CN115388415B - 一种锅炉高温区域的吹灰系统及方法 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
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Abstract
本发明涉及电站锅炉运行优化技术领域，特别涉及一种锅炉高温区域的吹灰系统及方法，主要包括：历史数据模块、实时数据模块、壁温和减温水判断模块、积灰判断模块和主汽温度优化模块来进行不同受热面吹灰时机判断，并形成高温区域的整体吹灰操作策略。本发明不仅关注单个受热面的积灰程度，还考虑了吹灰操作对于锅炉高温区域的整体影响，引入了壁温和减温水作为判定标准的重要因素，选择工质、烟气期望温差作为评价积灰程度的指标，能够确保吹灰操作更加全面且适用于实际运行。
Description
技术领域
本发明涉及电站锅炉运行优化技术领域，特别涉及一种锅炉高温区域的吹灰系统及方法。
背景技术
锅炉的高温区域包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器，一方面该区域的沉积灰粒易在高温下形成熔融性结渣，会严重影响受热面的传热性能，从而导致蒸汽品质下降；另一方面高温区域的受热面需要考虑壁温超温的风险，以确保机组的安全运行。
现今锅炉采用吹灰器进行受热面的清灰工作，由于缺乏受热面的积灰结渣程度的直观监测数据，因而运行人员无法判断各个受热面的吹灰时机以及无法形成锅炉整体的吹灰方案。目前，运行人员通常通过热平衡原理计算出一个能间接反映受热面积灰结渣程度的清洁因子或污染率，来协助运行人员判断受热面的灰污染程度，从而制定合理的吹灰操作方案，但由于清洁因子或污染率针对的是单个受热面，因此忽略了吹灰操作对于其他受热面乃至整体锅炉的影响，该影响在高温区域尤为明显，其具体的影响为：1、积灰结渣相当于换热热阻，进行吹灰操作会引起受热面的壁温升高，如果壁温温升超过了减温水调节的范围，必然会引发受热面壁温超温，严重时可能导致爆管等危险情况；2、当进行某个受热面的吹灰操作时，该受热面的换热性能提高，出口蒸汽温度上升，同时该受热面出口烟气温度必然降低，从而导致烟气下游的受热面传热性能下降，不同受热面吹灰操作对整个高温区域的烟温和汽温的作用既可以用于维持主、再热蒸汽温度，又可以用于调节高温区域的受热面壁温，保证锅炉运行安全。
发明内容
本发明提供一种锅炉高温区域的吹灰系统及方法，用以解决现有技术中由于忽略各个受热面吹灰操作的相互影响而无法形成锅炉整体性吹灰方案的缺陷，实现锅炉高温区域受热面的全局性吹灰操作，为运行人员提供实时吹灰指导。
本发明提供一种锅炉高温区域的吹灰系统，包括：
历史数据模块，用于采集高温区域受热面的历史运行数据，并计算各受热面的历史工质期望温升值，确定各受热面的工质期望温升临界值，其中，所述历史数据模块计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
实时数据模块，用于采集高温区域受热面的实时运行数据，并计算各受热面的实时工质期望温升值，其中计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器，以及计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值；
壁温和减温水判断模块，根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作；
积灰判断模块，根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作；
主汽温度优化模块，根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作。
在一种可能的实施方式中，所述历史数据模块和所述实时数据模块中用于计算各受热面的工质期望温升值，其具体计算公式如下：
式中：表示工质期望温升值，单位为ºC；
表示受热面出口的工质理想温度值，单位为ºC；
表示受热面出口的工质实际温度值，单位为ºC；
所述历史数据模块用于确定各受热面的工质期望温升临界值，具体为：
统计各受热面运行历史中未进行吹灰操作超过6h的吹灰前一时刻所对应的工质期望温升值，求解其平均值作为工质期望温升临界值。
在一种可能的实施方式中，所述实时数据模块用于计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值，其具体计算公式如下：
式中：表示受热面的烟气期望温降值，单位为K；
表示受热面出口的烟气实际温度值，单位为K；
表示受热面出口的烟气理想温度值，单位为K。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件A为：高温区域受热面的实际壁温与临界壁温的差值小于等于20℃、入口减温水阀门开度不小于60%，且未有其它受热面正进行吹灰操作，其中，所述壁温和减温水判断模块进行判断的受热面包括屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
