燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统及其测量方法，包括如下步骤：a）建立烟气物性参数模块；b）建立工质侧吸热模块和低温区出口烟气焓值模块；c）根据步骤a）和步骤b）得到炉膛出口烟气焓值，并计算得到炉膛出口烟气温度。本发明专利技术能够在线连续监测炉膛出口断面平均温度，且操作简单、额外硬件投入少，适用于多种锅炉炉型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机监测
，尤其涉及一种燃煤锅炉的炉膛出口烟气温度在线软测量系统。
技术介绍
目前，燃煤火电机组随着容量的增加，其结构越来越复杂，所需检测和控制的参数也越来越多，给控制和优化带来了新的课题。燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统用于大型电站锅炉炉膛出口断面温度分布测量。出口断面是位于锅炉水平烟道的出口烟窗，切向燃烧方式、对冲燃烧方式、前墙燃烧方式和W火焰燃烧方式出口烟窗的位置各不相同。炉膛出口是锅炉辐射换热和对流换热的分界点，其出口烟气温度对高温段蒸汽参数有直接影响。由于炉膛出口烟气温度较高，且含有大量灰尘，工作环境恶劣，机组在该处一般不设置温度测点。而燃烧方式、炉膛几何尺寸、炉膛总的投入热量、炉膛吹灰器的数量和布置等因素将影响烟温，锅炉运行时过量空气量、炉膛玷污情况、燃烧器和磨煤机切投组合方式、煤质等因素也将影响烟温。如果受到上述某种因素的影响，炉膛出口烟温偏离设计值时，将会影响锅炉运行的安全性和经济性。在无法预知炉膛出口烟气温度变化的情况下，为防止调整不及时造成蒸汽和金属壁超温等问题，许多机组长期运行在较低蒸汽参数下，或使用大量减温水，使得机组经济性变差。相对汽水侧，烟气侧属于快变过程。若能提前预知炉膛出口烟气温度的变化，使自动控制系统或运行人员有足够的时间调整燃烧运行参数，则可使蒸汽温度运行在较高的安全工作区间。现有技术中，通常包含硬件测量和软测量两个不同发展方向。r>现有的炉膛出口烟温的物理测量装置包括光学测温计、声学高温计等。经对现有文献检索发现，专利文献“锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统”（公告号CN201532256U），公开了一种锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统，包括在锅炉烟窗附近布置靶标用于感温，在水平烟道安装近红外成像仪用于采集靶标辐射能量，并安装数据计算机来处理近红外成像仪采集的数据，进行断面温度分布曲线的绘制。《自动化博览》上的“炉膛声波测温系统在宁海电厂1000MW超超临界锅炉商应用”介绍了声波测温系统的应用，是在锅炉烟窗附近的垂直断面的炉壁外左右两侧开孔安装声波发射及接收换能器，每对换能器组成线测温度对，以每秒一次的脉冲声波进行测量；若干对组成一个复杂的与温度实时相关的线温度网，根据温度网得到温度面上的温度高度矩阵。此种方法的监测误差主要取决锅炉水平烟道附近的气流噪声和火焰噪声，而要克服众多干扰是非常困难的。这些硬件装置大都非常昂贵，需要增加测量设备、购买相关软硬件，并且安装和维护都非常困难。同时，这些装置的安装位置也很有讲究，因为对于炉膛出口的大空间来说，选取什么样的安装点也是件很困难的事情。软测量方面主要是通过“锅炉机组热力计算标准方法”逆推得到炉膛出口烟温或者通过数值模拟炉膛温度场来得到。经对现有文献检索发现，《动力工程》上的“炉膛出口温度计算方法的分析与比较”系统阐述了古尔维奇方法、杜波夫斯基修正方法、ASME方法等，并分析比较了这几种半经验半理论的计算方法的优缺点，以期为锅炉设计和运行中的正确计算提供一些依据。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室周怀春提出一种锅炉及加热炉温度场可视化及燃烧监控技术。这些方法往往都是针对某一类型的锅炉，且大多依赖经验，不具有推广性和实时性。因此，本领域的技术人员致力于开发一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度的在线软测量系统，能够在线连续监测炉膛出口断面平均温度，能够适用于多种类型的锅炉，具有广泛的应用价值。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统，能够在线连续监测炉膛出口断面平均温度，且操作简单、额外硬件投入少，适用于多种锅炉炉型。为实现上述目的，本专利技术提供了一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统，包括锅炉本体、烟温热电偶、集散控制系统、计算机、实时煤质化验仪和监控器；集散控制系统与锅炉本体相连并传输锅炉机组的运行参数信息；集散控制系统设有上传接口和下载接口，下载接口与计算机连接，用于传输锅炉机组的运行参数信息，上传接口与计算机连接，用于传输锅炉机组的灰污数据信息；烟温热电偶设于锅炉本体的尾部烟道的低温区出口，烟温热电偶与计算机连接，用于传输烟气的温度信息；实时煤质化验仪安装在磨煤机出口，实时煤质化验仪还与计算机连接，用于传输煤质信息；监控器与计算机连接，用于传输和显示炉膛出口烟气温度数据信息。