热器沿工质流动方向的换热管截面积分布A(i)；换热器金属壁质量M_jinshu，换热器金属壁比热c_jinshu；并从厂级监控信息系统的实时数据库读取给定时刻k下的汽包压力P_qb、主蒸汽流量D_zzq、热再热蒸汽流量D_rzr、省煤器出口给水流量D_gs、各级换热器各段短管工质温度T_gz(i)和压力P_gz(i)、换热器金属壁温度T_jisnhu、烟道出口引风机处的排烟温度T_py和排烟的体积流量V_py，未设置测点处的工质温度和压力由两端测点处的温度和压力线性计算获得；

步骤2：根据可以覆盖全操作工况的工质物性参数数据库，结合现场厂级监控信息系统服务器上传的工质状态参数即温度压力，实时计算该给定时刻下汽包出口饱和蒸汽密度ρ_bh和焓值H_bh、各级换热器各处的工质密度ρ_gz(i)和焓值H_gz(i)，同时，根据烟气物性参数库求出该给定时刻下烟气尾气的焓值H_py和密度ρ_py；

步骤3：由换热器工质质量及能量衡算模型求得换热器通过热交换获得能量Q_hr，由能量守恒原理可得：换热器通过热交换获得的能量＝炉膛出口烟气在热交换中损失的能量；由排烟热损失模型，求得最终由烟气尾气带走的排烟能量损失Q_py；炉膛出口烟气在热交换中损失的能量与排烟热损失相加，即为炉膛出口烟气的能量Q_yq。

2.根据权利要求1所述的火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，其特征在于，以所述给定时刻t₀为计时起点，Δt为计算步长，使用烟气能量实时估计方法，按时间先后次序，分别测量t＝t₀、t＝t₀+Δt、t＝t₀+2Δt、……、t＝t₀+nΔt时刻下相应的炉膛出口烟气能量值Q_py(t₀)、Q_py(t₀+Δt)、Q_py(t₀+2Δt)、……、Q_py(t₀+nΔt)，获得炉膛出口烟气能量Q_yq随时间变化的曲线。

3.根据权利要求1所述的火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，其特征在于，步骤2中：

所述焓值H_bh由当前时刻k下汽包压力P_qb计算获得；

所述焓值H_gz(i)由当前时刻k下各段工质温度T_gz(i)和压力P_gz(i)计算获得；

所述当前时刻k下烟气尾气的密度ρ_py由当前时刻k下烟气尾气温度T_py、外界大气压力和烟气组成成分计算获得。

4.根据权利要求1所述的火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，其特征在于，步骤3中，所述换热器工质质量及能量衡算模型具体为：

$\frac{dM}{dt}=D_{in}-D_{out}$

$\frac{dM}{dt}\stackrel{\·}{=}M\left(k\right)-M(k-1)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}A\left(i\right)\·0.1-\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{(k-1)}A\left(i\right)\·0.1$

$D_{in}=\frac{dM}{dt}+D_{out}$

$\frac{dE}{dt}=Q_{in}+Q_{hr}-Q_{out}=D_{in}{H}_{in}+Q_{hr}-D_{out}{H}_{out}$

$\begin{array}{c}\frac{dE}{dt}\stackrel{\·}{=}E\left(k\right)-E(k-1)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}{H}_{gz}{\left(i\right)}^{\left(k\right)}A\left(i\right)\·0.1-\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ρ}}_{gz}{\left(i\right)}^{(k-1)}{H}_{gz}{\left(i\right)}^{(k-1)}A\left(i\right)\·0.1\\ +c_{jinshu}{M}_{jinshu}{\mathrm{\ΔT}}_{jinshu}\end{array}$

$Q_{hr}=\frac{dE}{dt}+Q_{out}-Q_{in}$

式中：

k为当前时刻；

k-1为前一采样时刻；

M为换热器系统中蓄积工质总质量；

D_in为换热器系统输入工质质量：对于过热器是汽包饱和蒸汽流量，对于再热器是冷再热蒸汽流量，对于省煤器是高加给水流量；

D_out为换热器系统输出工质质量：对于过热器是主蒸汽质量流量，对于再热器是热再热蒸汽质量流量D_rzr，对于省煤器是汽包给水质量流量D_gs；

ρ_gz(i)^(k)为当前时刻k下，第i段换热器短管中工质的密度；

ρ_gz(i)^(k-1)为上一采样时刻k-1下，第i段换热器短管中工质的密度；

A(i)为第i段换热器短管的截面积；

E为换热器系统中蓄积工质总能量；

Q_in为换热器系统输入工质能量：对于过热器是汽包饱和蒸汽能量，对于再热器是冷再热蒸汽能量，对于省煤器是高加给水能量；

Q_out为换热器系统输出工质能量：对于过热器是主蒸汽能量，对于再热器是热再热蒸汽能量，对于省煤器是汽包给水能量；

H_in为换热器系统输入工质焓值：对于过热器是汽包饱和蒸汽焓值，对于再热器是冷再热蒸汽焓值，对于省煤器是高加给水焓值；

H_out为换热器系统输出工质焓值：对于过热器是主蒸汽焓值，对于再热器是热再热蒸汽焓值，对于省煤器是汽包给水焓值；

H_gz(i)^(k)为当前时刻k下，第i段换热器短管中工质的焓值；

H_gz(i)^(k-1)为上一采样时刻k-1下，第i段换热器短管中工质的焓值；

c_jinshu为换热器金属壁金属比热；

M_jinshu为换热器金属壁金属质量；

ΔT_jinshu为自上一采样时刻k-1至当前时刻k，金属壁温度的变化量；

Q_hr为换热器通过热交换获得能量，即炉膛出口烟气在热交换中损失的能量。

5.根据权利要求1-4任一项所述的火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法，其特征在于，步骤3中，所述排烟热损失模型具体为：

Q_py＝c_py·V_py·ρ_py·(T_py+273.15)

式中：

c_py为排烟比热，由烟气物性参数库提供；

ρ_py为排烟密度，由烟气物性参数库提供；

V_py为排烟体积流量；

T_py为排烟温度；

Q_py为烟气尾气带走的排烟能量损失。