[發(fā)明專利]電站鍋爐水冷壁管傳熱特性的監(jiān)測系統(tǒng)與監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610000705.2
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105424746A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 吳揚;李斌;梁學東;周虹光;張興豪;孫中;時標;唐為勇;汪華劍
• 申請（專利權(quán)）人: 華能南京金陵發(fā)電有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃煤發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電站鍋爐水冷壁管傳熱特性的監(jiān)測系統(tǒng)與監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

鍋爐水冷壁管是電站鍋爐的重要設備，鍋爐的給水通過水冷壁下部集箱進入鍋爐的水冷壁內(nèi)，給水在鍋爐管內(nèi)由下至上接受來自爐內(nèi)火焰的熱量，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠旌衔锘蛘羝缓筮M入其他受熱面繼續(xù)加熱后進入汽輪機做工產(chǎn)生電能。冷壁管的傳特性對給水在鍋爐管內(nèi)被爐膛內(nèi)的火焰加熱汽化過程具有直接影響，鍋爐管內(nèi)由水加熱轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵獾倪^程中，工質(zhì)水的物性參數(shù)如密度、導熱系數(shù)、比熱容、粘度系數(shù)等都發(fā)生了劇烈的變化，加之當前電站鍋爐煤質(zhì)波動大、普遍調(diào)峰運行頻繁、爐內(nèi)燃燒控制復雜多變，加之鍋爐自身水動力的設計未必盡善盡美等因素，都容易引起水冷壁的傳熱惡化，出現(xiàn)水冷壁金屬超溫現(xiàn)象，嚴重時還會引起水冷壁疲勞、拉裂或過熱失效，導致水冷壁爆管，危害鍋爐的安全運行。

當前對水冷壁的傳熱特性的檢測方法，主要是通過在爐外的水冷壁的背火面安裝集熱塊和溫度測量元件，來測量水冷壁管的溫度，間接反映爐內(nèi)火焰對水冷壁的傳熱和水冷壁對工質(zhì)的吸熱情況。該方法的缺點是對爐內(nèi)火焰與水冷壁間的傳熱缺乏有限監(jiān)測，不能直接測量向火側(cè)管壁的真實溫度，并且對水冷壁管內(nèi)的工質(zhì)溫度缺乏測量結(jié)果，無法知道工質(zhì)水的物性狀態(tài)，難以掌握和分析管內(nèi)汽水側(cè)的傳熱學特性，對汽水側(cè)的傳熱惡化情況無法監(jiān)測和采取有效的防范措施，無法有針對性的根據(jù)水冷壁的實時傳熱情況調(diào)整燃燒和水動力的控制參數(shù)，提高鍋爐運行的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電站鍋爐水冷壁管傳熱特性的監(jiān)測方法與系統(tǒng)，其可以對水冷壁傳熱特性的全面監(jiān)測，包括向火側(cè)溫度及熱流變化狀況，汽水側(cè)的工質(zhì)物性參數(shù)和水冷壁管內(nèi)外側(cè)溫差等傳熱特性的狀態(tài)，有助于及時發(fā)現(xiàn)和解決由于燃燒控制不佳、汽水系統(tǒng)設計或運行中存在的不足以及變工況運行控制方法不得當?shù)仍蛞l(fā)的水冷壁超溫等問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電站鍋爐水冷壁管傳熱特性的監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測位于鍋爐水冷壁不同位置的水冷壁管的溫度，包括在鍋爐水冷壁不同位置安裝的傳熱特性監(jiān)測裝置組、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)顯示器和爐內(nèi)燃燒控制計算機；所述傳熱特性監(jiān)測裝置組通過數(shù)據(jù)傳輸線將溫度數(shù)據(jù)傳送到所述數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器將所述溫度數(shù)據(jù)傳送至所述數(shù)據(jù)顯示器和所述爐內(nèi)燃燒控制計算機；所述傳熱特性監(jiān)測裝置組包括若干水冷壁管傳熱特性監(jiān)測裝置，對應設置于若干被測水冷壁管，所述每個水冷壁管傳熱特性監(jiān)測裝置包括至少三個溫度測量元件和至少三個盲孔，所述被測水冷壁管的向火側(cè)、背火側(cè)和工質(zhì)內(nèi)部分別設置盲孔，所述溫度測量元件放置在相應盲孔內(nèi)。

優(yōu)選方案中，所述傳熱特性監(jiān)測裝置組包含若干個布置在鍋爐水平和垂直方向上的水冷壁管傳熱特性監(jiān)測裝置。

優(yōu)選方案中，所述水冷壁管傳熱特性監(jiān)測裝置包括三通件、插入式封頭、集熱塊、三個溫度測量元件和三個盲孔，所述溫度測量元件分別為背火側(cè)溫度測量元件、向火側(cè)溫度測量元件和工質(zhì)溫度測量元件；其中，三通件的前后兩端分別與被測水冷壁管連通；所述三通件由背火側(cè)向向火側(cè)開設有第一盲孔，所述向火側(cè)溫度測量元件的測量端設置在第一盲孔內(nèi)；所述插入式封頭安裝在三通件的頂端出口處，且插入式封頭的中心開設有第二盲孔，所述工質(zhì)溫度測量元件的測量端設置在第二盲孔內(nèi)；所述集熱塊安裝在三通件的背火側(cè)，集熱塊上開設有第三盲孔，所述背火側(cè)溫度測量元件的測量端設置在第三盲孔內(nèi)。

優(yōu)選方案中，第一盲孔偏離所述三通件的水冷壁管中軸線一個安全距離，所述安全距離為被測水冷壁管的虛擬半徑。水冷壁管虛擬半徑通過三通件管壁的應力校核計算得到。

優(yōu)選方案中，所述三通件的左右兩側(cè)均帶有一體化成型的鰭片，鰭片分別與三通件左右兩側(cè)的相鄰的水冷壁管焊接。

優(yōu)選方案中，所述插入式封頭與三通件的頂端出口處均設有坡口，且插入式封頭和三通件的頂端通過焊接形成三通頂部封頭焊縫。

優(yōu)選方案中，所述三通件的前后兩端與鍋爐水冷壁管的連接處均開設置有坡口，且三通件的前后兩端與鍋爐水冷壁管連接處均通過焊接形成三通兩端連接焊縫。

優(yōu)選方案中，所述集熱塊上開設的第三盲孔的中心軸平行于所述鍋爐水冷壁管的中心線，所述背火側(cè)溫度測量元件的測量端通過垂直于第三盲孔中心軸的緊固螺栓固定在第三盲孔內(nèi)。

優(yōu)選方案中，所述插入式封頭伸入至所述三通件內(nèi)的一端設置為尖端。