CN110455854A - 一种受热面积灰结渣监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种受热面积灰结渣监测方法。选定待测受热面，并布置高温热流测点，利用高温热流计采集获得温度信号，并将采集到的温度信号传输至数据采集及处理系统中，通过计算获得不同负荷及其对应的热流密度qmn。计算采集周期T内负荷平均值和热流密度平均值并传递至数据储存模块中，通过数据后处理分析，不断更新测点位置的热流密度最大值将测点的热流密度平均值和对应负荷内热流密度最大值比较，得到测点的热流密度差值当热流密度差值大于等于积灰结渣预警值，发出锅炉积灰结渣严重的预警信号，启动锅炉清灰清渣措施。本发明解决了结渣监测中基准值选取问题，并降低了火焰脉动等因素的影响，具有监测结果准确可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种受热面积灰结渣监测方法，属于热工测试领域。
背景技术
由于煤中矿物质复杂，在燃煤过程中，结渣是锅炉运行中难以避免的问题，灰渣的导热系数较低，进而影响锅炉受热面的正常吸热，降低锅炉热效率。当灰渣累积量过大时，渣块的掉落严重威胁锅炉的安全运行。因此，在锅炉运行的过程中，有必要对锅炉受热面结渣情况进行监测。
通过对锅炉水冷壁面的热流密度变化进行监测，可以有效地获得锅炉内部的积灰结渣情况。现有锅炉结渣监测技术对于无渣层基准热流密度值得选取方法有待改善。多数结渣监测装置采用热力计算值作为基准，或在同一测点布置脏热流计和清洁热流计两支热流计，增加了整套系统的复杂性，对于锅炉的安全稳定运行产生不良影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种受热面积灰结渣监测方法，通过监测热流密度并建立热流密度基准数据库，利用长期累积形成的热流密度与锅炉积灰结渣层厚度的关系式，提出预警，达到锅炉运行监测的目的。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种受热面积灰结渣监测方法，包括：
选定待测受热面，在所述受热面布置高温热流测点，记为m测点；利用高温热流计采集获得其温度信号，并将采集到的温度信号传输至数据采集及处理系统中，通过计算获得不同负荷及其对应的热流密度qmn；
计算采集周期T内负荷平均值和热流密度平均值其中下标mn代表m测点n时刻；
将负荷平均值和热流密度平均值传递至数据储存模块中，通过数据后处理分析，不断更新得到所述测点位置的热流密度最大值
将所述测点的热流密度平均值和对应负荷内热流密度最大值比较，得到所述测点的热流密度差值当所述热流密度差值大于等于预设的积灰结渣预警值，发出锅炉积灰结渣严重的预警信号。
上述技术方案中，所述高温热流测点设置的受热面包括炉膛燃烧器设置区域的水冷壁、炉膛燃尽风区域的水冷壁或过热器水冷屏/水冷管中任一个或多个。
上述技术方案中，所述高温热流测点设置在炉膛燃烧器设置区域的水冷壁或炉膛燃尽风区域的水冷壁，当燃烧器/燃尽风喷口数量为N且N≥2，所述高温热流测点数量M为M>N/2 且M≤N+1。
上述技术方案中，所述高温热流计选用套管式热流计，包括导热部件；将所述高温热流计放置在所述测点获得高温热流计导热部件热端和冷端温度信号T1和T2，并通过公式计算得到所述测点处热流密度。
上述技术方案中，所述采集周期T选用3～60秒。
上述技术方案中，所述方法还包括：
在数据储存模块中，依据测点位置，将负荷平均值以2％～5％步长间隔进行分组分成若干负荷区间，将热流密度平均值按照不同的负荷区间存储作为所述测点热流密度平均值历史数据，获得不同负荷区间不同测点对应的热流密度平均值基准数据库；
设定所述基准数据库采集和更新数据时间周期为3～6个月；
通过如下查找式在所述基准数据库中进行数据分析，获得热流密度最大值
其中，代表m测点n时刻热流密度算术平均值，代表m测点历史热流密度算术平均值最大值。
上述技术方案中，所述方法还包括：
将积灰结渣层厚度设为积灰结渣预警值并设定积灰结渣层厚度的预警值；
将所述测点的热流密度平均值和对应负荷内热流密度最大值比较，得到所述测点的热流密度差值通过积灰结渣层厚度δmn与热流密度差值Δq的关系式求得实时积灰结渣层厚度：
其中，f(Δq)为通过实验确定的关系式；
当所述实时积灰结渣层厚度大于等于其预警值时，发出锅炉积灰结渣严重的预警信号。
本发明具有以下优点及有益效果：通过设置数据储存模块，不断更新测点位置的热流密度最大值来确定基准值，解决了结渣监测中基准值选取的问题；数据后处理算法通过设置滤波函数、取一段时间内平均值的方法，降低火焰脉动等随机因素对热流密度变化的影响，使得通过热流密度监测预报渣层厚度的方法更为准确。
附图说明
图1为本发明所涉及的锅炉结渣监测方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示，本发明所涉及的监测方法包括现场测试工作模块、数据储存工作模块和数据后处理工作模块。
现场工作模块包括：高温热流计测量和信号传输。
选定待测受热面，在受热面布置高温热流测点，高温热流测点设置的受热面包括炉膛燃烧器设置区域的水冷壁、炉膛燃尽风区域的水冷壁或过热器水冷屏或水冷管中任一个或多个。为了消除燃料和氧化剂喷射的波动影响，高温热流测点设置在炉膛燃烧器设置区域的水冷壁或炉膛燃尽风区域的水冷壁时，当燃烧器/燃尽风喷口数量为N且N≥2，高温热流测点数量 M为M>N/2且M≤N+1。为便于识别测点，将测点记录为m测点，或第m个测点。
