CN117435846A - 一种间冷塔风场优化对比计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃煤机组节能降耗技术领域，公开了一种间冷塔风场优化对比计算方法及装置，本发明提供的一种间冷塔风场优化对比计算方法，方法包括：在间冷塔目标扇段的翅片管束上设置温度测点，测试目标扇段的进风温度和出风温度；根据目标扇段的进风温度和出风温度，利用第一预设公式，计算目标扇段的空气侧换热量和水侧换热量；根据换热系数计算目标扇段的散热量；根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度。本发明提供的方法，通过风场改造后，循环水出水温度获得投运风场优化系统后机组能耗的变化，准确计算优化装置投运效果。

Description

一种间冷塔风场优化对比计算方法及装置

技术领域

本发明涉及燃煤机组节能降耗技术领域，具体涉及一种间冷塔风场优化对比计算方法及装置。

背景技术

电站空冷技术发展为我国北方地区富煤缺水的问题提供了有效的解决方案，间接空冷技术兼具节水与防风效果较好的特点，在我国三北地区得到了广泛的应用。出于间冷塔本身设计以及周围建筑物的影响，间冷塔存在着不可避免风场分布不均的问题，针对于此，部分电厂采用了风场优化装置以提高间冷塔翅片管束的利用率。为衡量风场优化装置投运效果，并为改进装置提供数据支持，一般会进行优化装置投运前后对比试验。然而，进行对比的两个工况，空冷散热器的清洁度往往不同，这对结果计算影响极大。因为空冷翅片管束的脏污对背压的影响远远高于风场优化装置投运带来的正面效应，因此，试验结果往往难以获得，且精度较差。因此亟需一种间冷塔风场优化对比算法，准确计算优化装置投运效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种间冷塔风场优化对比计算方法及装置，以解决间冷塔风场优化对比计算不准确的问题。

第一方面，本发明提供了一种间冷塔风场优化对比计算方法，所述方法包括：

在间冷塔目标扇段的翅片管束上设置温度测点，测试目标扇段的进风温度和出风温度；

根据目标扇段的进风温度和出风温度，利用第一预设公式，计算目标扇段的空气侧换热量和水侧换热量；

根据换热系数计算目标扇段的散热量；

根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度。

在一种可选的实施方式中，温度测点分别设置于间冷塔第i目标扇段各三角单元左右两侧翅片管出风口，其中，

翅片管顶部布置第一预设数值的行数、底部布置第二预设数值的行数及翅片管中间位置布置两行，其中，

在顶部布置中，最后一行的测点与翅片管上部的蒸汽分配管的距离小于第一预设数值；

在底部布置中，最上方的测点与翅片管底部的凝结水管的距离小于第二预设数值。

本发明提供的间冷塔风场优化对比计算方法，通过风场改造后，循环水出水温度获得投运风场优化系统后机组能耗的变化，准确计算优化装置投运效果。

在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算空气侧换热量：

Q_1i＝L_iρc_p(t_a2i-t_a1)

其中，L_i表示间冷塔目标扇段i的有效风量，ρ表示空气密度，c_p表示空气定压比热容，t_a1表示间冷塔目标扇段i的进风温度，t_a2i表示间冷塔目标扇段i的出风温度。

在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算水侧换热量：

Q_2i＝q_iρ_wc_wp(t_w2i-t_w1)

其中，q_i表示间冷塔目标扇段i的循环水量，ρ_w表示循环水密度，c_wp表示水定压比热容，t_w2i表示间冷塔目标扇段i的出水温度，t_w1表示间冷塔的进水温度。

在一种可选的实施方式中，通过以下公式计算目标扇段的散热量：

其中，k表示间冷塔目标扇段i的换热系数，t_w1i表示间冷塔目标扇段i的段进水温度，t_a2i表示间冷塔目标扇段i的出风温度，A_i表示间冷塔目标扇段i的散热面积。

