CN104081123A - 用于检测和监测发电站中熔渣形成的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于检测和监测在燃煤型发电站中煤灰积聚和熔渣形成的系统和方法。本发明公开了以发电站锅炉区域内观察到的传热水平为依据，及早识别煤灰积聚和硬烧结物的形成并采取校正手段通过自动清理事件来清理煤灰。

Description

用于检测和监测发电站中熔渣形成的方法
技术领域
本发明涉及用于检测和监测在燃煤型发电站中煤灰积聚和熔渣形成的系统和方法。
背景技术
蒸汽发电机(煤驱动发电站)的煤燃烧过程中的副产物是粉煤灰。
煤中的矿物质通常以自由离子、盐、有机结合的无机和硬矿物质的形式存在。在煤燃烧过程中，这些矿物质部分汽化，聚结或分裂，并转变成灰。灰沉积在壁管表面，造成传热减少并由于大量的具有低的熔融温度的灰的积聚造成在发电站锅炉部分中形成熔渣的可能性。质量低劣的煤的燃烧也增加了熔渣材料的积聚。
当煤灰和熔渣材料的积聚超过某一点时，发电厂的效率会降低，并可能导致发电站不得不停工以便试图去除熔渣积聚物。
这是非常困难和耗时的工序，因为这常常涉及大量的体力劳动来物理地移出这些熔渣材料。
如果移除这些熔渣材料的清理方法太剧烈，会造成锅炉内部组件的损毁，例如输送蒸汽/水通过锅炉的管道的损毁。
因此，预先阻止熔渣材料的积聚或者提出一种能对熔渣积聚提供预警的系统或方法被认为是重要的。
灰主要积聚在直接暴露于火焰辐射的辐射区内导致结渣，而沉积在不直接暴露于火焰辐射的对流区的烧结物称为污垢。
本发明的目的在于克服或至少显著改善现有技术的劣势和缺点。
本发明的其他目的和优势将在下面的描述中变得显而易见，其中借助示例和实例并结合附图，公开了本发明的一个实施方式。
发明内容
本发明涉及用于检测和监测在燃煤型发电站中煤灰积聚和熔渣形成的系统和方法，但本发明不仅限于此。
及早识别煤灰积聚和硬烧结物形成，并采取校正措施来清理煤灰，但不限于此，以便在硬灰沉积物生长得更大并烧结成所谓的熔渣之前移除这些硬灰沉积物。
当及早移除不可能时，则监测熔渣积聚并计划及早停工来在熔渣变大且成本高之前将其移除。
熔渣警报系统通过能识别大量参数来检测潜在的熔渣：
·传热恶化：由煤灰积聚、煤灰形状、运行条件和限制(OC)引起；
·对特定区域的可接受热通量(AHF)或者最小可接受传热值：一方面考虑锅炉运行条件和限制(OC)，另一方面考虑煤灰积聚和煤灰条件，对每个区域都可配置；
·运行条件&限制(OC)：受限于运行稳态、功率输出、燃烧器配置、配煤、研磨后的煤粒径、管压、锅炉内的位置、高再热器喷雾流以及其他；
·以运行条件(OC)为依据，实时自动调整AHF容限；
·持续低热通量(PLHF)，对特定区域总是低于AHF，表示传热低于最小所需传热一段持续时间并表示在特定区域周围的烧结的煤灰积聚(熔渣形成)；
·煤灰清理(SC)激活，以传热恶化和可接受传热(AHF)容限为依据；
·熔渣警报系统认为PLHF可接受的持续时间也是可配置的。
其中，当检测到煤灰积聚或潜在的熔渣时，系统优先对受到影响的区域移除煤灰/熔渣。
同时，系统在配置的持续时间内监测PLHF趋势并且，如果执行多次煤灰清理后，PLHF值未改善，系统将作出关于可能形成熔渣的判定。
同时，根据用户设置的参数或要求，熔渣警报系统也将对用户认为必要的进一步动作发出警报。
附图说明
图1是本发明的锅炉监测区域随时间的传热监测曲线。
图2示出了本发明的概述图。
下面将借助实例，参考附图和下文的说明书，完整描述本发明的实施方式。
具体实施方式
根据本发明，尽管这不应被看作对本发明的任何限制，提供一种用于煤灰检测和煤灰生长监测、监测熔渣积聚和熔渣生长的实时传热数据分析系统。
本发明的系统，包括传热数据收集、数据过滤和分析，由任何类型的热通量仪器或任何其他替代方法获得，其与在各种锅炉位置上的传热收集相关联，并使用数学计算结果来同时观察所有位置的锅炉管内的传热恶化，上述的传热收集例如位于隔热侧的网和管的对称平面的中心的内侧上的热电偶，用于监测热积聚的其他装置也包含在本发明的范围内。
在传热恶化至可接受传热值(AHF)后，系统要求在该特定区域清理煤灰。
在传热恶化至持续低热通量(PLHF)一段时间后，并在已执行了若干次吹扫煤灰的要求但低热通量值还未从低值提高后，则系统发出对该特定锅炉位置的熔渣警报。
本申请包括：
实时的使用来自传热仪器的数据、数据过滤和计算来发现传热恶化；
确定原则：确定何时煤灰积聚达到极限值并应进行煤灰清理；
确定原则：确定何时将激活熔渣警报。
参考图1，该图示出了在煤电型发电站的锅炉区域内传热值的实时检测。煤灰随时间的积聚引起传热值降低。当传热值达到预定水平(AHF值)时，清理程序自动开始(At1)。
当清理工序At1被实施时，传热值增加，表明锅炉的效率正在恢复。然而，随着时间持续，煤灰积聚再度开始，传热值降低至其再度达到AHF水平，另一清理工序开始At2。
然而，取决于At2时清理操作的成功以及锅炉内的煤灰条件，传热值可能继续降低直至达到低传热(PLHF)值。这将开始对熔渣警报事件的计时或监测过程。
由于传热(PLHF)值持续低于可接受热通量(AHF)值，系统将定期开始自动清理煤灰工序，从点At3直至Atn。
但如果传热值在预定时间期间未超过PLHF或持续呈下降趋势，这将引起熔渣警报事件。
传热
o    最佳传热
AHF    可接受传热
PLHF    持续低传热
t    传热恶化时间
tsc    清理时间
T(PLHF)    熔渣监测时间
At1    开始第一次清理时间
Atn    (n)次清理时间事件
S    开始PLHF监测
图2示出了本发明的监控和检测方法的工作概况，本发明的方法监测和检测有关燃煤型发电站的锅炉部分内煤灰积聚和熔渣形成的条件。
图2的流程图示出了仪器(模块1)、数据处理(模块2)、熔渣检测(模块3)、煤灰清理(模块4)和界面监测(模块5)。
此外，还示出了I(传热仪器)、IN(仪器条件)、Ic(仪器校准条件)、OC(运行条件)、AHF(可接受热通量)、SC(煤灰清理)、HF(传热恶化监测模块)、PLHF(持续低传热模块)。
采用经锅炉管的传热实时测定或可取代从炉膛火焰直至管表面的传热来监测传热恶化任何相关方法。
使用数据过滤和数学插值来对每个特定区域建立实时传热恶化(HTD)趋势，来监测HTD何时将达到可接受热通量(AHF)容限和持续低热通量(PLHF)容限。
基于运行条件和限制(OC)，分别对每个区域，实时自动调整传热恶化(HTD)和每个AHF的容限，该运行条件&限制(OC)例如为运行的过渡态或稳态、功率输出、燃烧器配置、配煤、研磨煤粒径、管压、锅炉内的位置以及高再热器喷雾层的水平等等。
对每个特定区域，PLHF趋势值总小于AHF值。
PLHF趋势值是对可配置时间范围的持续期间和成功机械地执行了煤灰清理的次数(执行必须发生在该可配置时间内)的持续不变的传热趋势的趋势值。
煤灰清理执行策略是熔渣警报监测系统的集成部分，对区域内的至少一段，当传热恶化值达到AHF值时它被触发。
煤灰清理执行策略包括清理设备的选择、执行优先级列表的建立、执行结果的监测等等。
优先于发出熔渣警报，有一次不考虑HTD、AHF或PLHF值(安全问题)的清理熔炉的最终执行(Atn)。
对于操作员熔渣警报可被识别为在操作员界面屏幕上的红点闪烁，但不限于此，表示在特定锅炉区域的可能的熔渣形成。
使用带有传热仪器的所有位置的界面屏幕和示意型锅炉配置允许操作者实时监测熔渣形成和生长方向，听到警报，以及建议操作者采取认为必要的其他动作。

