CN110553243A - 锅炉测试分析集成设备以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种锅炉测试分析集成设备以及测试方法，锅炉测试分析集成设备包括锅炉参数采集装置、过热器参数采集装置以及工控机，锅炉参数采集装置包括安装于锅炉的多个锅炉测试传感器，多个锅炉测试传感器用以分别检测锅炉的各项工作参数，过热器参数采集装置包括安装于过热器的多个过热器测试传感器，多个过热器测试传感器用以分别检测过热器的各项工作参数，工控机与锅炉参数采集装置以及过热器参数采集装置电性连接，用于接收多个锅炉测试传感器的参数，以进行锅炉的正平衡测试法和反平衡测试法，以及接收多个过热器测试传感器的参数，以进行过热器的火商分析，本发明的测试方法包括正平衡测试法、反平衡测试法以及火商分析法。

Description

锅炉测试分析集成设备以及测试方法

技术领域

本发明涉及锅炉能效测试以及过热器火商分析技术领域，特别涉及一种锅炉测试分析集成设备以及测试方法。

背景技术

过热器是将经过锅筒的蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的重要装置，通过过热器的作用，蒸汽具有更高的焓值，做功的能力更强，可以直接提升锅炉的热循环效率，随着机组容量越来越大，蒸汽的参数越来越高，过热器的作用也显得越来越重要，同时，过热器也是影响锅炉安全运行的重要因素，因此，对锅炉和过热器进行测试分析，有助于降低煤耗、提高锅炉出口蒸汽品质。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种锅炉测试分析集成设备以及测试方法，旨在解决如何检测、分析锅炉能效和过热器性能的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种锅炉测试分析集成设备，其特征在于，包括：

锅炉参数采集装置，包括安装于所述锅炉的多个锅炉测试传感器，所述多个锅炉测试传感器用以分别检测所述锅炉的进水参数、减温水参数、辅助蒸汽参数、主蒸汽参数、所述锅炉的烟囱的烟气参数、以及所述锅炉的燃料输入装置的燃料参数；

过热器参数采集装置，包括安装于所述过热器的多个过热器测试传感器，所述多个过热器测试传感器用以分别检测所述过热器的进口工质参数和所述过热器的出口工质参数；以及，

工控机，与所述锅炉参数采集装置以及所述过热器参数采集装置电性连接，用于接收所述多个锅炉测试传感器的参数，以进行所述锅炉的正平衡测试法和反平衡测试法，以及接收所述多个过热器测试传感器的参数，以进行所述过热器的火商分析。

可选地，所述锅炉参数采集装置用以根据所述多个锅炉测试传感器的检测参数得到锅炉能效测试参数，所述锅炉能效测试参数包括主蒸汽输出热量、辅助蒸汽输出热量、排污输出热量、燃料输入热量、排烟热损失、气体未完全热损失、固体未完全热损失、散热损失以及灰渣物理热损失。

可选地，所述多个锅炉测试传感器包括进水压力传感器、进水温度传感器、减温水压力传感器、减温水温度传感器、减温水流量传感器、辅助蒸汽温度传感器、辅助蒸汽压力传感器、辅助蒸汽流量传感器、主蒸汽压力传感器、主蒸汽温度传感器、主蒸汽流量传感器、烟气温度传感器、烟气成分测试传感器、炉渣出口温度传感器以及燃料流量传感器。

可选地，所述过热器参数采集装置用以根据所述多个过热器测试传感器的检测参数得到过热器火商分析参数，所述过热器火商分析参数包括过热器介质质量流量、过热器介质入口温度、过热器高温烟气侧温度、过热器低温烟气侧温度以及测量烟气流速。

可选地，所述多个过热器测试传感器包括过热器进口温度传感器、过热器出口温度传感器、过热器烟道进口温度传感器、过热器烟道出口温度传感器、过热器出口蒸汽流量传感器。

本发明还提出所述锅炉测试分析集成设备的测试方法，包括正平衡测试法、反平衡测试法以及火商分析法。

可选地，所述正平衡测试法包括以下步骤：

接收通过所述锅炉参数采集装置采集的进水参数、减温水参数、辅助蒸汽参数、蒸汽参数、所述锅炉的烟囱的烟气参数、以及所述锅炉的燃料输入装置的燃料参数；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算蒸汽输出热量、辅助蒸汽输出热量、排污输出热量、燃料输入热量，并得到锅炉正平衡效率；

