[發明專利]鍋爐對流受熱面積灰在線監測系統

有效

• 申請號: 201310649895.7
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103604132B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 馬素霞;趙澤青;劉建華;馬紅和
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;山西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: F23J3/02
• 分類號: F23J3/02;G01B21/08
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 李富元

技術領域

本發明屬于燃料燃燒積灰在線監測技術領域，具體是一種鍋爐尾部煙道對流受熱面積灰在線監測系統。

背景技術

電站鍋爐運行的安全性和經濟性受很多因素影響，其中鍋爐受熱面上的積灰是影響鍋爐安全經濟運行的一個主要因素。燃煤電廠鍋爐受熱面的積灰使傳熱熱阻增加、換熱量減少，直接導致鍋爐排煙溫度升高、鍋爐熱效率降低，為了保證負荷只能增加燃料量，但是燃料量的增加會加劇受熱面的積灰程度從而形成惡性循環，同時鍋爐受熱面的積灰會導致煙道的通風阻力增加，使得引風機電耗增加，降低了機組供電效率，嚴重時將導致機組降負荷運行或者停機，甚至釀成重大事故。

在各種避免嚴重積灰的技術措施中，對受熱面進行積灰吹掃是一種有效而且普遍采用的手段。目前，我國的大型電站鍋爐均裝備了各種可靠的吹灰裝置。但是，目前的吹灰操作帶有一定的盲目性和不經濟性。第一，現行的吹灰操作不能直接根據受熱面積灰程度來判斷什么時候、哪個受熱面需要吹灰，而是按照鍋爐制造廠給的吹灰規程或者按照運行人員的經驗按班按點對所有受熱面進行全面定時吹灰。電站鍋爐的燃用煤種經常發生變化，按設計煤種制定的吹灰規程就不適用了，所以定時吹灰有時造成的結果就是：吹灰要么過于頻繁要么不足，吹灰過于頻繁會導致鍋爐受熱面因磨蝕和熱應力而損壞，縮短使用壽命，同時也增加了吹灰裝置的維修費用，吹灰不足則使受熱面積灰嚴重，導致運行經濟性和安全性降低。第二，無論是空氣還是蒸汽吹灰，都要消耗大量的能量，國內現行的吹灰裝置主要以蒸汽吹灰為主，且鍋爐運行當中以后屏過熱器進口蒸汽經過減壓后作為吹灰的主要汽源，所耗汽量一般占蒸汽總產量的1％，使得發電效率降低0.7％左右，且吹灰蒸汽無法回收。

基于以上原因，開發電站鍋爐受熱面積灰的在線監測技術十分重要。現有的積灰在線監測診斷技術，主要有測量爐膛出口煙溫、采用壁面熱流計和熱平衡計算法三大類。

根據鍋爐爐膛出口煙溫的變化監測爐內受熱面積灰程度：在鍋爐負荷不變的條件下，當鍋爐受熱面積灰時，由于灰層的熱阻較大，使灰層外壁面溫度升高，反向輻射更強烈，受熱面吸熱量減少，爐膛出口溫度升高。吹灰后，爐膛出口煙溫顯著下降，然后隨著積灰的增厚又逐漸升高，直到下一次吹灰。這種方法的缺點是依然無法確定鍋爐哪個受熱面積灰嚴重需要重點吹灰。當滿足積灰嚴重的受熱面吹灰要求時，其他的受熱面就會存在吹灰過量造成吹灰蒸汽的浪費，影響鍋爐運行經濟性。

壁面熱流計診斷是采用安裝在受熱面的清潔熱流計和灰污熱流計作為診斷傳感器，通過清潔熱流計和灰污熱流計的數據比較得出鍋爐受熱面的灰污程度。該系統在優化吹灰運行、提高可用率、增加機組出力、提高效率和減少吹灰蒸汽耗量等方面發揮了良好的作用。但是熱流計的布置卻比較麻煩，需要焊接在受熱面上，降低了受熱面的強度；另外熱流計的價格一般較貴，如果推廣在鍋爐受熱面中多處使用，有一定的難度。

熱平衡計算法通常從省煤器入口或空氣預熱器入口測得煙溫及相應的汽水側溫度等，逆煙氣的流程逐段進行各受熱面的熱平衡計算，推算爐膛出口煙溫。除省煤器外，其他各個受熱面均能夠不同程度地顯示出吹灰投入前后受熱面潔凈因子的顯著變化。但是對省煤器來說，其本身的傳熱率較高，吹灰前后所帶來的換熱量變化僅為總換熱量的3％～5％，這一變化幅度與因熱工參數不穩定造成的熱量波動幅度比較接近，不能準確判斷積灰程度。

可以看出，以上三種監測技術都是間接監測鍋爐受熱面的積灰程度。

發明內容

為了解決現有技術存在的不足，本發明提供了一種鍋爐對流受熱面積灰在線監測系統，通過監測穩定狀態下各對流受熱面的煙氣流動阻力和煙氣流量的變化來直接計算積灰厚度。

本發明提供的技術方案是：一種鍋爐對流受熱面積灰在線監測系統，包括數據采集裝置、吹灰監測控制裝置和吹灰裝置，數據采集裝置與吹灰監測控制器相連接并將實時采集的對流受熱面處煙氣參數傳輸給吹灰監測控制裝置，吹灰監測控制器與吹灰裝置相連接，并根據傳輸的運行數據且結合對流受熱面的結構設計參數，實時計算出對流受熱面的積灰厚度，再與確定的臨界積灰厚度進行比較，若大于臨界積灰厚度，則輸出吹灰控制信號給吹灰裝置，吹灰裝置開始吹灰，吹灰監測控制裝置還將受熱面積灰厚度值實時傳至電站DCS系統。

作為一種優選方式，所述的數據采集裝置包括設置在對流受熱面進出口處的煙氣壓力采集裝置、煙氣溫度采集裝置和設置在對流受熱面進口處的煙氣成分采集裝置及煙氣流量采集裝置。