[發明專利]基于運行數據的鍋爐高溫受熱面金屬壁溫監測方法

有效

• 申請號: 201911135970.1
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110987211B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 吳玉新;王景玉;呂俊復;張海;楊海瑞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01F1/688;G01K1/14
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李郁

本發明公開了一種基于運行數據的鍋爐高溫受熱面金屬壁溫監測方法。所述系統包括設置在高溫受熱面金屬管上的若干組溫度測點、設置在鍋爐主管道上的蒸汽流量測點以及數據采集、處理和顯示設備。一組溫度測量點包含三個不同位置的溫度測量點，分別是布置在受熱管入口溫度測點，布置在受熱管高溫區段溫度測點以及布置在受熱管出口溫度測點。通過記錄多個溫度測點以及蒸汽流量測點聯合測量的大量歷史數據，計算得到不同鍋爐負荷下，爐膛內側高溫區段溫度測點與金屬管外壁間的熱阻，進而通過爐膛內側高溫區段溫度測點測量的溫度數據來準確表征金屬管壁的實際運行溫度。本發明具有設備簡單、可靠性高等優點。

技術領域

本發明涉及一種基于運行數據的鍋爐高溫受熱面金屬壁溫監測方法，屬于能源工程領域。

背景技術

大型電站鍋爐的爐膛以及對流煙道內布置著大量的高溫金屬受熱面(如高溫過熱器、高溫再熱器等)。這些金屬受熱面實際上是由若干根金屬管組成的管屏，高溫蒸汽在管內流動，高溫煙氣在管外流動，二者通過金屬管壁進行熱交換。高溫蒸汽在受熱面管內流動，一方面自身被加熱，另一方面也對金屬管壁起到冷卻保護的作用。高溫金屬受熱面所在區域的煙氣溫度基本都在800℃以上，遠超受熱面管材的許用溫度。若受熱面金屬管得不到良好的冷卻，運行溫度長期超過其許用溫度，會造成蒸汽側氧化皮快速生長剝落引起管道堵塞，嚴重時甚至會導致爆管泄露，嚴重影響鍋爐的運行安全。

為了追求更高的發電效率，人們不斷地提高鍋爐過熱蒸汽、再熱蒸汽的溫度，這使得蒸汽對金屬管壁的冷卻能力下降。目前超(超)臨界燃煤鍋爐的典型過熱/再熱蒸汽的溫度已經達到了600～620℃，而高溫受熱面常用管材的長期可用耐熱溫度僅為650～690℃，鍋爐負荷變動時操作不當很容易引起金屬管實際壁溫超過極限耐受溫度的情況。

準確有效地監控爐內受熱面管子的運行溫度，是保證高溫受熱面按照設計壽命服役的重要措施。然而直接監測爐內金屬管壁的實際運行溫度十分困難。目前絕大多數火電廠高溫受熱面系統的壁溫測點都布置在管子出口在爐膛外側靠近集箱的管段外壁上，測點測量到的溫度僅能表征該管出口的蒸汽溫度，并不能準確反映爐內金屬管壁的實際運行溫度水平。部分電廠采用在爐膛內受熱面管壁上直接安裝熱電偶集熱塊的方法來監控壁溫，然而受到爐膛內高溫環境以及集熱塊與管壁間熱阻的影響，這樣測量到的溫度通常會比金屬管壁實際溫度高30～50℃，因此也不能準確地表征金屬管壁的實際運行溫度。集熱塊與管壁間的熱阻通常受到現場安裝工藝的影響，沒有辦法通過理論計算。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于運行數據的鍋爐高溫受熱面金屬壁溫監測方法，通過流量測點和多個溫度測點的聯合測量的歷史數據，計算得到不同運行負荷下鍋爐高溫受熱面的熱流以及爐內管壁上安裝的溫度測點與金屬管壁之間的熱阻，進而修正爐內管壁上溫度測點的測量數據，達到準確測量監控金屬管壁實際運行的溫度的目的。

本發明是通過以下技術方案實現的：

基于運行數據的鍋爐高溫受熱面金屬壁溫監測方法，所述方法包括：

在鍋爐高溫受熱面選取待測金屬管，分別在所述待測金屬管入口、出口及高溫區段表面布設溫度測點，并通過鍋爐DCS系統采集及記錄相應的溫度數據，包括待測金屬管入口溫度T₀(P)、待測金屬管高溫區段溫度T₁(P)、待測金屬管出口溫度T₂(P)；

獲取鍋爐運行歷史數據，所述鍋爐運行歷史數據包括鍋爐負荷P及與鍋爐負荷P對應的蒸汽流量值M(P)、待測金屬管入口溫度T₀(P)、待測金屬管高溫區段溫度T₁(P)、待測金屬管出口溫度T₂(P)；通過鍋爐運行歷史數據進行區間均值運算得到鍋爐負荷為P時的平均記錄蒸汽流量平均記錄待測金屬管入口溫度平均記錄待測金屬管高溫區段溫度平均記錄待測金屬管出口溫度