其中，锅炉正平衡效率的计算公式为：

式中，η₁为锅炉正平衡效率，Q₁为工质带走的有效热量，Q_r为每千克固定、液体燃料或每标准立方米气体燃料的热量；

工质带走的有效热量的计算公式为：

式中，B为燃料消耗量，D_gq为主蒸汽流量，h_gq为主蒸汽焓，h_gs为给水焓，kJ/kg，Dˊ_zq为再热器入口蒸汽流量，hˊ_zq为再热器进口蒸汽焓，h〞_zq为再热器出口蒸汽焓，D_zj为再热器减温水流量，D_gj为过热器减温水流量，h_zj为减温水焓，D_bq为辅助蒸汽质量流量，h_bs、h_bq为饱和水和饱和蒸汽焓，D_ps为排污水质量流量；

每千克固定、液体燃料或每标准立方米气体燃料的热量的计算公式为：

Q_r＝Q_net,ar+Q_ex

式中，Q_net,ar为燃料的收到基低位发热量，Q_ex为进入系统边界的外部热量。

可选地，所述反平衡测试法包括以下步骤：

接收经过化验分析的燃料的分析结果，所述分析结果包括燃料热值、燃料元素分析、燃料工业分析、飞灰可燃物的含量、炉渣可燃物含量；

接收通过所述锅炉参数采集装置采集的烟气参数，分析烟气中的一氧化碳、二氧化碳、氧含量百分比，根据所述锅炉参数采集装置采集的参数分析并计算灰渣物理热损失；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失，并得到锅炉反平衡效率；

其中，锅炉反平衡效率的计算公式为：

η₂＝100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)

式中，η₂为锅炉反平衡效率，q₂为排烟损失，q₃为气体未完全燃烧热损失，q₄为固体未完全燃烧热损失，q₅为散热损失，q₆为灰渣物理热损失。

可选地，所述火商分析法包括以下步骤：

接收通过所述过热器参数采集装置采集的参数；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算烟气质量流量、进口温度、出口温度以及过热器蒸汽质量流量，并计算得到火商产；

其中，火商产的计算公式为：

式中，m_h为烟气质量流量，c_p为比热容，T_h1进口温度，T_h2为出口温度，m_c为过热蒸汽质量流量，T_c1为过热蒸汽进口温度，T_c2为过热蒸汽出口温度。

本发明的技术方案中，锅炉测试分析集成设备集成了多个性能指标测试，用于对锅炉进行正平衡测试、反平衡测试以及火商分析，进而对锅炉的能效进行测试分析，能准确可靠地实时判定锅炉的运行状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的锅炉测试分析集成设备的一实施例的原理示意图；

图2为图1的锅炉测试分析集成设备的结构示意图；

图3为本发明提供的锅炉测试分析集成设备的测试方法的正平衡测试的流程示意图；

图4为本发明提供的锅炉测试分析集成设备的测试方法的反平衡测试的流程示意图；

图5为本发明提供的锅炉测试分析集成设备的测试方法的火商分析的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1和图2，为本发明提出的锅炉测试分析集成设备的一实施例，本实施例中，所述锅炉测试分析集成设备包括锅炉参数采集装置、过热器参数采集装置以及工控机，锅炉参数采集装置包括安装于锅炉的多个锅炉测试传感器，多个锅炉测试传感器用以分别检测锅炉的进水参数、减温水参数、辅助蒸汽参数、主蒸汽参数、锅炉的烟囱9的烟气参数、以及锅炉的燃料输入装置的燃料参数，过热器参数采集装置包括安装于过热器的多个过热器测试传感器，多个过热器测试传感器用以分别检测过热器的进口工质参数和过热器的出口工质参数，工控机与锅炉参数采集装置以及过热器参数采集装置电性连接，用于接收多个锅炉测试传感器的参数，以进行锅炉的正平衡测试法和反平衡测试法，以及接收多个过热器测试传感器的参数，以进行过热器的火商分析。

本实施例的锅炉测试分析集成设备集成了多个性能指标测试，用于对锅炉进行正平衡测试、反平衡测试以及火商分析，进而对锅炉的能效进行测试分析，能准确可靠地实时判定锅炉的运行状态。

