电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种燃煤电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法，包括设置的热工测量系统、物理隔离装置、服务器、数据转换装置或控制器、操作员站，在服务器中安装有数据通讯模块、数据库、吹灰器运行优化与监测系统模块，热工测量系统经其数据总线与DCS系统或SIS系统连接，或与服务器直接连接，DCS系统或SIS系统经物理隔离装置与服务器连接，再通过通讯协议和通讯模块，将热工测点数据和DCS系统或SIS系统数据向数据库传送，吹灰器运行优化与监测系统模块从数据库中读取数据、存入优化计算结果，操作员站与服务器中数据库数据交互，进行客户端监测，数据转换装置或控制器分别与服务器和DCS系统通讯，实现吹灰器运行优化指令对吹灰器的控制和运行状态监测。吹灰器的控制和运行状态监测。吹灰器的控制和运行状态监测。

【技术实现步骤摘要】
电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法


[0001]本专利技术涉及燃煤锅炉节能改造及信息控制领域，具体是一种燃煤电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法。

技术介绍

[0002]燃煤电站锅炉在运行过程中，存在积灰结渣的现象较为普遍。积灰结渣不仅影响锅炉的换热效果，影响锅炉运行效率，同时带来锅炉高温及低温腐蚀，加大锅炉受热面爆管几率，降低锅炉使用寿命，并影响锅炉安全运行。为此，在煤粉电站锅炉均配备较多的吹灰器，根据运行经验定时吹灰，或按照班次进行吹灰，容易造成受热面的过度吹扫或吹扫不足等问题。近年来，随着信息技术的发展，陆续出现了污染监测及智能吹灰在煤粉电站锅炉上的应用，根据锅炉不同受热面的灰污情况，有针对性的吹灰，即污染重的受热面加强吹灰，污染轻的受热面减少吹灰次数或不进行吹灰。目前的电站锅炉吹灰器运行优化技术中，其中位于锅炉炉膛出口或顶部的幅射受热面、对流半对流受热面，及尾部烟道的对流受热面的吹灰器运行优化技术趋于成熟，但位于炉膛水冷壁区域的吹灰器运行优化技术尚存在不科学的问题，由于现有大容量炉膛水冷壁的污染监测和吹灰器运行优化技术是基于原苏联蒸发量400t/h以下炉膛经验计算公式和方法进行的，对于目前蒸发量1000t/h或以上大容量锅炉来说，由于炉膛采用“双灰体”模型所带来的误差，炉内温度场不均匀性的处理考虑欠合理及炉膛几何形状的影响，导致炉膛区域现有公开吹灰器运行优化技术存在计算不准确和不科学的情况；另一方面，对应的吹灰器运行状态监测技术也需要不断提高。本专利技术针对上述问题和情况，提出了电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法。

