角式切圆锅炉水动力计算方法技术领域
本发明涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种角式切圆锅炉水动力计算方法。
背景技术
不同燃烧方式的锅炉炉内热负荷差别较大，对于燃烧强结焦性煤质的锅炉采用角
式切圆能够保证较小的切圆直径，防止水冷壁区域发生结焦。但是不同的燃烧方式及设计
边界条件热负荷差别较大，因此采用角式切圆燃烧方式的锅炉水动力计算安全性直接关系
到锅炉的运行安全可靠性。然而，现有技术在用于角式切圆燃烧方式的锅炉水动力计算方
法中存在安全性低的问题。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本
理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关
键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，
以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明提供了一种角式切圆锅炉水动力计算方法，以至少解决现有技术
在用于角式切圆燃烧方式的锅炉水动力计算方法中存在安全性低的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种角式切圆锅炉水动力计算方法，所述角式切
圆锅炉水动力计算方法包括：根据燃烧方式确定沿炉膛高度及水平方向的热负荷分布曲
线；根据确定的热负荷分布曲线来划分水冷壁的计算回路，得到多个回路；通过将所述多个
回路中每个回路的压力-流量方程进行迭代求解，确定每个回路的流量，在考虑热负荷对阻
力影响的条件下对所述多个回路中的各回路进行阻力平衡计算；根据计算的每个回路的流
量，确定所述水冷壁中部及上部的出口工质温度；调整节流孔圈的孔径，使得下炉膛出口各
回路水冷壁出口工质温度均匀，得到所述节流孔圈的当前孔径；对所述水冷壁的壁温安全
性进行校核；对所述水冷壁的不稳定性进行校核。
进一步地，所述划分水冷壁的计算回路的步骤包括：根据热负荷分布曲线中热负
荷水平方向的偏差分布情况，将具有相同热力、结构特性的区域作为同一个计算回路，根据
压降阻力平衡原则得出各区域的管子流量。
进一步地，所述使得下炉膛出口各回路水冷壁出口工质温度均匀的步骤包括：使
得相邻两根管之间的汽温偏差和同一面水冷壁墙任意两根管的汽温偏差均小于预设阈值。
进一步地，所述对所述水冷壁的壁温安全性进行校核的步骤包括：校核热负荷最
高工况的水冷壁金属壁温、外壁温度是否在预设范围内。
进一步地，所述将所述多个回路中每个回路的压力-流量方程进行迭代求解确定
每个回路的流量的步骤包括：根据质量守恒原理列出每个压力节点的流量平衡方程；根据
动量守恒原理列出每个流量回路的阻力平衡方程；利用数值计算方法将每个压力节点的流
量平衡方程和每个回路的阻力平衡方程进行迭代，以得到每个回路的流量及每个节点的压
力。
本发明的角式切圆锅炉水动力计算方法能够解决现有技术问题，其安全可靠性较
高，计算准确。
通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优
点将更加明显。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所
有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的
详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本
发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1是示意性地示出本发明的角式切圆锅炉水动力计算方法的一个示例性处理的
流程图；
图2是阻力平衡计算的原理示意图；
图3是确定水冷壁中部及上部的出口工质温度的原理示意图。
本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，
而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以
便有助于提高对本发明实施例的理解。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，
在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施
例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符
合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有
所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开
内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中
仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明
关系不大的其他细节。
本发明的实施例提供了一种角式切圆锅炉水动力计算方法，该角式切圆锅炉水动
力计算方法包括：根据燃烧方式确定沿炉膛高度及水平方向的热负荷分布曲线；根据确定
的热负荷分布曲线来划分水冷壁的计算回路，得到多个回路；通过将多个回路中每个回路