进一步地，锅炉参数采集装置用以根据多个锅炉测试传感器的检测参数得到锅炉能效测试参数，锅炉能效测试参数包括主蒸汽输出热量、辅助蒸汽输出热量、排污输出热量、燃料输入热量、排烟热损失、气体未完全热损失、固体未完全热损失、散热损失以及灰渣物理热损失。

进一步地，多个锅炉测试传感器包括进水压力传感器、进水温度传感器、减温水压力传感器、减温水温度传感器、减温水流量传感器、辅助蒸汽温度传感器、辅助蒸汽压力传感器、辅助蒸汽流量传感器、主蒸汽压力传感器、主蒸汽温度传感器、主蒸汽流量传感器、烟气温度传感器、烟气成分测试传感器、炉渣出口温度传感器以及燃料流量传感器。

进一步地，过热器参数采集装置用以根据多个过热器测试传感器的检测参数得到过热器火商分析参数，过热器火商分析参数包括过热器介质质量流量、过热器介质入口温度、过热器高温烟气侧温度、过热器低温烟气侧温度以及测量烟气流速。

请参阅图2，本实施例中，锅炉参数采集装置包括多个多个锅炉测试传感器，集成了多个测试指标参数，具体地，进水压力传感器和进水温度传感器安装于进水管61，进水管61上还安装有进水流量传感器，减温水压力传感器、减温水温度传感器和减温水流量传感器安装于减温水管52，辅助蒸汽温度传感器、辅助蒸汽压力传感器和辅助蒸汽流量传感器安装于辅助蒸汽管11，主蒸汽压力传感器、主蒸汽流量传感器和主蒸汽温度传感器安装于主蒸汽管411，烟气温度传感器、烟气成分测试传感器安装于除尘器进气管81，除尘器进气管81上还安装有烟气流速传感器，炉渣出口温度传感器安装于位于燃烧器3下部的管路，燃料流量传感器安装于燃烧器3，进一步地，本实施例中，还设有安装于排污管12的排污水温度传感器、排污水流量传感器、排污水压力传感器以及安装于鼓风管73的环境及湿度温度传感器。

进一步地，多个过热器测试传感器包括过热器进口温度传感器、过热器出口温度传感器、过热器烟道进口温度传感器、过热器烟道出口温度传感器、过热器出口蒸汽流量传感器。

请参阅图2，本实施例中，过热器包括高温过热器和低温过热器42，而过热器出口温度传感器、过热器烟道出口温度传感器、过热器出口蒸汽流量传感器安装于低温过热器出口管421，过热器烟道进口温度传感器安装于低温过热器进口管422。

本实施例中，低温过热器42将从锅筒1过来的蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度，高温过热器41将从低温过热器42过来的过热蒸汽进一步加热至过热温度，主蒸汽在汽轮机高压缸作功后，高温再热器5将从汽轮机中出来的蒸汽送到再热器中再加热以提高温度，然后送入汽轮机中压缸继续膨胀作功，省煤器6安装于锅炉尾部烟道下部，用于回收所排烟的余热的一种装置，将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，空气预热器71将进入锅炉前的空气预热到一定温度，用于提高锅炉的热交换性能，降低锅炉的能量消耗。

本发明是集成了低温过热器42和锅炉能效的各项性能测试，具有很高的集成度。

请参阅图3-图5，为本发明提出的锅炉测试分析集成设备的测试方法，该测试方法包括正平衡测试法、反平衡测试法以及火商分析法。

进一步地，请参阅图3，所述正平衡测试法包括以下步骤：

接收通过所述锅炉参数采集装置采集的进水参数、减温水参数、辅助蒸汽参数、蒸汽参数、所述锅炉的烟囱9的烟气参数、以及所述锅炉的燃料输入装置的燃料参数；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算蒸汽输出热量、辅助蒸汽输出热量、排污输出热量、燃料输入热量，并得到锅炉正平衡效率；