在一种可选的实施方式中，根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度，包括：

当空气侧换热量等于水侧换热量时，具体表示如下：

改造前和改造后空冷风机有效风量之比通过以下公式计算：

其中，L^*表示改造后空冷风机有效风量，表示改造后间冷塔目标扇段i的出水温度，/>表示改造后间冷塔目标扇段i的出风温度；

当空气侧换热量等于目标扇段的散热量时，具体表示如下：

基于风场改造前和改造后参数k、A、ρ、c_p保持不变，改造前和改造后空冷风机有效风量之比通过以下公式计算：

相同热负荷条件下，改造前和改造后空冷风机有效风量之比联立方程组，通过以下公式计算风场改造后循环水出水温度：

其中，t^* _w2i表示改造后循环水出水温度。

第二方面，本发明提供了一种间冷塔风场优化对比计算装置，所述装置包括：

第一计算模块，用于在间冷塔目标扇段的翅片管束上设置温度测点，测试目标扇段的进风温度和出风温度；

第二计算模块，用于根据目标扇段的进风温度和出风温度，利用第一预设公式，计算目标扇段的空气侧换热量和水侧换热量；

第三计算模块，用于根据换热系数计算目标扇段的散热量；

第四计算模块，用于根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度。

第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的间冷塔风场优化对比计算方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的间冷塔风场优化对比计算方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1是根据本发明实施例的间冷塔风场优化对比计算方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的翅片管出风温度测点布置图；

图3是根据本发明实施例的间冷塔风场优化对比计算装置的结构框图；

图4是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的间冷塔风场优化对比计算方法，排除翅片管束不同时间清洁系数不同的影响，在翅片管束散热系数相同的基准下进行对比测试，本发明实施例提供的间冷塔风场优化对比算法可满足工程所需。间冷塔风场优化一般分为部分扇区的优化以及全塔的优化，若间冷塔扇段数目为m，可认为优化扇段数量n，1≤n≤m，可先选取一段进行优化，然后对另一段进行优化，循环优化的步骤，直至完成需要优化的扇区。

根据本发明实施例，提供了一种间冷塔风场优化对比计算方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种间冷塔风场优化对比计算方法，可用于上述的移动终端，如手机、平板电脑等，图1是根据本发明实施例的间冷塔风场优化对比计算方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，在间冷塔目标扇段的翅片管束上设置温度测点，测试目标扇段的进风温度和出风温度。

在本发明实施例中，温度测点分别设置于间冷塔第i目标扇段各三角单元左右两侧翅片管出风口。翅片管顶部布置第一预设数值的行数、底部布置第二预设数值的行数及翅片管中间位置布置两行。在顶部布置中，最后一行的测点与翅片管上部的蒸汽分配管的距离小于第一预设数值。在底部布置中，最上方的测点与翅片管底部的凝结水管的距离小于第二预设数值。第一预设数值、第二预设数值在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。

在一具体实施例中，如图2所示，翅片管出风温度测点布置，间冷塔扇段i出风温度：布置于i扇段各三角单元左右两侧翅片管出风口，顶部布置3行，均匀布置，最下的测点距离上部3m，其平均值记做t_{a2_t}。底部布置3行，均匀布置，最上的测点距离底部3m，其平均值记做t_{a2_d}。中间布置2行，其平均值记做t_{a2_m}。经过风场优化改造的扇段，三角单元翅片管束数量布置三分之一。例如一个扇段对应18个三角，则均匀布置6个三角。

间冷塔扇段i出风温度t_a2i＝(2t_{a2_t}+2t_{a2_d}+3t_{a2_m})/7，间冷塔扇段i的进风温度t_a1为风机进风温度即环境温度。

步骤S102，根据目标扇段的进风温度和出风温度，利用第一预设公式，计算目标扇段的空气侧换热量和水侧换热量。

在本发明实施例中，通过以下公式计算间冷塔目标扇段i的空气侧换热量：

Q_1i＝L_iρc_p(t_a2i-t_a1)

其中，翅片管束或者说空冷风机风量指的是实际参与到翅片管束换热的风量，记做L，L_i表示间冷塔目标扇段i的有效风量，ρ表示空气密度，c_p表示空气定压比热容，在空冷岛工作温度内可认为常数，取1.005kJ/(kg·℃)，t_a1表示间冷塔目标扇段i的进风温度，t_a2i表示间冷塔目标扇段i的出风温度。在不影响精度的前提下，改造前后空气温度变化范围内可以认为空气密度、空气定压比热容维持不变。

