一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法，根据垂直水冷壁结构参数和机组运行参数信息，通过分段计算及数据拟合的方法计算垂直水冷壁壁温。本发明专利技术还提供了一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测系统，由计算服务器、数据库服务器、web站点服务器、客户端浏览器、厂级监控装置组成，Web站点服务器和客户端浏览器连接，数据库服务器和计算服务器连接，数据库服务器访问厂级监控装置，实现与锅炉DCS系统连接。通过本发明专利技术提供的方法和系统可有效避免垂直水冷壁部分管段的长期超温运行，延长垂直水冷壁的使用寿命，提高锅炉的安全运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法及系统，属于锅炉

技术介绍
超超临界锅炉垂直水冷壁包括下部垂直水冷壁、上部垂直水冷壁，中间有混合集箱过度。垂直水冷壁由于燃烧工况与设计工况的不一致，以及燃烧煤种和设计煤种不一致等因素，在实际燃烧过程中，往往发生部分管段长期超温现象，以及由于管材长期超温而引起的寿命迅速衰减及爆管现象。垂直水冷壁在燃烧过程中为了防止超温爆管现象，通过水冷壁入口处设置节流圈来调节流量。但在实际过程中，理论工况下的节流流量调节不一定满足实际工况的需求，主要由于理论工况的热负荷不均匀系数与实际工况的热负荷不均匀系数不一致。通过垂直水冷壁壁温在线监测，可有效避免垂直水冷壁部分管段的长期超温运行，延长垂直水冷壁的使用寿命，提高锅炉的安全运行可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种超超临界锅炉垂直水冷壁的壁温在线监测方法，以避免垂直水冷壁部分管段的长期超温运行，延长垂直水冷壁的使用寿命，提高锅炉运行的可靠性。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法，其特征在于：该方法由以下三个流程组成：第一流程：基础信息计算第一步，每隔设定时间读取一次锅炉壁温测点及机组运行参数信息；第二步，统计垂直水冷壁结构参数；对下部垂直水冷壁和上部垂直水冷壁进行计算点分段；统计节流圈管径；计算局部阻力系数ξj和管材沿程阻力系数ξy；第三步，根据第一步和第二步的测点信息，拟合出沿炉膛高度方向的理论热负荷不均系数、沿炉膛宽度方向的理论热负荷不均系数，并整理成按管子相对高度、管子相对宽度的热负荷不均系数分布公式；第四步，计算炉膛平均热负荷qlpj；第二流程：下部水冷壁流量平衡及壁温计算第五步，假设下部水冷壁各管子流量Gl初始值为平均流量总流量GSMQ为省煤器出口给水流量，n为下部水冷壁管子总数；第六步，计算各计算点管段的吸热量ql＝ηh*ηg*qlpj*fs，l表示第l根水冷壁管子编号，ηh表示炉膛高度方向热负荷，ηg表示炉膛宽度方向热负荷，fs为水冷壁管子受炉膛火焰辐射表面积；第七步，计算各计算点管段的工质出口压力P″l、工质出口温度t″l、平均密度ρl、平均比容υl、流速wl、动压头重位压差ρlgh、管段总阻力ΔPl＝(ξj+ξy)*Pdl+ρlgh；第八步，计算下部垂直水冷壁各管子的总阻力ΔPz＝∑ΔPl，广义阻力系数总流量＝各管子流量之和；如果各管子的总阻力相同，则计算出垂直水冷壁各管段的流量；如果各管子的总阻力不相同，则计算各管子的区间平均总阻力ΔPavg，用区间平均总阻力来代替各管子阻力，广义阻力系数保持不变，然后计算各管段的流量返回第五步；直到各管子的总阻力相同，计算出垂直水冷壁各管段的流量；第九步，计算各管段内壁均流系数Jnb、动力粘度μ、介质导热系数λ、介质运动粘度v、定压比热容Cp、热容c、热扩散系数α、普朗特数Pr、介质放热系数α2；第十步，计算各管段内壁温度tn、平均均流系数Javg、金属导热系数λ、外壁温度tw、平均壁温tavg；第三流程：上部水冷壁流量平衡及壁温计算下部水冷壁和上部水冷壁中间有汇集集箱过渡，区别在于下部水冷壁入口有节流圈，上部水冷壁没有，以及上下部水冷壁沿高度方向热负荷不同；第十一步，假设上部水冷壁各管子流量Gl初始值为平均流量总流量GSMQ为省煤器出口给水流量，n为上部水冷壁管子总数；第十二步，计算各计算点管段的吸热量ql＝ηh*ηg*qlpj*fs；第十三步，计算各管段计算点管段的出口压力P″l、出口温度t″l、平均密度ρl、平均比容υl、流速wl、动压头重位压差ρlgh、管段总阻力ΔPl＝(ξj+ξy)*Pdl+ρlgh；第十四步，计算上部垂直水冷壁各管子的总阻力ΔPz＝∑ΔPl，广义阻力系数，总流量＝各管子流量之和；如果各管子的总阻力相同，则计算出垂直水冷壁各管段的流量；如果各管子的总阻力不相同，则计算各管子的区间平均总阻力ΔPavg。