其中，锅炉正平衡效率的计算方法为输入-输出热量法，即通过计算每千克(标准立方米)燃料的电站锅炉输出输入热量之比，锅炉正平衡效率的计算公式为：

式中，η₁为锅炉正平衡效率，Q₁为工质带走的有效热量，即输出热量，Q_r为每千克固定、液体燃料或每标准立方米气体燃料的热量，即输入热量；

锅炉的输出热量包括：过热蒸汽带走的热量、再热蒸汽带走的热量、辅助用汽带走的热量、排污水带走的热量以及冷渣水带走的热量，具体地，工质带走的有效热量的计算公式为：

式中，B为燃料消耗量，D_gq为主蒸汽流量，h_gq为主蒸汽焓，h_gs为给水焓，kJ/kg，Dˊ_zq为再热器入口蒸汽流量，hˊ_zq为再热器进口蒸汽焓，h〞_zq为再热器出口蒸汽焓，D_zj为再热器减温水流量，D_gj为过热器减温水流量，h_zj为减温水焓，D_bq为辅助蒸汽质量流量，h_bs、h_bq为饱和水和饱和蒸汽焓，D_ps为排污水质量流量；

锅炉的输入热量包括：燃料输入系统的燃料燃烧释放热量、燃料物理显热、脱硫剂物理显热、进入系统边界空气带入热量、辅助设备带入热量以及燃油雾化蒸汽带入热量，具体地，每千克固定、液体燃料或每标准立方米气体燃料的热量的计算公式为：

Q_r＝Q_net,ar+Q_ex

式中，Q_net,ar为燃料的收到基低位发热量，Q_ex为进入系统边界的外部热量。

进一步地，请参阅图4，所述反平衡测试法包括以下步骤：

接收经过化验分析的燃料的分析结果，所述分析结果包括燃料热值、燃料工业分析、燃料元素分析、飞灰可燃物的含量、炉渣可燃物含量；

接收通过所述锅炉参数采集装置采集的烟气参数，所述烟气参数包括排烟温度，以及烟气中的一氧化碳、二氧化碳、氧含量百分比，根据所述锅炉参数采集装置采集的参数分析并计算灰渣物理热损失；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失，并得到锅炉反平衡效率；

其中，锅炉反平衡效率的计算公式为：

η₂＝100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)

式中，η₂为锅炉反平衡效率，q₂为排烟损失，q₃为气体未完全燃烧热损失，q₄为固体未完全燃烧热损失，q₅为散热损失，q₆为灰渣物理热损失。

进一步地，请参阅图5，所述火商分析法包括以下步骤：

接收通过所述过热器参数采集装置采集的参数；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算烟气质量流量、进口温度、出口温度以及过热器蒸汽质量流量，并计算得到火商产；

其中，火商产的计算公式为：

式中，m_h为烟气质量流量，c_p为比热容，T_h1进口温度，T_h2为出口温度，m_c为过热蒸汽质量流量，T_c1为过热蒸汽进口温度，T_c2为过热蒸汽出口温度。

火商产是应用于过热器表示热力性能完善程度的评价指标，其值越大表明过热器热力不可逆性高，有效能损失越大。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种锅炉测试分析集成设备，其特征在于，包括：

锅炉参数采集装置，包括安装于所述锅炉的多个锅炉测试传感器，所述多个锅炉测试传感器用以分别检测所述锅炉的进水参数、减温水参数、辅助蒸汽参数、主蒸汽参数、所述锅炉的烟囱的烟气参数、以及所述锅炉的燃料输入装置的燃料参数；

过热器参数采集装置，包括安装于所述过热器的多个过热器测试传感器，所述多个过热器测试传感器用以分别检测所述过热器的进口工质参数和所述过热器的出口工质参数；以及，

工控机，与所述锅炉参数采集装置以及所述过热器参数采集装置电性连接，用于接收所述多个锅炉测试传感器的参数，以进行所述锅炉的正平衡测试法和反平衡测试法，以及接收所述多个过热器测试传感器的参数，以进行所述过热器的火商分析。

2.如权利要求1所述的锅炉测试分析集成设备，其特征在于，所述锅炉参数采集装置用以根据所述多个锅炉测试传感器的检测参数得到锅炉能效测试参数，所述锅炉能效测试参数包括主蒸汽输出热量、辅助蒸汽输出热量、排污输出热量、燃料输入热量、排烟热损失、气体未完全热损失、固体未完全热损失、散热损失以及灰渣物理热损失。

