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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明涉及一种基于流程模拟的锅炉设计计算方法，在锅炉设计计算过程中加入过程模拟环节，利用详细的燃烧和换热过程模拟，精确计算炉膛内的燃烧过程和热量分布及与各级受热面的换热量，以此为基础进行锅炉设计计算。通过精确的燃烧过程模拟，获得炉内各区域详细的热量分布、烟气的成分及污染物排放水平、烟气侧和工质侧详细的沿程参数和物性参数，最终获得基于热量、传热温差、物性参数等的各受热面的面积；并且在模拟过程中，针对污染物排放水平、燃烧效率、锅炉的热效率和效率等进行经济环境效益指标评估和优化设计。

主权项：1.一种基于流程模拟的锅炉设计计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、初步设计：选定锅炉设计参数，建立锅炉燃烧热平衡，确定燃料量和总风量，并对炉膛结构和尺寸进行预估；S2、建立流程模拟，基于模拟结果开展锅炉设计计算：S21、构建模块化燃烧模拟模型：将炉膛划分为多个区域，每个区域对应一个反应器，各反应器沿烟气走向串联连接，利用各反应器模拟燃料干燥、裂解和挥发析出以及焦炭在炉膛内的燃烧过程，进而得到每个区域的炉膛燃烧过程及热量释放；S22、建立炉膛燃烧与工质吸热之间的热量传递关系，所述热量传递关系包括三部分：第一部分，炉膛内各反应器燃烧释放热量与对应位置的内部受热面吸收热量的热量交换模型：将基于炉膛保持相应温度的条件下燃烧反应的焓变计算得出的炉膛内各反应器中的燃烧释放热量，即Q放热,i＝∑Hout-∑Hin，其中，Q表示反应热量，H表示各物质组分的焓值，输入到对应的所述内部受热面，通过迭代计算，直到释放热量与吸收热量差值达到允许的误差范围，使炉膛内燃烧放热与内部受热面内的工质吸热达到平衡，即|∑Q放热-∑Q吸热|ε，ε为预设的误差值；第二部分，烟气或循环物料与外部换热器的热量交换模型：设置外部换热器的工质侧及烟气侧的换热条件，其包括工质以及烟气出口温度或换热量、出口压力或压降，由下三式自动计算工质侧及烟气侧的换热量以及烟气侧出口温度：Q放热＝Q吸热；Q放热＝Cp,烟气Tin,烟气-Tout,烟气；Q吸热＝Cp,工质Tout,工质-Tin,工质；其中，外部换热器包括加热器、省煤器、再热器；第三部分，尾部烟气与空气在空预器的热量交换模型：通过设定空预器中预热空气的进出口温度和两侧的压力条件，并用自动计算烟气侧的出口温度和换热量，计算方式同第二部分；S23、通过流程模拟获得炉膛各区域的热量分布、烟气成分及物性、各级受热面烟气侧和工质侧的沿程参数、工质在各级受热面的吸热量和进出口状态、各级受热面的具体换热量以及炉膛出口的排放情况；S24、根据烟气侧热量梯级利用和排烟温度确定各级受热面的布置顺序；S25、结合烟气侧和工质侧的温度和所述具体换热量，建立由烟气侧和工质侧温度、换热量和流动状态确定的传热关系，确定各级受热面的换热面积和结构，校核S1中预估的结构和尺寸，并重复流程模拟过程直到满足所需的各级受热面均能够在锅炉的相应位置布置得当；S3、评估优化：S31、对锅炉经济环境效益指标进行评估：计算锅炉的热效率和效率、各级受热面的损失和效率、由各级受热面温度和换热面积估算的锅炉成本、由烟气成分计算的污染物排放及其对应的环境影响潜力；S32、根据步骤S31的评估结果，对受热面布置方式、炉膛尺寸、运行条件按照最优原则进行优化调整，获得最终优化后的设计结果和经济环境效益指标评估结果。

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百度查询： 东南大学 基于流程模拟的锅炉设计计算方法