用区间平均总阻力来代替各管段阻力，广义阻力系数保持不变，然后计算各管段的流量第十五步，计算各管段内壁均流系数Jnb、动力粘度μ、介质导热系数λ、介质运动粘度v、定压比热容Cp、热容c、热扩散系数α、普朗特数Pr、介质放热系数α2；第十六步，计算各管段内壁温度tn、平均均流系数Javg、金属导热系数λ、外壁温度tw、平均壁温tavg。优选地，所述步骤1中，每隔0.5分钟读取一次锅炉壁温测点及机组运行参数信息。优选地，所述步骤1中，锅炉壁温测点包括下部垂直水冷壁出口管壁测点温度及上部垂直水冷壁出口管壁测点温度；机组运行参数信息包括：负荷，主蒸汽压力，主蒸汽流量，省煤器出口压力，省煤器出口给水温度，磨煤机组合。优选地，所述步骤2中，垂直水冷壁结构参数管包括：外径dw、壁厚δ、内径dn、材质。本专利技术还提供了一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测系统，使用上述的超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法，其特征在于：由计算服务器、数据库服务器、web站点服务器、客户端浏览器、厂级监控装置组成，Web站点服务器和客户端浏览器连接，数据库服务器和计算服务器连接，数据库服务器访问厂级监控装置，实现与锅炉DCS系统连接。优选地，所述数据库服务器每隔设定时间，通过厂级监控装置读取一次锅炉壁温测点及机组运行参数信息，计算服务器根据所述锅炉壁温测点及机组运行参数信息实现锅炉垂直水冷壁壁温的计算。本专利技术提供的方法克服了现有技术的不足，实现了垂直水冷壁壁温的在线监测，从而可有效避免垂直水冷壁部分管段的长期超温运行，延长垂直水冷壁的使用寿命，提高锅炉的安全运行可靠性。附图说明图1为某电厂垂直水冷壁计算点示意图；图2为炉膛高度方向热负荷分布示意图；图3为炉膛前后墙宽度方向热负荷分布示意图；图4为炉膛左右墙宽度方向热负荷分布示意图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本专利技术提供了一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法，该方法由以下三个流程组成：第一流程：基础信息计算。第一步：读取锅炉壁温测点及机组运行参数信息：数据库服务器每隔Δt＝0.5分钟，通过厂级监控装置读取下部垂直水冷壁出口管壁测点温度，上部垂直水冷壁出口管壁测点温度，负荷，主蒸汽压力，主蒸汽流量，省煤器出口压力，省煤器出口给水温度，磨煤机组合等参数信息。第二步，垂直水冷壁结构参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法，其特征在于：该方法由以下三个流程组成：第一流程：基础信息计算第一步，每隔设定时间读取一次锅炉壁温测点及机组运行参数信息；第二步，统计垂直水冷壁结构参数；对下部垂直水冷壁和上部垂直水冷壁进行计算点分段；统计节流圈管径；计算局部阻力系数ξj和管材沿程阻力系数ξy；第三步，根据第一步和第二步的测点信息，拟合出沿炉膛高度方向的理论热负荷不均系数、沿炉膛宽度方向的理论热负荷不均系数，并整理成按管子相对高度、管子相对宽度的热负荷不均系数分布公式；第四步，计算炉膛平均热负荷qlpj；第二流程：下部水冷壁流量平衡及壁温计算第五步，假设下部水冷壁各管子流量Gl初始值为平均流量总流量GSMQ为省煤器出口给水流量，n为下部水冷壁管子总数；第六步，计算各计算点管段的吸热量ql＝ηh*ηg*qlpj*fs，l表示第l根水冷壁管子编号，ηh表示炉膛高度方向热负荷，ηg表示炉膛宽度方向热负荷，fs为水冷壁管子辐射表面积；第七步，计算各计算点管段的工质出口压力P″l、工质出口温度t″l、平均密度ρl、平均比容υl、流速wl、动压头重位压差ρlgh、管段总阻力ΔPl＝(ξj+ξy)*Pdl+ρlgh；第八步，计算下部垂直水冷壁各管子的总阻力ΔPz＝∑ΔPl，广义阻力系数总流量＝各管子流量之和；如果各管子的总阻力相同，则计算出垂直水冷壁各管段的流量；如果各管子的总阻力不相同，则计算各管子的区间平均总阻力ΔPavg，