CN104061563A - 超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请为超超临界锅炉水冷壁金属温度在线测量装置，根据国内超超临界锅炉水冷壁结构，针对水冷壁管的特殊结构进行精确设计。采用特殊加工工艺将直径为φ1mm的测温热电偶植入膜式水冷壁管材的向火侧金属中，并可将信号引入DCS画面中，实际测量并实时监控向火侧管壁温度。本发明解决了长久以来水冷壁向火面金属温度测量困难的问题，并且连续测量寿命长、测量准确、安全可靠。
Description
技术领域
本发明专利为一种超超临界锅炉水冷壁向火面金属温度在线测量装置系统，特别是一种安全、准确、长久的水冷壁向火面金属温度测量装置。属于电站锅炉测量新技术。
背景技术
超（超）临界直流锅炉大比热区布置在炉膛主燃烧区域水冷壁部分，水冷壁安全性与亚临界及以下机组相比换热条件存在较大区别。同时，由于超（超）临界机组普遍参与调峰，滑压运行的机组工作压力变化幅度大，水冷壁的工作条件因存在大比热区物理特性变化幅度较大，水冷壁在运行中存在巨大的安全隐患。因此，运行中如何直接监测水冷壁金属工作温度，避免消除水冷壁的安全隐患成为超（超）临界机组安全运行亟待解决的重要问题。
发明内容
发明目的：本发明提供一种超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法及装置，其目的是解决以往无法直接监测水冷壁金属工作温度以至于造成安全隐患的问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：
超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法，其特征在于：该方法是将测温热电偶植入膜式水冷壁管材向火侧金属管壁中，并通过该测温热电偶采集信息并将信号引入DCS画面中。
在膜式水冷壁管材向火侧金属管壁上开有供测温热电偶植入的、直径为φ1mm 的孔。
一种实施上述的超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法的装置，包括膜式水冷壁管材，其特征在于：在膜式水冷壁管材的向火侧金属管壁上开φ1mm 的孔，在该孔内设置有测温热电偶，该测温热电偶通过线路连接至DCS显示装置。
优点及效果：本申请为超超临界锅炉水冷壁金属温度在线测量装置，根据国内超超临界锅炉水冷壁结构，针对水冷壁管的特殊结构进行精确设计。采用特殊加工工艺将直径为φ1mm 的测温热电偶植入膜式水冷壁管材的向火侧金属中，并可将信号引入DCS画面中，实际测量并实时监控向火侧管壁温度。本发明解决了长久以来水冷壁向火面金属温度测量困难的问题，并且连续测量寿命长、测量准确、安全可靠。采用智能前端通讯至DCS中，以便运行人员实时监测水冷壁金属真实工作温度，及时调整运行工况，提高机组运行安全性。 本发明的测温方法的具体特点及优点如下：1．热电偶的测量端直接接触向火侧管壁，可真实测量向火侧管壁温度；2．由于热电偶位于开孔内部，避免直接接受炉内高温辐射、磨损和腐蚀等恶劣因素的影响，使用寿命将大大延长，一般可以达到几年以上；3．如果热电偶损坏，电厂技术人员就可以自行更换，而且非常容易，不需要任何特定条件。
目前，各电厂安装的水冷壁金属温测点均安装在水冷壁引出管上，测量上存在一定差距并且有一定的滞后性，与该项技术相比存在较大差距。由于该项技术测量准确、真实，所以该技术处于国内领先水平。
附图说明：
图1是本发明内螺纹管与光管管内流动对比简图；
图2是水冷壁测点设计图；
图3水冷壁向火面金属壁温测点布置图。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的描述：
如图１所示，本发明提供一种超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法，该方法是将测温热电偶1植入膜式水冷壁管材向火侧金属管壁中，并通过该测温热电偶采集信息并将信号引入DCS画面中。图1中的2为管座。
在膜式水冷壁管材向火侧金属管壁上开有供测温热电偶植入的、直径为φ1mm 的孔。
