CN108710728B - 引风机烟道阻力确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引风机烟道阻力确定方法及装置，其中该方法包括：选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，计算所述区段的烟气量；根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力。本发明可以实现对引风机烟道阻力的快速和准确计算，掌握引风机烟道阻力损失的关键所在，为锅炉选配符合实际的引风机提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及引风机烟道阻力确定方法及装置。
背景技术
引风机是电厂锅炉的重要辅助设备，也是锅炉侧辅机中主要的耗电设备，占有非常重要的地位。在火力发电厂中，引风机安装在锅炉烟道除尘器和烟囱之前，作用是将锅炉的烟气抽出，排入烟囱。引风机选型初期，由于设计和选型计算不够精确，往往存在裕量偏大，从而导致引风机选型偏大的问题，这就会使引风机长期工作在低效区，耗电率大大增加，甚至会引发一系列问题，这也是电站锅炉节能运行的重要制约因素之一。
发明内容
本发明实施例提供一种引风机烟道阻力确定方法，用以实现对引风机烟道阻力的快速和准确计算，掌握引风机烟道阻力损失的关键所在，为锅炉选配符合实际的引风机提供参考，该方法包括：
选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，按如下公式计算所述区段的烟气量：
其中，Vy为所述区段的烟气量，B为锅炉燃煤量，
为理论烟气量，d为含湿量，αl为锅炉炉膛过剩空气系数，Δαi为锅炉炉膛至所述区段间设备的漏风系数，V0为理论空气量，t为所述区段入口处烟气温度，p为所述区段入口处烟气压力；
根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；
根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；
根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力。
本发明实施例还提供一种引风机烟道阻力确定装置，用以实现对引风机烟道阻力的快速和准确计算，掌握引风机烟道阻力损失的关键所在，为锅炉选配符合实际的引风机提供参考，该装置包括：
烟气量计算模块，用于选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，按如下公式计算所述区段的烟气量：
其中，Vy为所述区段的烟气量，B为锅炉燃煤量，
为理论烟气量，d为含湿量，αl为锅炉炉膛过剩空气系数，Δαi为锅炉炉膛至所述区段间设备的漏风系数，V0为理论空气量，t为所述区段入口处烟气温度，p为所述区段入口处烟气压力；
摩擦阻力计算模块，用于根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；
局部阻力计算模块，用于根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；
引风机烟道阻力计算模块，用于根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述引风机烟道阻力确定方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述引风机烟道阻力确定方法的计算机程序。
本发明实施例中，选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，计算所述区段的烟气量；根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力，从而实现对引风机烟道阻力的快速和准确计算，掌握引风机烟道阻力损失的关键所在，为锅炉选配符合实际的引风机提供参考，达到节能环保的目的，有着很强的工程实用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中引风机烟道阻力确定方法的示意图；
图2为本发明实施例中引风机烟道阻力确定装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
为了解决现有技术中引风机选型偏大的问题，需要对引风机烟道阻力进行准确计算，掌握引风机阻力损失的关键所在，选型时做到心中有数。基于此，在本发明实施例中，针对不同的电厂引风机烟道，设计一种通用的电站锅炉引风机烟道阻力确定方法，用以准确计算引风机烟道阻力，为锅炉选配符合实际的引风机提供参考，从而达到节能环保的目的。
引风机烟道阻力包括摩擦阻力和局部阻力，如图1所示，本发明实施例中引风机烟道阻力确定方法可以包括：
步骤101、选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，计算所述区段的烟气量；
步骤102、根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；
步骤103、根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；
步骤104、根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力。
由图1所示流程可以得知，本发明实施例能够实现对引风机烟道阻力的快速和准确计算，掌握引风机烟道阻力损失的关键所在，为锅炉选配符合实际的引风机提供参考，达到节能环保的目的，有着很强的工程实用价值。
实施例中，先选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，计算所述区段的烟气量。例如，可以按如下公式计算所述区段的烟气量：
其中，Vy为所述区段的烟气量，Nm3/kg；B为锅炉燃煤量，t/h；
为理论烟气量，Nm3/kg；d为含湿量，kg/kg；αl为锅炉炉膛过剩空气系数；Δαi为锅炉炉膛至所述区段间设备的漏风系数，锅炉炉膛至所述区段间设备例如可以包括过热器、再热器、省煤器、脱硝设备、除尘器、脱硫设备等；V0为理论空气量，Nm3/kg；t为所述区段入口处烟气温度，℃；p为所述区段入口处烟气压力，pa。
在获得所述区段的烟气量后，可以根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力。其中，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力包括：计算锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力，计算烟囱的摩擦阻力。
锅炉炉膛出口至烟囱入口流场处于完全湍流区，实施例中，可以按如下公式计算锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力：
其中，Δpf为锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力；