用区间平均总阻力来代替各管子阻力，广义阻力系数保持不变，然后计算各管段的流量返回第五步；直到各管子的总阻力相同，计算出垂直水冷壁各管段的流量；第九步，计算各管段内壁均流系数Jnb、动力粘度μ、介质导热系数λ、介质运动粘度v、定压比热容Cp、热容c、热扩散系数α、普朗特数Pr、介质放热系数α2；第十步，计算各管段内壁温度tn、平均均流系数Javg、金属导热系数λ、外壁温度tw、平均壁温tavg；第三流程：上部水冷壁流量平衡及壁温计算下部水冷壁和上部水冷壁中间有汇集集箱过渡，区别在于下部水冷壁入口有节流圈，上部水冷壁没有，以及上下部水冷壁沿高度方向热负荷不同；第十一步，假设上部水冷壁各管子流量Gl初始值为平均流量总流量GSMQ为省煤器出口给水流量，n为上部水冷壁管子总数；第十二步，计算各计算点管段的吸热量ql＝ηh*ηg*qlpj*fs；第十三步，计算各管段计算点管段的出口压力P″l、出口温度t″l、平均密度ρl、平均比容υl、流速wl、动压头重位压差ρlgh、管段总阻力ΔPl＝(ξj+ξy)*Pdl+ρlgh；第十四步，计算上部垂直水冷壁各管子的总阻力ΔPz＝∑ΔPl，广义阻力系数，总流量＝各管子流量之和；如果各管子的总阻力相同，则计算出垂直水冷壁各管段的流量；如果各管子的总阻力不相同，则计算各管子的区间平均总阻力ΔPavg。用区间平均总阻力来代替各管段阻力，广义阻力系数保持不变，然后计算各管段的流量第十五步，计算各管段内壁均流系数Jnb、动力粘度μ、介质导热系数λ、介质运动粘度v、定压比热容Cp、热容c、热扩散系数α、普朗特数Pr、介质放热系数α2；第十六步，计算各管段内壁温度tn、平均均流系数Javg、金属导热系数λ、外壁温度tw、平均壁温tavg。...

【技术特征摘要】
1.一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法，其特征在于：该方法由以下三个
流程组成：
第一流程：基础信息计算
第一步，每隔设定时间读取一次锅炉壁温测点及机组运行参数信息；
第二步，统计垂直水冷壁结构参数；对下部垂直水冷壁和上部垂直水冷壁进行计算点
分段；统计节流圈管径；计算局部阻力系数ξj和管材沿程阻力系数ξy；
第三步，根据第一步和第二步的测点信息，拟合出沿炉膛高度方向的理论热负荷不均
系数、沿炉膛宽度方向的理论热负荷不均系数，并整理成按管子相对高度、管子相对宽度的
热负荷不均系数分布公式；
第四步，计算炉膛平均热负荷qlpj；
第二流程：下部水冷壁流量平衡及壁温计算
第五步，假设下部水冷壁各管子流量Gl初始值为平均流量总流量GSMQ为省
煤器出口给水流量，n为下部水冷壁管子总数；
第六步，计算各计算点管段的吸热量ql＝ηh*ηg*qlpj*fs，l表示第l根水冷壁管子编号，ηh表示炉膛高度方向热负荷，ηg表示炉膛宽度方向热负荷，fs为水冷壁管子辐射表面积；
第七步，计算各计算点管段的工质出口压力P″l、工质出口温度t″l、平均密度ρl、平均比
容υl、流速wl、动压头重位压差ρlgh、管段总阻力ΔPl＝(ξj+ξy)*Pdl+ρlgh；
第八步，计算下部垂直水冷壁各管子的总阻力ΔPz＝∑ΔPl，广义阻力系数总流量＝各管子流量之和；
如果各管子的总阻力相同，则计算出垂直水冷壁各管段的流量；
如果各管子的总阻力不相同，则计算各管子的区间平均总阻力ΔPavg，用区间平均总
阻力来代替各管子阻力，广义阻力系数保持不变，然后计算各管段的流量返
回第五步；直到各管子的总阻力相同，计算出垂直水冷壁各管段的流量；
第九步，计算各管段内壁均流系数Jnb、动力粘度μ、介质导热系数λ、介质运动粘度v、定
压比热容Cp、热容c、热扩散系数α、普朗特数Pr、介质放热系数α2；
第十步，计算各管段内壁温度tn、平均均流系数Javg、金属导热系数λ、外壁温度tw、平均
壁温tavg；
第三流程：上部水冷壁流量平衡及壁温计算
下部水冷壁和上部水冷壁中间有汇集集箱过渡，区别在于下部水冷壁入口有节流圈，
上部水冷壁没有，以及上下部水冷壁沿高度方向热负荷不同；
第十一步，假设上部水冷壁各管子流量Gl初始值为平均流量总流量GSMQ为
省煤器出口给水流量，n为上部水冷壁管子总数；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶丽，杨凯镟，丁士发，陈朝松，崇培安，王璞，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31