一种上述的超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法的装置，包括膜式水冷壁管材，在膜式水冷壁管材的向火侧金属管壁上开φ1mm 的孔，在该孔内设置有测温热电偶，该测温热电偶通过线路连接至DCS显示装置。
开发出超超临界锅炉水冷壁向火面金属温度在线检测系统对于提高其水冷壁安全的意义十分重大。监视水冷壁安全可靠运行是非常必要的，尤其是超（超）临界机组具有独特的水冷壁结构，普遍采用内螺纹结构，异于传统光管水冷壁。见图1。本发明的结构主要是具有内螺纹管水冷壁的超（超）临界机组锅炉。因与传统光管水冷壁结构不同，植入的角度和水冷壁本身承受的应力等都有区别，因此，在结构设计上不同于以往的设计。
机组运行现状：
对于直流锅炉，水冷壁既是蒸发受热面也是过热受热面，其工作环境相对恶劣，与汽包锅炉相比，水冷壁安全性较差，漏泄事故率较高。
以华能鲅鱼圈电厂2007年新投产的2台超超临界锅炉为例，投产至2012年10月，因水冷壁漏泄37次，平均每年因水冷壁漏泄停机7次以上。所占比例最大的就是超温问题。如果能够有效检测水冷壁温度，及时发现超温现象并做出相应有效的调整，可有效提高水冷壁安全性，减少漏泄次数，可以为电厂带来巨大的经济效益。
超超临界水冷壁管材质为15CrMoG，运行上限温度530℃，运行压力29.75MPa。鳍片水冷壁管园管尺寸φ28.6×6.4，加鳍片后结构见附图2所示。根据要求，在管壁上横向开一φ1.1的孔，以安装测温热偶。为考虑开孔的影响，要求对其进行应力计算。
通过试验的方法确定锅炉热负荷分布情况，结合水冷壁爆管位置和工作温度变化趋势，设计水冷壁向火面金属壁温测点。以600MW超超临界锅炉为例，设计情况见表1和图2、图3。
表1 水冷壁测点安装位置
华能营口电厂2013年4月应用该项技术后，至2013年12月底未发生水冷壁爆管相关安全事故，运行安全性大幅提高。测点能够准确反映机组升降负荷、切换磨煤机运行方式、锅炉燃烧工况变化以及吹灰器投运对水冷壁温度的影响幅度。随负荷升高，炉内热负荷升高，介质温度升高，所以管壁金属温度与介质温度偏差值升高。水冷壁金属材质为15CrMoG，对应工作压力下许用温度为550℃。按照实测金属温度与介质温度偏差，考虑运行中工况波动对炉内热负荷的影响，运行中应保持任意一根水冷壁管内介质温度不超过500℃，向火面温度测点温度不高于550℃，完全可以真是反应炉内金属工作温度。
表2 不同负荷段稳定运行时水冷壁测点与介质温度偏差
| 负荷 | 平均值 | 最大值 |
| 600MW | 29℃ | 40℃ |
| 550MW | 25℃ | 36℃ |
| 480MW | 22℃ | 33℃ |
| 300MW | 13℃ | 20℃ |
表2为应用了新型测量技术之后在600MW超（炒）临界机组试验时的实测数据。该项技术的成功应用为监测水冷壁安全稳定运行提供了真实可靠的数据。运行人员可随时监控水冷壁温度的运行状态，从中直接了解到各种运行方式对水冷壁温度的影响，以及影响的程度，便于及时发现、分析和解决运行中出现的问题。
该项测量技术为现代大型超（超）临界直流锅炉安全运行一项重要技术，具有重大的推广价值。
Claims (3)
1. 一种超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法，其特征在于：该方法是将测温热电偶植入膜式水冷壁管材向火侧金属管壁中，并通过该测温热电偶采集信息并将信号引入DCS画面中。
2.根据权利要求1所述的超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法，其特征在于：在膜式水冷壁管材向火侧金属管壁上开有供测温热电偶植入的、直径为φ1mm 的孔。
3.一种实施权利要求1所述的超（超）临界锅炉水冷壁金属温度在线测量方法的装置，包括膜式水冷壁管材，其特征在于：在膜式水冷壁管材的向火侧金属管壁上开φ1mm 的孔，在该孔内设置有测温热电偶，该测温热电偶通过线路连接至DCS显示装置。
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2013
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