在本发明实施例中，通过以下公式计算水侧换热量：

Q_2i＝q_iρ_wc_wp(t_w2i-t_w1)

其中，q_i表示间冷塔目标扇段i的循环水量，ρ_w表示循环水密度，c_wp表示水定压比热容，在循环水温度内可认为常数，取4.18kJ/(kg·℃)，t_w2i表示间冷塔目标扇段i的出水温度，t_w1表示间冷塔的进水温度。不影响精度的前提下，改造前后循环水温度变化范围内可以认为循环水密度、循环水定压比热容维持不变。

步骤S103，根据换热系数计算目标扇段的散热量。

在本发明实施例中，用换热系数表示散热量：

对于现双流程翅片管束，t_w1-t_a2<t_w2-t_a1则上式变化为

其中，k表示间冷塔目标扇段i的换热系数，t_w1i表示间冷塔目标扇段i的段进水温度，t_a2i表示间冷塔目标扇段i的出风温度，A_i表示间冷塔目标扇段i的散热面积为设计值。

步骤S104，根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度。

在本发明实施例中，根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度的步骤，包括：

当空气侧换热量等于水侧换热量时，具体表示如下：

L_iρc_p(t_a2i-t_a1)＝q_iρ_wc_wp(t_w2i-t_w1)

移项得：

改造前和改造后空冷风机有效风量之比通过以下公式计算：

其中，L^*表示改造后空冷风机有效风量，表示改造后间冷塔目标扇段i的出水温度，/>表示改造后间冷塔目标扇段i的出风温度；

当空气侧换热量等于目标扇段的散热量时，具体表示如下：

移项得：

基于风场改造前和改造后参数k、A、ρ、c_p保持不变，改造前和改造后空冷风机有效风量之比通过以下公式计算：

相同热负荷条件下，改造前和改造后空冷风机有效风量之比联立方程组，通过以下公式计算风场改造后循环水出水温度：

其中，t^* _w2i表示改造后循环水出水温度。

在该方程组中：

改造前进风温度，改造后进风温度，取相同的t_a1，t_a1为测量值(已知)。

改造前进水温度，改造后进水温度，取相同的t_w1，t_w1为测量值(已知)。

改造前翅片管出风温度，取t_a2i，t_a2i为测量值(已知)。

改造后翅片管出风温度，取t^* _a2i，t_a2i为测量值(已知)。

改造后，为保持散热系数一致，不采用测量的循环水出水温度，而通过上述方程计算改造后循环水出水温度t^* _w2i，在上述方程中仅t^* _w2i一个未知数，方便利用试算法求解，得到改造后循环水出水温度t^* _w2i。

在一具体实施例中，间冷塔风场优化一般分为部分扇区的优化以及全塔的优化。若间冷塔扇段数目为m，可认为优化扇段数量n，1≤n≤m。假设优化扇段数量为n，则i＝1,2，...，n(注：本编号不代表扇段本身的编号)。重复上述计算的步骤，得到各个扇段改造后循环水出水温度t^* _w2i，i＝1,2，...，n。

在规定边界条件下，i扇段风场优化改造前后的循环水温降为：

Δt_wi＝t^* _w2i-t_w2i

因为各扇段循环水出水汇集为总管，进入凝汽器，因此，n个扇段对于总的循环水出水温度影响为：

其中，q_i表示扇段i循环水流量，q表示总循环水流量，即为各扇段流量份额。

得到循环水温降Δt_w后，由于改造前后凝汽器端差δt也应在同样的水平基准上，该数值由改造前试验测量得到。因此，改造前后排汽温度下降值Δt_s＝Δt_w

在设计值附近较小范围内，可以认为排汽压力与排汽温度线性变化：

Δp＝0.7390299Δt_s

则发电煤耗下降量依赖于背压下降，易得改造前后的节能量Δb＝abΔp。b表示改造前发电标煤耗(g/kWh)，a表示系数，如间接空冷机组取0.5％，例如：额定负荷300MW下，改造前发电标煤耗为310g/kWh，改造后总的循环水温下降0.2℃，则Δb＝0.7390299×0.2×0.5％×310＝0.229g/kWh