De为管道当量直径，m；Δ为管道内壁绝对粗糙度，m；L为锅炉炉膛出口至烟囱入口的长度，m，若涉及弯管则需包括弯管中心线的展开长度；Lc为包容截面积的周界长度，m；ρ0为烟气密度，kg/m3；Vy为所述区段的烟气量，Nm3/kg；A为所述区段的管道截面积，m2；
按如下公式计算烟囱的摩擦阻力：
其中，Δpyf为烟囱的摩擦阻力；h为烟囱高度，m；D0为烟囱出口直径，m。
实施例中，锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件例如可以包括弯头、弯头之间管道和挡板等管道部件。计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，例如可以包括：计算弯头局部阻力系数、弯头之间管道的局部阻力系数、和挡板局部阻力系数；根据弯头局部阻力系数、弯头之间管道的局部阻力系数、和挡板局部阻力系数，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力。
实施例中，可以按如下公式计算弯头局部阻力系数：
对于圆形管道：
对于方形管道：
其中，ζ1为弯头局部阻力系数；R为管道转角半径，m；D为管道直径，m；a为管道长度，m；b为管道宽度，m；
按如下公式计算弯头之间管道的局部阻力系数：
其中，ζ2为弯头之间管道的局部阻力系数，Lps为弯头之间管道的长度，m；
按如下公式计算挡板局部阻力系数：
对于圆形管道：
ζ3＝-0.00002β5+0.00126β4-0.03644β3+0.4748β2-2.1187β+0.8141
对于方形管道：
ζ3＝-0.000048β5+0.00305β4-0.08776β3+1.1274β2-5.0063β+1.6595
其中，ζ3为挡板局部阻力系数，β为挡板开度，°。
实施例中，可以按如下公式计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力：
其中，ζj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件(如弯头、挡板等)局部阻力系数，ρ0为烟气密度，Vy为所述区段的烟气量，Aj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件的截面积。
根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，可以计算引风机烟道阻力。例如，可以按如下公式计算引风机烟道阻力：
其中，Δpf总为引风机烟道阻力，Δpf为锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力，Δpyf为烟囱的摩擦阻力，
为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，ζj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力系数，ρ0为烟气密度，Vy为所述区段的烟气量，Aj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件的截面积。
通过以上各个计算分析，将其编译成程序的代码信息，利用计算机编程语言，将代码信息编写成计算程序，经调试合格，并以某电厂为例进行计算，计算结果快速、准确。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种引风机烟道阻力确定装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与引风机烟道阻力确定方法相似，因此该装置的实施可以参见引风机烟道阻力确定方法的实施，重复之处不再赘述。
图2为本发明实施例中引风机烟道阻力确定装置的示意图，如图2所示，该装置可以包括：
烟气量计算模块201，用于选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，计算所述区段的烟气量；
摩擦阻力计算模块202，用于根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；
局部阻力计算模块203，用于根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；
引风机烟道阻力计算模块204，用于根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力。
一个实施例中，烟气量计算模块201可以进一步用于按如下公式计算所述区段的烟气量：
其中，Vy为所述区段的烟气量，B为锅炉燃煤量，
为理论烟气量，d为含湿量，αl为锅炉炉膛过剩空气系数，Δαi为锅炉炉膛至所述区段间设备的漏风系数，V0为理论空气量，t为所述区段入口处烟气温度，p为所述区段入口处烟气压力。
一个实施例中，摩擦阻力计算模块202可以进一步用于：
按如下公式计算锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力：
其中，Δpf为锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力，
De为管道当量直径，Δ为管道内壁绝对粗糙度，L为锅炉炉膛出口至烟囱入口的长度；Lc为包容截面积的周界长度，ρ0为烟气密度，Vy为所述区段的烟气量，A为所述区段的管道截面积；
按如下公式计算烟囱的摩擦阻力：
其中，Δpyf为烟囱的摩擦阻力，h为烟囱高度，D0为烟囱出口直径。
一个实施例中，局部阻力计算模块203可以进一步用于：
计算弯头局部阻力系数、弯头之间管道的局部阻力系数、和挡板局部阻力系数；
根据弯头局部阻力系数、弯头之间管道的局部阻力系数、和挡板局部阻力系数，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力。
一个实施例中，局部阻力计算模块203可以进一步用于：
按如下公式计算弯头局部阻力系数：
对于圆形管道：
对于方形管道：
其中，ζ1为弯头局部阻力系数，R为管道转角半径，D为管道直径，a为管道长度，b为管道宽度；
按如下公式计算弯头之间管道的局部阻力系数：
其中，ζ2为弯头之间管道的局部阻力系数，Lps为弯头之间管道的长度；
按如下公式计算挡板局部阻力系数：
对于圆形管道：
ζ3＝-0.00002β5+0.00126β4-0.03644β3+0.4748β2-2.1187β+0.8141
对于方形管道：
ζ3＝-0.000048β5+0.00305β4-0.08776β3+1.1274β2-5.0063β+1.6595
其中，ζ3为挡板局部阻力系数，β为挡板开度。
一个实施例中，局部阻力计算模块203可以进一步用于：
按如下公式计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力：
其中，ζj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力系数，ρ0为烟气密度，Vy为所述区段的烟气量，Aj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件的截面积。
一个实施例中，引风机烟道阻力计算模块204可以进一步用于按如下公式计算引风机烟道阻力：
其中，Δpf总为引风机烟道阻力，Δpf为锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力，Δpyf为烟囱的摩擦阻力，