利用高温热流计采集获得温度信号，高温热流计选用套管式高温辐射热流计，高温热流计包括有导热部件。将高温热流计放置在m测点，通过接受高温热辐射测得导热部件热、冷端温度信号T1和T2。并将采集到的温度信号T1和T2传输至数据采集及处理系统中，通过公式计算得到热流密度qmn，其中下标mn代表m测点n时刻，λ为导热金属块的导热系数，ε为导热金属块的厚度。同时记录下实时负荷及其对应的热流密度qmn。数据采集及处理系统选用PLC(Programmable Logic Controller)控制系统(包括工控机)、DCS(Distributed Control System)控制系统。
为了消除火焰脉动对测量的影响，计算采集周期T内负荷平均值和热流密度平均值采集周期T选用3～60秒。并将数据传递至数据储存模块中，在数据储存模块中，依据测点位置，将负荷平均值以2％～5％步长间隔进行分组分成若干负荷区间，将热流密度平均值按照不同的负荷区间存储作为所述测点热流密度平均值历史数据，获得不同负荷区间不同测点对应的热流密度平均值基准数据库。设定所述基准数据库采集和更新数据时间周期为3～6个月。
通过数据后处理分析，即通过如下查找式在所述基准数据库中进行数据分析，获得热流密度最大值
其中，代表m测点n时刻热流密度算术平均值，代表m测点历史热流密度算术平均值最大值。
不断更新所述测点位置的热流密度最大值
将m测点的热流密度平均值和对应负荷内热流密度最大值比较，得到m测点的热流密度差值当热流密度差值大于等于积灰结渣预警值，发出锅炉积灰结渣严重的预警信号，启动锅炉清灰清渣措施。
通常认为该热流密度降低由积灰结渣引起，因此可以采用实验获得测点热流密度降低值与渣层厚度的函数。预先设定积灰结渣预警值。积灰结渣预警值可以选用设定的热流密度实时差值。也可以将积灰结渣层厚度设为积灰结渣预警值并设定积灰结渣层厚度的预警值。
建立考虑渣层的传热模型，此时基于测点当地火焰温度、热流密度可以计算出总热阻，扣除热流计热阻、辐射热阻即可获得渣层导热热阻进而获得渣层厚度。基于此传热模型建立积灰结渣层厚度δmn与热流密度差值Δq的关系式求得实时积灰结渣层厚度：
其中，f(Δq)为通过实验确定的关系式；
当实时积灰结渣层厚度大于等于其预警值时，发出锅炉积灰结渣严重的预警信号。此时，可以手动或者自动启动相应区域的清灰装置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种受热面积灰结渣监测方法，其特征在于，所述方法包括
选定待测受热面，在所述受热面布置高温热流测点，利用高温热流计采集获得温度信号，并将采集到的温度信号传输至数据采集及处理系统中，通过计算获得不同负荷及其对应的热流密度qmn；
计算采集周期T内负荷平均值和热流密度平均值其中下标mn代表m测点n时刻；
将负荷平均值和热流密度平均值传递至数据储存模块中，通过数据后处理分析，不断更新得到所述测点位置的热流密度最大值
将所述测点的热流密度平均值和对应负荷内热流密度最大值比较，得到所述测点的热流密度差值当所述热流密度差值大于等于预设的积灰结渣预警值，发出锅炉积灰结渣严重的预警信号。
2.根据权利要求1所述的受热面积灰结渣监测方法，其特征在于，所述高温热流测点设置的受热面包括炉膛燃烧器设置区域的水冷壁、炉膛燃尽风区域的水冷壁或过热器受热面中任一个或多个。
3.根据权利要求2所述的受热面积灰结渣监测方法，其特征在于，所述高温热流测点设置在炉膛燃烧器设置区域的水冷壁或炉膛燃尽风区域的水冷壁，当燃烧器/燃尽风喷口数量为N且N≥2，所述高温热流测点数量M为M>N/2且M≤N+1。
4.根据权利要求1所述的受热面积灰结渣监测方法，其特征在于，所述高温热流计包括导热部件，将所述导热部件放置在所述测点获得热端和冷端温度信号T1和T2，并通过公式计算得到所述测点处热流密度qmn，λ为导热金属块的导热系数，ε为导热金属块的厚度。
5.根据权利要求1所述的受热面积灰结渣监测方法，其特征在于，所述采集周期T选用3～60秒。
6.根据权利要求1所述的受热面积灰结渣监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在数据储存模块中，依据测点位置，将负荷平均值以2％～5％步长间隔进行分组分成若干负荷区间，将热流密度平均值按照不同的负荷区间存储作为所述测点热流密度平均值历史数据，获得不同负荷区间不同测点对应的热流密度平均值基准数据库；
设定所述基准数据库采集和更新数据时间周期为3～6个月；
通过如下查找式在所述基准数据库中进行数据分析，获得热流密度最大值
其中，代表m测点n时刻热流密度平均值，代表m测点历史热流密度算术平均值最大值。
7.根据权利要求1所述的受热面积灰结渣监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
将积灰结渣层厚度设为积灰结渣预警值并设定积灰结渣层厚度的预警值；
将所述测点的热流密度平均值和对应负荷内热流密度最大值比较，得到所述测点的热流密度差值通过积灰结渣层厚度δmn与热流密度差值Δq的关系式求得实时积灰结渣层厚度：
其中，f(Δq)为通过实验确定的关系式；
当所述实时积灰结渣层厚度大于等于其预警值时，发出锅炉积灰结渣严重的预警信号。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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