Claims (5)

1.一种控制燃煤型发电站内煤灰积聚、煤灰清理和熔渣积聚的方法，该方法包括：
获得传热数据的实时在线测量，在数据分析中使用数据过滤、运行条件和限制(OC)和数学插值，来将煤灰积聚、熔渣形成与传热恶化相关联；
选择可接受热通量(AHF)值，作为在对锅炉内的至少第一区域进行煤灰清理前传热恶化趋势可达到的最小值；
对该锅炉内的至少该第一区域选择一持续低热通量(PLHF)值；
当传热恶化值等于预选的AHF值时，在该锅炉内的该至少第一区域开始预设煤灰清理事件At1并监测煤灰清理的结果；
当传热值等于PLHF时，监测传热恶化值，以便开始计算熔渣监测时间(tPLHF)；以及
在锅炉内的至少第一区域，以传热恶化和AHF值为依据自动开始煤灰清理事件At2，以及其后基于相同依据自动开始多次煤灰清理事件直至(并包括)Atn，其间传热恶化趋势接近PLHF值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进一步预设的清理事件Atn后，如果传热值仍是PLHF，则激活报警装置。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，动态计算用于传热恶化或AHF或PLHF的多个变量中的至少一个。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，动态计算和数据过滤以多个变量中的至少一个为依据，该多个变量选自由运行条件和限制(OC)如运行稳态、发电站的功率输出、锅炉的燃烧器配置、配煤、煤粒径、锅炉管内的管压、锅炉内的位置、高再热器喷雾流组成的组，但不仅限于此。
5.用于在燃煤型设施电站锅炉内监测传热恶化的系统，控制煤灰清理并确定熔渣在燃烧腔和锅炉区域内的积聚，其中所述系统使用权利要求1的方法。
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