[發明專利]鍋爐結垢風險評估方法

在審

• 申請號: 201410254340.7
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104063585A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 李潤濤;秦緒華;孫天利;蘇秦
• 申請（專利權）人: 吉林省電力科學研究院有限公司;國網吉林省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 趙正

技術領域

本發明屬于電力設備監測技術領域，涉及鍋爐結垢預測方法。

背景技術

在對大量的火力發電廠水汽品質進行統計后發現，盡管有些電廠水汽品質合格率很高，但是在機組檢修檢查時仍然發現鍋爐水冷壁管存在嚴重的結垢情況。所以說即使水汽品質達到了標準值要求，也不能避免鍋爐水冷壁結垢的風險。

本項目主要針對亞監界及以上參數火力發電廠的鍋爐結垢風險開展研究。亞臨界及以上參數火力發電廠鍋爐水冷壁管的垢成份主要以二氧化硅和鐵的氧化物為主，一般極少含有鈣、鎂等雜質。主要原因是鍋爐給水水質的有效控制，使水汽品質符合國家標準《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》（GB/T 12145-2008）的要求。盡管鍋爐給水以及鍋爐水中沒有鈣鎂離子的影響，但是在鍋爐長期運行過程中，由于鍋爐水不斷的蒸發濃縮，爐水中的二氧化硅以及鐵的氧化物仍然會在鍋爐水冷壁管表面沉積而形成垢，基于此，我們認為垢沉積和溶解的過程在一定程度上是可以互相轉化的，因此，就為科學的預測鍋爐水冷壁管的結垢風險，對鍋爐結垢的風險進行評估成為可能。能夠采取有效措施，及時排污，避免鍋爐在運行中發生結垢、影響傳熱或爆管事故。

中國特種設備2007第23卷第8期《低壓鍋爐水系統腐蝕和結垢安全評價》運用了危險和可操作分析（HAZOP）方法，對引起腐蝕和結垢的原因進行全面查找，提出相應的措施。

以上方法針對的只是對引起鍋爐腐蝕和結垢的原因分析和措施建議，皆屬于發生缺陷后的分析處理，而實際鍋爐水冷壁結垢是累積而成，未能從結垢尚未發展到嚴重的情況下采取相應的措施，控制結垢的發展，因此適用范圍有局限性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鍋爐結垢風險評估方法，對鍋爐未來的結垢情況進行預測。

本發明解決技術問題的方案是基于物料平衡原理對鍋爐水冷壁結垢傾向進行評估，由以下列步驟完成：

步驟1：通過進入鍋爐短期給水平均流量及給水中二氧化硅濃度，獲取給水中二氧化硅含量；

步驟2：通過鍋爐產生的蒸汽平均流量及蒸汽中二氧化硅濃度，獲取蒸汽中二氧化硅含量；

步驟3：通過鍋爐排出污水的平均流量及污水中二氧化硅濃度，獲取鍋爐水中二氧化硅含量，其中污水中二氧化硅濃度與鍋爐水中二氧化硅濃度相同；

步驟4：給水中二氧化硅含量減掉蒸汽中二氧化硅含量，再減掉鍋爐水中二氧化硅含量即為這段時間鍋爐中垢沉積量；

步驟5：預測未來某個時間的鍋爐中垢沉積量，則通過這段時間鍋爐中垢沉積量進行累加獲得。

其中步驟3排出污水的平均流量，即平均排污流量可以通過蒸汽平均流量乘鍋爐的排污率得到。

一段時間鍋爐中垢沉積量可以通過以下公式表示：

其中，為垢沉積量（g）；為平均給水流量（t/h），取自鍋爐運行；：為平均蒸汽流量（t/h），取自鍋爐運行；為平均排污流量（t/h），；_排污為鍋爐排污率； 為統計期內鍋爐運行時間（h），即一段時間；為給水二氧化硅濃度（μg/L）； 為蒸汽二氧化硅濃度（μg/kg）；為爐水二氧化硅濃度（μg/L）。n為統計期內n個樣品；i為樣品。

以上的參數都是鍋爐生產運行中必需檢測的數據。

本發明的研究思路是；

首先利用物料平衡理論，建立物料平衡模型。

物料平衡是指在一個化學平衡體系中，某一給定物資的總濃度（即分析化學濃度）與各有關形式平衡濃度之和相等。物料平衡是指物質不能憑空產生，也不能憑空消失，在一個化學平衡體系中，進入體系的物質總量等于從體系中出去物質總量與在體系內留存物質總量之和。可以用下式簡化表示。

, 　　

其中，進表示進去的總物質量 ，……表示出去的總物質量，表示留存物質總量之和。

瞬時結垢能力的計算