其中，当触发条件A的受热面为屏式过热器、或包含屏式过热器的多个受热面时，则进行炉膛吹灰操作，炉膛吹灰器逆烟气流程逐层开启直到所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A的受热面为高温过热器、或高温过热器和高温再热器同时触发时，则进行屏式过热器吹灰操作，若屏式过热器吹完后仍有受热面触发条件A则再逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A的受热面为高温再热器时，则对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较高者进行吹灰，若高温再热器仍触发条件A则再对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较低者进行吹灰，若还是触发条件A则逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件B为：高温区域受热面的工质期望温升值大于临界值，且未有其它受热面正在进行吹灰操作，所述积灰判断模块进行判断的受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
触发吹灰条件B的吹灰操作为：对触发条件B的受热面进行吹灰，若有所述积灰判断模块进行判断的多个受热面同时触发条件B则吹扫工质期望温升值较大者，直至受热面不再触发条件B为止。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件C为：在负荷不小于75%时，受热面入口减温水阀门开度小于10%、已经超过6h未进行吹灰操作且同时间并未有其他受热面正在吹灰，所述主汽温度优化模块进行判断的受热面包括屏式过热器和高温过热器；
触发吹灰条件C的吹灰器动作为：对触发条件C的过热器进行吹灰操作，若有主汽温度优化模块进行判断的多个过热器触发条件C则吹扫工质期望温升值较大者，直至该过热器区域吹灰器吹扫完一遍即停止。
本发明还提供一种锅炉高温区域的吹灰方法，包括以下步骤：
采集高温区域受热面的历史运行数据，并计算各受热面的历史工质期望温升值，确定各受热面的工质期望温升临界值，其中，该步骤计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
采集高温区域受热面的实时运行数据，并计算各受热面的实时工质期望温升值，其中计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器，以及计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值；
壁温和减温水判断步骤，根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作；
积灰判断步骤，根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作；
主汽温度优化步骤，根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件A为：高温区域受热面的实际壁温与临界壁温的差值小于等于20℃、入口减温水阀门开度不小于60%，且未有其它受热面正进行吹灰操作，其中，所述壁温和减温水判断步骤进行判断的受热面包括屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
其中，当触发条件A的受热面为屏式过热器、或包含屏式过热器的多个受热面时，则进行炉膛吹灰操作，炉膛吹灰器逆烟气流程逐层开启直到所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A为高温过热器、或高温过热器和高温再热器同时触发时，则进行屏式过热器吹灰操作，若屏式过热器吹完后仍有受热面触发条件A则再逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A的受热面为高温再热器时，则对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较高者进行吹灰，若高温再热器仍触发条件A则再对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较低者进行吹灰，若还是触发条件A则逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件B为：高温区域受热面的工质期望温升值大于临界值，且未有其它受热面正在进行吹灰操作，所述积灰判断步骤进行判断的受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