为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，ζj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力系数，ρ0为烟气密度，Vy为所述区段的烟气量，Aj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件的截面积。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述引风机烟道阻力确定方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述引风机烟道阻力确定方法的计算机程序。
综上所述，本发明实施例中，选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，计算所述区段的烟气量；根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力，从而实现对引风机烟道阻力的快速和准确计算，掌握引风机烟道阻力损失的关键所在，为锅炉选配符合实际的引风机提供参考，达到节能环保的目的，并节省人力物力，有着很强的工程实用价值。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种引风机烟道阻力确定方法，其特征在于，包括：
选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，按如下公式计算所述区段的烟气量：
其中，Vy为所述区段的烟气量，B为锅炉燃煤量，
为理论烟气量，d为含湿量，αl为锅炉炉膛过剩空气系数，Δαi为锅炉炉膛至所述区段间设备的漏风系数，V0为理论空气量，t为所述区段入口处烟气温度，p为所述区段入口处烟气压力；
根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；
根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；
根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力，包括：
按如下公式计算锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力：
其中，Δpf为锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力，
De为管道当量直径，Δ为管道内壁绝对粗糙度，L为锅炉炉膛出口至烟囱入口的长度；Lc为包容截面积的周界长度，ρ0为烟气密度，Vy为所述区段的烟气量，A为所述区段的管道截面积；
按如下公式计算烟囱的摩擦阻力：
其中，Δpyf为烟囱的摩擦阻力，h为烟囱高度，D0为烟囱出口直径。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力包括：
计算弯头局部阻力系数、弯头之间管道的局部阻力系数、和挡板局部阻力系数；
根据弯头局部阻力系数、弯头之间管道的局部阻力系数、和挡板局部阻力系数，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按如下公式计算弯头局部阻力系数：
对于圆形管道：
对于方形管道：
其中，ζ1为弯头局部阻力系数，R为管道转角半径，D为管道直径，a为管道长度，b为管道宽度；
按如下公式计算弯头之间管道的局部阻力系数：
其中，ζ2为弯头之间管道的局部阻力系数，Lps为弯头之间管道的长度；
按如下公式计算挡板局部阻力系数：
对于圆形管道：
ζ3＝-0.00002β5+0.00126β4-0.03644β3+0.4748β2-2.1187β+0.8141
对于方形管道：
ζ3＝-0.000048β5+0.00305β4-0.08776β3+1.1274β2-5.0063β+1.6595
其中，ζ3为挡板局部阻力系数，β为挡板开度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按如下公式计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力：
其中，ζj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力系数，ρ0为烟气密度，Vy为所述区段的烟气量，Aj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件的截面积。
6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，按如下公式计算引风机烟道阻力：
其中，Δpf总为引风机烟道阻力，Δpf为锅炉炉膛出口至烟囱入口的摩擦阻力，Δpyf为烟囱的摩擦阻力，
为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，ζj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力系数，ρ0为烟气密度，Vy为所述区段的烟气量，Aj为锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件的截面积。
7.一种引风机烟道阻力确定装置，其特征在于，包括：
烟气量计算模块，用于选取锅炉炉膛出口至烟囱的一段最长等截面区段，按如下公式计算所述区段的烟气量：
其中，Vy为所述区段的烟气量，B为锅炉燃煤量，
为理论烟气量，d为含湿量，αl为锅炉炉膛过剩空气系数，Δαi为锅炉炉膛至所述区段间设备的漏风系数，V0为理论空气量，t为所述区段入口处烟气温度，p为所述区段入口处烟气压力；
摩擦阻力计算模块，用于根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力；
局部阻力计算模块，用于根据所述区段的烟气量，计算锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力；
引风机烟道阻力计算模块，用于根据锅炉炉膛出口至烟囱的摩擦阻力、和锅炉炉膛出口至烟囱的各管道部件局部阻力，计算引风机烟道阻力。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一所述方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至6任一所述方法的计算机程序。
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Non-Patent Citations (2)
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| SZL型燃煤锅炉引风系统改造;王超群;《通用机械》;20180210(第2期);第1节 * |
| 脱硝工程中引风机改造参数的确定;张劲等;《风机技术》;20140826;第56卷(第4期);第2节 * |
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