技术实现思路

[0003]技术问题：本专利技术针对现有大容量燃煤电站锅炉炉膛水冷壁污染监测和吹灰器运行优化技术存在计算不准确、不科学，及吹灰器运行状态监测技术需要提高的问题，提供一种能够较好地解决大容量燃煤电站锅炉炉膛水冷壁污染监测及吹灰器运行优化和状态监测的方案。
[0004]本专利技术解决技术问题的技术方案为：
[0005]本专利技术提供一种燃煤电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法，包括设置的热工测量系统、物理隔离装置、服务器、数据转换装置或控制器、操作员站，在服务器中安装有数据通讯模块、数据库、吹灰器运行优化与监测系统模块，其中吹灰器运行优化与监测系统模块包含锅炉受热面污染监测与吹灰器运行优化模块、吹灰器运行状态监测模块，热工测量系统经其数据总线与DCS系统或SIS系统连接，或与服务器直接连接，DCS系统或SIS系统经物理隔离装置与服务器连接，再通过通讯协议和通讯模块，将热工测点数据和DCS系统或SIS系统数据向数据库传送，吹灰器运行优化与监测系统模块从数据库中读取数据、存入优化计算结果，操作员站与服务器中数据库数据交互，进行客户端监测，数据转换装置或控制器分别与服务器和DCS系统通讯，实现吹灰器运行优化指令对吹灰器的控制和运行状
态监测。
[0006]燃煤电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法，建立的热工测量系统，包括烟温测量装置、汽水温度测量装置、蒸汽温度测量装置、烟气压力测量及变送装置、蒸汽压力测量及变送装置、声波测量及传感装置、数据采集装置、通讯缆、数据总线，其中烟温测量装置、烟气压力测量及变送装置分别固定在锅炉膜式壁或水冷壁上，布置在锅炉内各个受热面、省煤器、空预器的进口和出口，及炉膛出口，用于测量锅炉内各个受热面进、出口及炉膛出口的烟气温度和烟气压力参数，烟温测量装置可采用热电偶、远红外测温仪或声波测温装置，并均布成多点或成网格法布置；汽水温度测量装置分别布置在各个受热面、省煤器的进口和出口汽水联箱或集箱上，用于测量各个受热面、省煤器的进口和出口的汽水温度参数；蒸汽温度测量装置、蒸汽压力测量及变送装置、声波测量及传感装置三种测量装置，或其中一种、两种，分别安装在吹灰器汽门后的直管段上，分别用于测量吹灰器内蒸汽温度参数、压力参数、声音参数；烟温测量装置、汽水温度测量装置、蒸汽温度测量装置和声波测量及传感装置，分别经补偿电缆与数据采集装置连接，数据采集装置与数据总线连接，烟气压力测量及变送装置、蒸汽压力测量及变送装置与数据总线连接，实现热工测量参数传送。
[0007]燃煤电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法，吹灰器运行优化与监测系统模块包括的锅炉受热面污染监测与吹灰器运行优化模块，用以监测锅炉炉膛、锅炉内各个受热面、省煤器及空预器的污染状态，计算最佳吹灰经济频次，实现吹灰器的运行优化。目前锅炉受热面污染监测与吹灰器运行优化模块，其中位于锅炉内尾部烟道的对流受热面、位于炉膛出口上部的幅射受热面及位于幅射受热面烟气流程后部的半幅受热面的计算方法，是公开技术，本说明书不再叙述；本专利技术主要针对其中大容量锅炉炉膛污染监测与吹灰器运行优化，提供可行的方法，并对模型计算所依赖的炉膛出口烟温进行多方法或组合计算。
[0008]锅炉受热面污染监测与吹灰器运行优化模块，包括以下步骤：步骤1，计算炉膛出口平均烟温在一个实施方式中，对于在炉膛出口进行分区和增加烟温测量装置的，测出每个分区的烟温参数θ
i
，再采取烟气流通面积加权平均，依据式求出或先求出炉膛出口烟温θ与炉膛出口截面积的函数关系θ
(s)
＝f(S)，依据式积分求得可把炉膛出口截面积根据大小分成4到16个分区，N代表炉膛出口分区数量；ΔS
i
为对应炉膛出口截面i分区面积，m2；θ
i
对应炉膛出口截面i分区的烟温，℃。其中，θ
(s)
为炉膛出口微元截面烟温，℃，θ
(s)
＝f(s)；ds为炉膛出口微元截面积，m2；在一个实施方式中，对于依据锅炉水冷壁与炉膛内烟气的热平衡计算的，
依据式求得再依据式及依据对应燃料烟气温
‑
焓关系图表，求出其中，B
j
为计算燃料消耗量，kg/h，计算为公开技术；Q1为每kg燃料送入炉膛的有效利用热量，kJ，Q1计算为公开技术；D
slr
h
slr
为水冷壁入口热量，kJ；D
fcq
h
″
为汽水分离器蒸汽出口热量，kJ；D
fcq
＝D
slr
‑
D
fcs
为分离器出口蒸汽流量，kg/h；D
fcs
h
′
为汽水分离器分离出水的热量，kJ；D
fcs
为分离器出口水流量，kg/h，可通过安装在分离器出口的流量计测量获得；D
slr
为炉膛水冷壁入口给水量，kg/h，可由省煤器入口水量D
gs
与减温水流量D
jwhsmc
通过流量平衡计算获得；h
″
为汽水分离器出口蒸汽焓，kJ/kg，可对应饱和压力查汽水焓温表获得；h
′
为汽水分离器分离后水焓，kJ/kg，可对应饱和压力查汽水焓温表获得；h
slr