触发吹灰条件B的吹灰操作为：对触发条件B的受热面进行吹灰，若所述积灰判断步骤进行判断的多个受热面同时触发条件B则吹扫工质期望温升值较大者，直至受热面不再触发条件B为止。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件C为：在负荷不小于75%时，受热面入口减温水阀门开度小于10%、已经超过6h未进行吹灰操作且同时间并未有其他受热面正在吹灰，所述主汽温度优化步骤进行判断的受热面包括屏式过热器和高温过热器；
触发吹灰条件C的吹灰器动作为：对触发条件C的过热器进行吹灰操作，若所述主汽温度优化步骤进行判断的多个受热面同时触发条件C则吹扫工质期望温升值较大者，直至该过热器区域吹灰器吹扫完一遍即停止。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明提供的吹灰系统和方法不仅关注单个受热面的积灰程度，并且考虑了吹灰操作对于锅炉高温区域的整体影响，能够确保吹灰操作方案更加全面且适用于实际运行；
2、本发明引入了壁温和减温水作为判定标准的重要因素，既能使吹灰器的选择更具针对性和有效性，避免吹灰蒸汽的浪费，又能保证受热面的运行安全，防止吹灰时受热面壁温超温；
3、本发明选择工质、烟气期望温差作为评价积灰程度的指标，相比于传统方法定义的清洁因子或者污染率，对于锅炉运行和操作人员来说更加直观且易于接受。
4、本发明提供的吹灰系统和方法并不需要增加额外锅炉测点，节省了电厂的设备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。
图1是本发明提供的锅炉受热面及减温水布置的结构示意图；
图2是本发明提供的一种锅炉高温区域的吹灰系统的结构示意图之一；
图3是本发明一种锅炉高温区域的吹灰系统的结构示意图之二；
图4是本发明提供的一种锅炉高温区域的吹灰方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。
需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施说明选取一台650MW的超临界Π型锅炉的高温区域，包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器，受热面布置如图1所示。
实施例1：具体情况如下：
如图2和图3所示，本发明中的一种锅炉高温区域的吹灰系统，包括：历史数据模块、实时数据模块、壁温和减温水判断模块、积灰判断模块和主汽温度优化模块。
其中历史数据模块，用于采集高温区域受热面的历史运行数据，并计算各受热面的历史工质期望温升值，确定各受热面的工质期望温升临界值，其中，所述历史数据模块计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器。
进一步，工质期望温升代表假若进行吹灰后受热面出口的工质温度上升数值，该参数越大则表示受热面积灰越严重，越小则表示受热面积灰程度越小。
其中，计算各受热面的工质期望温升值，具体方法如下：
1、理想状态吸热和放热方程，具体包括：
（1）所有受热面工质侧的理想状态吸热方程为：
式中，表示受热面的理想吸热量，单位为kW；
表示受热面的实际工质流量，单位为kg/s；
表示为受热面出口的工质理想焓值，单位为kJ/kg；
表示为受热面进口的工质理想焓值，单位为kJ/kg；
（2）屏式过热器、高温过热器和高温再热器烟气侧理想状态放热方程为：
式中，表示半辐射受热面的理想吸热量，单位为kW；
表示计算燃烧量，单位为kg/s；
表示保热系数；
表示半辐射受热面进口的烟气实际焓值，单位为kJ/kg；
表示半辐射受热面出口的烟气理想焓值，单位为kJ/kg；
表示受热面漏风系数；
表示漏入空气焓，单位为kJ/kg；
（3）炉膛烟气侧理想状态放热方程为：
式中，表示炉膛受热面的理想吸热量，单位为kW；
表示计算燃烧量，单位为kg/s；
表示保热系数；
表示单位燃烧炉内有效热，单位为kJ/kg；
表示炉膛出口的烟气理想焓值，单位为kJ/kg。
2、理想状态整体换热方程，具体包括：
（1）炉膛的理想状态整体换热方程为：
式中，表示理想水冷壁热有效系数；
表示为玻尔兹曼常数；
表示炉膛黑度；
表示为炉膛火焰平均温度，其中M为火焰相对中心；/>为炉膛实际出口烟温，单位为K；/>为炉膛理论燃烧温度，单位为K；
表示炉膛受热面传热面积，单位为m2。
（2）屏式过热器、高温过热器和高温再热器的理想状态整体换热方程为：
式中，表示半辐射受热面烟气侧放热系数，单位为kW/(m2∙K)；
表示半辐射受热面辐射和对流吸热量的比值；
表示半辐射受热面工质侧吸热系数，单位为kW/(m2∙K)；
表示半辐射受热面传热面积，单位为m2；
表示半辐射受热面传热温差，单位为K ；