的压力-流量方程进行迭代求解，确定每个回路的流量，在考虑热负荷对阻力影响的条件下
对多个回路中的各回路进行阻力平衡计算；根据计算的每个回路的流量，确定水冷壁中部
及上部的出口工质温度；调整节流孔圈的孔径，使得下炉膛出口各回路水冷壁出口工质温
度均匀，得到节流孔圈的当前孔径；对水冷壁的壁温安全性进行校核；对水冷壁的不稳定性
进行校核。
图1示出了本发明的角式切圆锅炉水动力计算方法的一个示例的处理流程100。
如图1所示，处理流程100开始之后，执行步骤S110。
在步骤S110中，根据燃烧方式确定沿炉膛高度及水平方向的热负荷分布曲线。然
后，执行步骤S120。
其中，根据燃烧方式确定沿炉膛高度及水平方向的热负荷分布曲线可以根据以下
将要描述的过程来实现，或者，也可以根据公知常识、结合公开的材料等来实现。
水平位置(％)是表示炉膛水冷壁上的水平位置，从0％到100％。其中，0％表示从
炉外看水冷壁的左端，100％表示另一端。垂直位置(％)是表示在水冷壁上的垂直位置。
Z＝70％是燃尽风中心位置；而Z＝30％是投运的最下层燃烧器的中心位置。
这里，可以有两种用于炉膛水动力计算的热负荷。一种是用于吸热计算，如qh(x,
z)＝qpe×fsp×Pmean(z)×Dm(x)。其中，(x,z)是每段的位置。而另一种是用于DNB判别和金属
壁温计算，如qt(z)＝qpe×fsp×Pip(z)×10-2。一般z在段的出口位置。
qpe、Pmean(z)、Pip(z)、fsp和Dm(x)按以下步骤给出：
qpe查经验曲线得出。其中，qo为下炉膛净输入热平均热负荷。然后，确定冷灰斗和
折焰角下部的fsp(倾斜系数)。
接着，计算段边界的下列水平和垂直位置。其中，x1：从炉外看水平的左端；x2：从炉
外看水平的右端；z1：垂直下端(入口)；z2：垂直上端(出口)。然后，确定Pmean(z)。其中，z＝zm
＝(z1+z2)/2。然后，确定水平方向平均热负荷，。最终，确定Pip(z)。其中，z＝z2。
在步骤S120中，根据确定的热负荷分布曲线来划分水冷壁的计算回路，得到多个
回路。然后，执行步骤S130。
根据一种实现方式，在步骤S120中，可以通过如下方式来划分水冷壁的计算回路：
根据热负荷分布曲线中热负荷水平方向的偏差分布情况，将具有相同热力、结构特性的区
域作为同一个计算回路，根据压降阻力平衡原则得出各区域的管子流量。其中，垂直管圈划
分回路较多。
在步骤S130中，通过将多个回路中每个回路的压力-流量方程进行迭代求解，确定
每个回路的流量，在考虑热负荷对阻力影响的条件下对多个回路中的各回路进行阻力平衡
计算，执行步骤S140。
其中，热负荷分布和回路划分的最终目的是使得二者进行拟合，相当于微分的概
念。将每个回路沿高度方向划分为若干段，每个回路的每个管段都有热负荷，从而都有与之
相适应的流量，与壁温计算相类似。此外，水动力计算与壁温计算过程类似，只是水冷壁的
工质差别较大，从亚临界到超临界的过渡，而受热面壁温计算工质都为过热蒸汽，不存在两
相流分配的问题。
根据一种实现方式，可以通过如下方式来将多个回路中每个回路的压力-流量方
程进行迭代求解确定每个回路的流量的步骤包括：根据质量守恒原理列出每个压力节点的
流量平衡方程；根据动量守恒原理列出每个流量回路的阻力平衡方程；利用数值计算方法
将每个压力节点的流量平衡方程和每个回路的阻力平衡方程进行迭代，以得到每个回路的
流量及每个节点的压力。
参见图2，可以按照图2所示过程来实现阻力平衡计算。
其中，对多个回路中的各回路进行阻力平衡计算也可以根据公知常识、结合公开
的材料等来实现。
在步骤S140中，根据计算的每个回路的流量，确定水冷壁中部及上部的出口工质
温度，其原理如图3所示。然后，执行步骤S150。
其中，确定水冷壁中部及上部的出口工质温度的过程也可以根据公知常识、结合
公开的材料等来实现。
在步骤S150中，调整节流孔圈的孔径，使得下炉膛出口各回路水冷壁出口工质温
度均匀，得到节流孔圈的当前孔径。然后执行步骤S160。
根据一种实现方式，可以通过如下方式来使得下炉膛出口各回路水冷壁出口工质
温度均匀：使得下炉膛出口各回路水冷壁出口工质温度均匀的步骤包括：使得相邻两根管
之间的汽温偏差和同一面水冷壁墙任意两根管的汽温偏差均小于预设阈值。
在步骤S160中，对水冷壁的壁温安全性进行校核，然后对水冷壁的不稳定性进行
校核。结束处理。
例如，可以通过如下方式来对水冷壁的壁温安全性进行校核：校核热负荷最高工
况的水冷壁金属壁温、外壁温度是否在预设范围内。其中，预设范围可以根据经验来设定，
或者可以通过试验的方法来确定。
这样，根据公知常识结合公开资料来得到水冷壁的不稳定性，来校核该不稳定性
是否在允许的范围内，该范围例如可以根据经验或通过试验方法获得。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域
内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，
本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限
定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本
技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本
发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。