为炉膛水冷壁入口给水焓，kJ/kg，由给水温度和给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提供一种燃煤电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法，其特征在于，包括设置的热工测量系统、物理隔离装置、服务器、数据转换装置或控制器、操作员站，在服务器中安装有数据通讯模块、数据库、吹灰器运行优化与监测系统模块，其中吹灰器运行优化与监测系统模块包含锅炉受热面污染监测与吹灰器运行优化模块、吹灰器运行状态监测模块，热工测量系统经其数据总线与DCS系统或SIS系统连接，或与服务器直接连接，DCS系统或SIS系统经物理隔离装置与服务器连接，再通过通讯协议和通讯模块，将热工测点数据和DCS系统或SIS系统数据向数据库传送，吹灰器运行优化与监测系统模块从数据库中读取数据、存入优化计算结果，操作员站与服务器中数据库数据交互，进行客户端监测，数据转换装置或控制器分别与服务器和DCS系统通讯，实现吹灰器运行优化指令对吹灰器的控制和运行状态监测。2.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法，其特征在于，设置的热工测量系统，包括烟温测量装置、汽水温度测量装置、蒸汽温度测量装置、烟气压力测量及变送装置、蒸汽压力测量及变送装置、声波测量及传感装置、数据采集装置、通讯缆、数据总线，其中烟温测量装置、烟气压力测量及变送装置分别固定在锅炉膜式壁或水冷壁上，布置在锅炉内各个受热面、省煤器、空预器的进口和出口，及炉膛出口，用于测量锅炉内各个受热面进、出口及炉膛出口的烟气温度和烟气压力参数，烟温测量装置可采用热电偶、远红外测温仪或声波测温装置，并均布成多点或成网格法布置；汽水温度测量装置分别布置在各个受热面、省煤器的进口和出口汽水联箱或集箱上，用于测量各个受热面、省煤器的进口和出口的汽水温度参数；蒸汽温度测量装置、蒸汽压力测量及变送装置、声波测量及传感装置三种测量装置，或其中一种、两种，分别安装在吹灰器汽门后的直管段上，分别用于测量吹灰器内蒸汽温度参数、压力参数、声音参数；烟温测量装置、汽水温度测量装置、蒸汽温度测量装置和声波测量及传感装置，分别经补偿电缆与数据采集装置连接，数据采集装置与数据总线连接，烟气压力测量及变送装置、蒸汽压力测量及变送装置与数据总线连接，实现热工测量参数传送。3.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉吹灰器运行优化与状态监测系统和方法，其特征在于，锅炉受热面污染监测与吹灰器运行优化模块，包括以下步骤：步骤1，计算炉膛出口平均烟温对于在炉膛出口进行分区和增加烟温测量装置的，测出每个分区的烟温参数θ
i
，再采取烟气流通面积加权平均，依据式求出或先求出炉膛出口烟温θ与炉膛出口截面积的函数关系θ
(s)
＝f(S)，依据式积分求得可把炉膛出口截面积根据大小分成4到16个分区，N代表炉膛出口分区数量；ΔS
i
为对应炉膛出口截面i分区面积，m2；θ
i
对应炉膛出口截面i分区的烟温，℃。
其中，θ
(s)
为炉膛出口微元截面烟温，℃，θ
(s)
＝f(s)；ds为炉膛出口微元截面积，m2；对于依据锅炉水冷壁与炉膛内烟气的热平衡计算的，依据式求得再依据式及依据对应燃料烟气温
‑
焓关系图表，求出其中，B
j
为计算燃料消耗量，kg/h；Q1为每kg燃料送入炉膛的有效利用热量，kJ；D
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为水冷壁入口热量，kJ；D
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为汽水分离器蒸汽出口热量，kJ；D
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为分离器出口水流量，kg/h；D
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为炉膛水冷壁入口给水量，kg/h；h
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为汽水分离器出口蒸汽焓，kJ/kg；h
′
为汽水分离器分离后水焓，kJ/kg；h
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为炉膛水冷壁入口给水焓，kJ/kg；为炉膛出口平均烟气焓，kJ/kg；为炉膛出口烟气平均定压比热容，kJ/(kg
·
k)；为炉膛保热系数；对于省煤器出口到炉膛出口之间烟道内多个受热面逆烟气流动方向逐一进行汽水与烟气热平衡换热计算的，可倒推出炉膛出口烟温炉膛出口平均烟温可根据上述方法，采用任一种或两种、三种方法获得，获得的可以相互验证；步骤2，计算水冷壁的平均沾污系数ζ
pj
：根据式：根据式：ζ＝ψ/χ可求得水冷壁的沾污系数ζ
pj
；其中，T
a<...

【专利技术属性】
技术研发人员：董爽，董婕，董瑞信，
申请(专利权)人：山东上奥电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：