3.如权利要求2所述的锅炉测试分析集成设备，其特征在于，所述多个锅炉测试传感器包括进水压力传感器、进水温度传感器、减温水压力传感器、减温水温度传感器、减温水流量传感器、辅助蒸汽温度传感器、辅助蒸汽压力传感器、辅助蒸汽流量传感器、主蒸汽压力传感器、主蒸汽温度传感器、主蒸汽流量传感器、烟气温度传感器、烟气成分测试传感器、炉渣出口温度传感器以及燃料流量传感器。

4.如权利要求1所述的锅炉测试分析集成设备，其特征在于，所述过热器参数采集装置用以根据所述多个过热器测试传感器的检测参数得到过热器火商分析参数，所述过热器火商分析参数包括过热器介质质量流量、过热器介质入口温度、过热器高温烟气侧温度、过热器低温烟气侧温度以及测量烟气流速。

5.如权利要求4所述的锅炉测试分析集成设备，其特征在于，所述多个过热器测试传感器包括过热器进口温度传感器、过热器出口温度传感器、过热器烟道进口温度传感器、过热器烟道出口温度传感器、过热器出口蒸汽流量传感器。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的锅炉测试分析集成设备的测试方法，其特征在于，包括正平衡测试法、反平衡测试法以及火商分析法。

7.如权利要求6所述的锅炉测试分析集成设备的测试方法，其特征在于，所述正平衡测试法包括以下步骤：

接收通过所述锅炉参数采集装置采集的进水参数、减温水参数、辅助蒸汽参数、蒸汽参数、所述锅炉的烟囱的烟气参数、以及所述锅炉的燃料输入装置的燃料参数；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算蒸汽输出热量、辅助蒸汽输出热量、排污输出热量、燃料输入热量，并得到锅炉正平衡效率；

其中，锅炉正平衡效率的计算公式为：

式中，η₁为锅炉正平衡效率，Q₁为工质带走的有效热量，Q_r为每千克固定、液体燃料或每标准立方米气体燃料的热量；

工质带走的有效热量的计算公式为：

式中，B为燃料消耗量，D_gq为主蒸汽流量，h_gq为主蒸汽焓，h_gs为给水焓，kJ/kg，Dˊ_zq为再热器入口蒸汽流量，hˊ_zq为再热器进口蒸汽焓，h〞_zq为再热器出口蒸汽焓，D_zj为再热器减温水流量，D_gj为过热器减温水流量，h_zj为减温水焓，D_bq为辅助蒸汽质量流量，h_bs、h_bq为饱和水和饱和蒸汽焓，D_ps为排污水质量流量；

每千克固定、液体燃料或每标准立方米气体燃料的热量的计算公式为：

Q_r＝Q_net,ar+Q_ex

式中，Q_net,ar为燃料的收到基低位发热量，Q_ex为进入系统边界的外部热量。

8.如权利要求6所述的锅炉测试分析集成设备的测试方法，其特征在于，所述反平衡测试法包括以下步骤：

接收经过化验分析的燃料的分析结果，所述分析结果包括燃料热值、燃料工业分析、燃料元素分析、飞灰可燃物的含量、炉渣可燃物含量；

接收通过所述锅炉参数采集装置采集的烟气参数，分析烟气中的一氧化碳、二氧化碳、氧含量百分比，根据所述锅炉参数采集装置采集的参数分析并计算灰渣物理热损失；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失，并得到锅炉反平衡效率；

其中，锅炉反平衡效率的计算公式为：

η₂＝100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)

式中，η₂为锅炉反平衡效率，q₂为排烟损失，q₃为气体未完全燃烧热损失，q₄为固体未完全燃烧热损失，q₅为散热损失，q₆为灰渣物理热损失。

9.如权利要求6所述的锅炉测试分析集成设备的测试方法，其特征在于，所述火商分析法包括以下步骤：

接收通过所述过热器参数采集装置采集的参数；

等待锅炉运行状态稳定后，根据上述参数计算烟气质量流量、进口温度、出口温度以及过热器蒸汽质量流量，并计算得到火商产；

其中，火商产的计算公式为：

式中，m_h为烟气质量流量，c_p为比热容，T_h1进口温度，T_h2为出口温度，m_c为过热蒸汽质量流量，T_c1为过热蒸汽进口温度，T_c2为过热蒸汽出口温度。