本实施例提供的间冷塔风场优化对比计算方法，通过风场改造后，循环水出水温度获得投运风场优化系统后机组能耗的变化，准确计算优化装置投运效果。

在本实施例中还提供了一种间冷塔风场优化对比计算装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种间冷塔风场优化对比计算装置，如图3所示，包括：

第一计算模块301，用于在间冷塔目标扇段的翅片管束上设置温度测点，测试目标扇段的进风温度和出风温度。

第二计算模块302，用于根据目标扇段的进风温度和出风温度，利用第一预设公式，计算目标扇段的空气侧换热量和水侧换热量。

第三计算模块303，用于根据换热系数计算目标扇段的散热量。

第四计算模块304，用于根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度。

本实施例中的间冷塔风场优化对比计算装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图3所示的间冷塔风场优化对比计算装置。

请参阅图4，图4是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图4所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图4中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，所述存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使所述至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种间冷塔风场优化对比计算方法，其特征在于，所述方法包括：

在间冷塔目标扇段的翅片管束上设置温度测点，测试目标扇段的进风温度和出风温度；

根据目标扇段的进风温度和出风温度，利用第一预设公式，计算目标扇段的空气侧换热量和水侧换热量；

根据换热系数计算目标扇段的散热量；

根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，温度测点分别设置于间冷塔第i目标扇段各三角单元左右两侧翅片管出风口，其中，

翅片管顶部布置第一预设数值的行数、底部布置第二预设数值的行数及翅片管中间位置布置两行，其中，

在顶部布置中，最后一行的测点与翅片管上部的蒸汽分配管的距离小于第一预设数值；

在底部布置中，最上方的测点与翅片管底部的凝结水管的距离小于第二预设数值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算空气侧换热量：

Q_1i＝L_iρc_p(t_a2i-t_a1)

其中，L_i表示间冷塔目标扇段i的有效风量，ρ表示空气密度，c_p表示空气定压比热容，t_a1表示间冷塔目标扇段i的进风温度，t_a2i表示间冷塔目标扇段i的出风温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算水侧换热量：

Q_2i＝q_iρ_wc_wp(t_w2i-t_w1)

其中，q_i表示间冷塔目标扇段i的循环水量，ρ_w表示循环水密度，c_wp表示水定压比热容，t_w2i表示间冷塔目标扇段i的出水温度，t_w1表示间冷塔的进水温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算目标扇段的散热量：

其中，k表示间冷塔目标扇段i的换热系数，t_w1i表示间冷塔目标扇段i的段进水温度，t_a2i表示间冷塔目标扇段i的出风温度，A_i表示间冷塔目标扇段i的散热面积。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度，包括：

当空气侧换热量等于水侧换热量时，具体表示如下：

改造前和改造后空冷风机有效风量之比通过以下公式计算：

其中，L^*表示改造后空冷风机有效风量，表示改造后间冷塔目标扇段i的出水温度，表示改造后间冷塔目标扇段i的出风温度；

当空气侧换热量等于目标扇段的散热量时，具体表示如下：

基于风场改造前和改造后参数k、A、ρ、c_p保持不变，改造前和改造后空冷风机有效风量之比通过以下公式计算：

相同热负荷条件下，改造前和改造后空冷风机有效风量之比联立方程组，通过以下公式计算风场改造后循环水出水温度：

其中，t^* _w2i表示改造后循环水出水温度。

7.一种间冷塔风场优化对比计算装置，其特征在于，所述装置包括：

第一计算模块，用于在间冷塔目标扇段的翅片管束上设置温度测点，测试目标扇段的进风温度和出风温度；

第二计算模块，用于根据目标扇段的进风温度和出风温度，利用第一预设公式，计算目标扇段的空气侧换热量和水侧换热量；

第三计算模块，用于根据换热系数计算目标扇段的散热量；

第四计算模块，用于根据目标扇段的空气侧换热量、水侧换热量及目标扇段的散热量，计算目标扇段风场改造后循环水出水温度。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至6中任一项所述的间冷塔风场优化对比计算方法。

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上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至6中任一项所述的间冷塔风场优化对比计算方法。