[發明專利]基于聲波氣體溫度場測量技術的智能吹灰控制系統

無效

• 申請號: 200910020923.2
• 申請日: 2009-01-16
• 公開（公告）號: CN101476734A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 陳平安;陳在維;牛建設;任悅
• 申請（專利權）人: 陜西午禾科技有限責任公司
• 主分類號: F23J3/00
• 分類號: F23J3/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司
• 代理人: 李中群

技術領域

本發明內容屬于燃燒設備智能化控制系統技術領域，涉及一種火力發電廠中用于有效清除火電機組鍋爐各對流受熱面上積灰的智能吹灰控制系統。

背景技術

火電機組鍋爐工作過程中，當鍋爐燃用固體燃料(如煤等)或者含有灰份的液體燃料時，由于燃燒產物中含有灰粒、氧化硫等物質，形成大量的飛灰，如一臺300MW的鍋爐每晝夜的飛灰量可達700～1200t(視煤的含灰量多少而定)。飛灰在流經鍋爐內的對流過熱器、再熱器、省煤器、水冷壁(四管)等對流受熱面后，其中一部分以各種形式沉積在受熱面上，造成受熱面玷污，形成積灰，增加了傳熱熱阻，產生高溫煙氣，其結果輕則影響鍋爐正常運行，降低發電效率，重則導致降低負荷甚至非計劃停爐，直接危及鍋爐運行安全性和機組可用率。

為了有效清除受熱面上的積灰，提高爐膛吸熱效率及降低排煙溫度，電廠在火電機組鍋爐各受熱面處通常均配備有吹灰器。它的必要性在于：①.避免積灰過多無法運行，造成停爐事故；②.避免由于總的傳熱阻力增大而導致的鍋爐效率降低；③.減少積灰腐蝕爐管；④.降低積灰的速度，減少受熱面熱偏差，減少爆管事故發生；⑤.避免經常停爐檢修而減少發電量和增加的檢修費用；⑥.減輕人工清灰的勞動強度及費用。

目前電廠吹灰大多采用傳統的定時吹灰或手動方式吹灰，這類方式往往不能顧及到積灰的實際情況，常常使吹灰間隔時間過長或過短。吹灰間隔時間過長，不但會造成積灰在數量上的積累，而且會使積灰層難以清理，達不到吹灰目的；而過度頻繁地進行吹灰，一方面會浪費昂貴的吹灰介質，增加運行成本，另一方面在機械力和熱疲勞的作用下，受熱面的使用壽命會縮短，吹灰器的頻繁使用還會縮短自身的使用壽命，增加額外的維護工作量和成本開銷。由于吹灰是影響鍋爐運行經濟性的一個因素，因此，如何實現經濟有效的吹灰便成為科技人員關注的問題之一，智能吹灰顯得尤為重要。現有技術中，也有一些企業采用熱電偶或紅外輻射等手段并結合BP算法、RPROP算法等以實現鍋爐內部實時煙氣溫度的在線監測及計算，但由于其通常只在鍋爐尾部受熱面設有煙溫測點，其它如爐膛出口、高溫對流區等處，因工作環境惡劣，布置于該區熱電偶不能長時間正常工作，因此這些部位的煙溫均不能實現實時監測。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的問題，進而提供一種基于聲波氣體溫度場測量技術的智能吹灰控制系統。

用于實現上述發明目的的技術解決方案是這樣的：所提供的智能吹灰控制系統的硬件部分由設置在鍋爐受熱面周側相應位置處的多個聲波發射/接收傳感器以及與各聲波發射/接收傳感器輸出信號對應聯接的多個前置放大器箱、過程控制單元(PCU)、智能吹灰控制儀和工業計算機組成，前置放大器箱的放大信號輸出端通過電纜輸至過程控制單元的接收端，過程控制單元(PCU)的電流信號輸出端和監測數據信號輸出端分別聯通至智能吹灰控制儀和工業計算機的對應輸入端，工業計算機的監控信號輸出/輸入端與智能吹灰控制儀的監控信號輸入/輸出端聯接，智能吹灰控制儀的輸出端外接至用于指導鍋爐吹灰器工作的工廠DCS控制系統。該控制系統中的工業計算機加載有基于小波神經網絡計算方法的ISBCS-I智能吹灰控制軟件和TMS-2000溫度繪制軟件，通過軟件系統對進入智能吹灰控制儀的數據信號進行計算和處理后，將吹灰優化指導信息傳輸到DCS控制系統，優化指導鍋爐吹灰器按需吹灰。

本發明所述的智能吹灰控制系統是基于聲波氣體溫度場測量技術的智能化系統，它通過在鍋爐受熱面周側設置聲波發射/接收傳感器的方式測量鍋爐受熱面的煙氣溫度，利用有效的數學測量模型，將鍋爐各受熱面的積灰程度進行量化處理，使鍋爐積灰狀況可視化，進而結合鍋爐運行實際狀況和安全運行的要求，通過智能化控制系統對鍋爐吹灰的需要和過程進行控制，實現了按需吹灰。

聲波氣體溫度場測量技術的原理是氣體中的聲速取決于氣體的溫度。通過精確測量聲波信號在爐膛內空氣中穿過已知距離所需要的時間，就可以確定由聲波發射器到接收器之間直線通道上的平均氣體溫度。

聲波氣體溫度場測量系統的基本原理可下面的等式來描述：

c＝d/t＝sqrt[rRT/M]

上式中：c＝氣體里的聲速(m/s)；

d＝聲波傳播的距離(m)；

t＝聲波傳播的時間(s)；

r＝氣體比熱，在常壓下氣體的比熱是一個常數；

R＝氣體常數(8.314J/mol)；

T＝絕對溫度(k)；

M＝氣體摩爾重量(Kg/mol)；