本专利技术还提供了一种基于上述测量系统的测量方法，包括如下步骤：a）建立烟气物性参数模块；b）建立工质侧吸热模块和低温区出口烟气焓值模块；c）根据步骤a）和步骤b）得到炉膛出口烟气焓值，并计算得到炉膛出口烟气温度。进一步地，步骤a）中，在磨煤机出口对入炉煤质进行化学元素分析，并输入到计算机的数据库中，建立烟气物性参数模块，用于确定尾部烟气的物性参数。进一步地，步骤b）中，通过集散控制系统，获取锅炉工质侧的实时的运行参数，提取锅炉工质侧的蒸汽和水的测量参数，建立工质侧吸热模块。其中，蒸汽和水的测量参数包括温度和压力。进一步地，步骤b）中，建立工质侧吸热模块的计算方法为：将炉膛出口截面和低温区出口截面之间的烟道换热器按烟气流程划分成若干个换热模块，通过集散控制系统提取各个换热模块的蒸汽和水的测量参数，得到各个换热模块的工质侧吸热量，再求和得到工质侧吸热量，进而得到烟气侧吸热量。进一步地，步骤b）中，通过安装在低温区出口的烟温热电偶获得实时的出口烟气温度，并将所得的出口烟气温度输入到计算机，与烟气物性参数库结合得到炉膛出口烟气焓值，建立低温区出口烟气焓值模块。进一步地，步骤c）中，根据工质侧吸热模块和低温区出口烟气焓值模块，获取当前工质侧吸热量和低温区出口烟气焓值，通过能量守恒公式，将烟气侧吸热量和低温区出口烟气焓值求和得到炉膛出口烟气焓值，并通过计算机中的温度逆推模块得到炉膛出口烟气温度。进一步地，步骤c）中，温度逆推模块的计算方法为迭代计算求得炉膛出口烟气温度：首先假定炉膛出口烟气温度为t’，得到一个炉膛出口烟气焓值为并与实际焓值hyl″比较，若其差值小于某一预定小值则认为假定的炉膛出口烟气温度t’即为所得；若大于或等于某一预定小值则根据差值再次调整炉膛出口烟气温度，重新计算，直至得到实际的炉膛出口烟温为止。在本专利技术的较佳实施方式中，一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统的测量方法如下：首先，在磨煤机出口对入炉煤质进行化学元素分析，并输入到计算机的数据库中，建立烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统，其特征在于，包括锅炉本体、烟温热电偶、集散控制系统、计算机、实时煤质化验仪和监控器；所述集散控制系统与锅炉本体相连，用于传输锅炉机组的运行参数信息；所述集散控制系统设有上传接口和下载接口，所述下载接口与所述计算机连接，用于传输所述锅炉机组的运行参数信息，所述上传接口与所述计算机连接，用于传输所述锅炉机组的灰污数据信息；所述烟温热电偶设于所述锅炉本体的尾部烟道的低温区出口，所述烟温热电偶与所述计算机连接，用于传输烟气的温度信息；所述实时煤质化验仪安装在磨煤机出口，所述实时煤质化验仪还与所述计算机连接，用于传输煤质信息；所述监控器与计算机连接，用于传输和显示炉膛出口烟气温度数据信息。

【技术特征摘要】
1.一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统，其特征在于，包括锅炉本体、
烟温热电偶、集散控制系统、计算机、实时煤质化验仪和监控器；
所述集散控制系统与锅炉本体相连，用于传输锅炉机组的运行参数信息；所
述集散控制系统设有上传接口和下载接口，所述下载接口与所述计算机连接，用于
传输所述锅炉机组的运行参数信息，所述上传接口与所述计算机连接，用于传输所
述锅炉机组的灰污数据信息；
所述烟温热电偶设于所述锅炉本体的尾部烟道的低温区出口，所述烟温热电
偶与所述计算机连接，用于传输烟气的温度信息；
所述实时煤质化验仪安装在磨煤机出口，所述实时煤质化验仪还与所述计算
机连接，用于传输煤质信息；
所述监控器与计算机连接，用于传输和显示炉膛出口烟气温度数据信息。
2.一种如权利要求1所述的燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统的测量方
法，其特征在于，包括如下步骤：
a）建立烟气物性参数模块；
b）建立工质侧吸热模块和低温区出口烟气焓值模块；
c）根据步骤a）和步骤b）得到炉膛出口烟气焓值，并计算得到炉膛出口烟气
温度。
3.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，步骤a）中，在磨煤机出口对入
炉煤质进行化学元素分析，并输入到计算机的数据库中，建立烟气物性参数模块，
用于确定尾部烟气的物性参数。
4.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，步骤b）中，通过集散控制系统，
获取锅炉工质侧的实时的运行参数，提取所述锅炉工质侧的蒸汽和水的测量参数，
建立工质侧吸热模块。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王景成，史元浩，王斌，袁景淇，云涛，屠庆，徐青，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海工业自动化仪表研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31