表示半辐射受热面吸收炉膛出口辐射量的比例；
为炉膛出口受热面获取炉膛直接辐射热有效系数；
表示炉膛黑度；
表示为玻尔兹曼常数；
为炉膛出口烟窗截面积，单位为m2。
联合上述理想状态下的吸、放热和整体换热方程，通过迭代计算即可求解出受热面出口工质理想温度和出口烟气理想温度/>，最后计算各受热面的工质期望温升值，具体公式如下：
式中：表示工质期望温升值，单位为ºC；
表示受热面出口的工质理想温度值，单位为ºC；
表示受热面出口的工质实际温度值，单位为ºC；
计算各受热面的工质期望温升临界值，具体包括：
统计各受热面运行历史中未进行吹灰操作超过6h的吹灰前一时刻所对应的工质期望温升值，求解其平均值作为临界值。其中，工质期望温升的临界值为：炉膛67.5ºC、屏式过热器35.5ºC、高温过热器43ºC、高温再热器32ºC，之后，进入实时数据模块。
实时数据模块用于采集高温区域受热面的实时运行数据，并计算各受热面的实时工质期望温升值，其中计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器，以及计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值。
进一步，计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值，具体公式如下：
式中：表示受热面的烟气期望温降值，单位为K；
表示受热面出口的烟气实际温度值，单位为K；
表示受热面出口的烟气理想温度值，单位为K。
其中，根据历史数据模块中的工质期望温升计算公式，采用历史数据模块中的计算方式，但是输入的参数为实时运行参数，计算炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器的实时工质期望温升：炉膛42.3ºC、屏式过热器39.4ºC、高温过热器41.7ºC、高温再热器18.1ºC；计算的烟气期望温降为屏式过热器49.5ºC、高温过热器53.1ºC，之后，进入壁温和减温水判断模块。
壁温和减温水判断模块，根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作。
具体的，设定触发吹灰条件A为：高温区域受热面的实际壁温与临界壁温的差值小于等于20℃、入口减温水阀门开度不小于60%，且未有其它受热面正进行吹灰操作，其中，所述壁温和减温水判断模块进行判断的受热面包括屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
其中，当触发条件A的受热面为屏式过热器、或包含屏式过热器的多个受热面时，则进行炉膛吹灰操作，炉膛吹灰器逆烟气流程逐层开启直到所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A为高温过热器、或高温过热器和高温再热器同时触发时，则进行屏式过热器吹灰操作，若屏式过热器吹完后仍有受热面触发条件A则再逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A的受热面为高温再热器时，则对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较高者进行吹灰，若高温再热器仍触发条件A则再对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较低者进行吹灰，若还是触发条件A则逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止。
根据实际情况，屏式过热器和高温再热器的实际壁温与临界壁温差值都大于20ºC，而高温过热器的部分区域壁温已经超过581ºC，与高温过热器壁温升临界值600ºC差值小于20ºC，但是高温过热器的入口减温水阀门开度仅为33.7%，说明减温水仍有较大的调温空间，所以并未触发吹灰条件A。因此，没有受热面触发吹灰条件A，进入积灰情况判断模块。
积灰判断模块，根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作。
具体的，设定触发吹灰条件B为：高温区域受热面的工质期望温升值大于临界值，且未有其它受热面正在进行吹灰操作，所述积灰判断模块进行判断的受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
触发吹灰条件B的吹灰操作为：对触发条件B的受热面进行吹灰，若所述积灰判断模块进行判断的多个受热面同时触发条件B则吹扫工质期望温升值较大者，直至受热面不再触发条件B为止。
根据上述历史数据模块和实时数据模块计算的结果，屏式过热器的工质期望温升超过了临界值，即39.4ºC>35.5ºC，并且此时高温区域并未有其他受热面正在吹灰，触发吹灰条件B，因此对屏式过热器进行吹灰操作。从该积灰判断模块结果结合前一壁温和减温水判断模块可推测出是由于屏式过热器积灰严重从而出口烟温较大，导致高温过热器壁温过高，该推测能够进一步证明本发明所制定吹灰策略的全面性。继续，进入主汽温度优化模块。
主汽温度优化模块，根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作。
具体地，设定触发吹灰条件C为：在负荷不小于75%时，受热面入口减温水阀门开度小于10%、已经超过6h未进行吹灰操作且同时间并未有其他受热面正在吹灰，所述主汽温度优化模块进行判断的受热面包括屏式过热器和高温过热器；
触发吹灰条件C的吹灰器动作为：对触发条件C的过热器进行吹灰操作，若所述主汽温度优化模块进行判断的多个受热面同时触发条件C则吹扫工质期望温升值较大者，直至该过热器区域吹灰器吹扫完一遍即停止。
根据实际情况分析，此时负荷为635MW超过75%负荷，没有过热器的入口减温水阀门开度低于10%，并且积灰判断模块已经给出对屏式过热器进行吹灰的指令，优先于主汽温度优化模块，所以并不触发吹灰条件C，不进行吹灰操作。返回实时数据模块进行下一次计算。
实施例2：具体情况如下：
仍采用实施例1的650MW的超临界Π型锅炉的高温区域作为分析对象，具体情况如下：
历史数据模块中由于分析对象相同，所采用的计算方式也相同，因此工质期望温升的临界值计算结果完全相同：炉膛67.5ºC、屏式过热器35.5ºC、高温过热器43ºC、高温再热器32ºC。计算完成之后，进入实时数据模块。
实时数据模块中根据本发明内容中的工质期望温升计算公式，计算炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器的实时工质期望温升为：炉膛40.1C、屏式过热器29.4ºC、高温过热器31.3ºC、高温再热器19.9ºC；计算的烟气期望温降为屏式过热器41.2ºC、高温过热器42.8ºC，计算完成之后，进入继续进入壁温和减温水判断模块。
壁温和减温水判断模块中，根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作。
具体的，设定触发吹灰条件A为：高温区域受热面的实际壁温与临界壁温的差值小于等于20℃、入口减温水阀门开度不小于60%，且未有其它受热面正进行吹灰操作，其中，所述壁温和减温水判断模块进行判断的受热面包括屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
其中，当触发条件A的受热面为屏式过热器、或包含屏式过热器的多个受热面时，则进行炉膛吹灰操作，炉膛吹灰器逆烟气流程逐层开启直到所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A为高温过热器、或高温过热器和高温再热器同时触发时，则进行屏式过热器吹灰操作，若屏式过热器吹完后仍有受热面触发条件A则再逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A受热面为高温再热器时，则对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较高者进行吹灰，若高温再热器仍触发条件A则再对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较低者进行吹灰，若还是触发条件A则逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止。
根据实际情况为所有受热面的实际壁温与临界壁温差值都大于20ºC，因此没有受热面触发吹灰条件A，进入积灰情况判断模块。
积灰判断模块，根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作。
具体的，设定触发吹灰条件B为：高温区域受热面的工质期望温升值大于临界值，且未有其它受热面正在进行吹灰操作，所述积灰判断模块进行判断的受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
触发吹灰条件B的吹灰操作为：对触发条件B的受热面进行吹灰，若所述积灰判断模块进行判断的多个受热面同时触发条件B则吹扫工质期望温升值较大者，直至受热面不再触发条件B为止。
根据历史数据模块和实时数据模块计算的结果，没有受热面触发吹灰条件B，因此不进行吹灰操作，进入主汽温度优化模块。
主汽温度优化模块，根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作。
具体地，设定触发吹灰条件C为：在负荷不小于75%时，受热面入口减温水阀门开度小于10%、已经超过6h未进行吹灰操作且同时间并未有其他受热面正在吹灰，所述主汽温度优化模块进行判断的受热面包括屏式过热器和高温过热器；
触发吹灰条件C的吹灰器动作为：对触发条件C的过热器进行吹灰操作，若所述主汽温度优化模块进行判断的多个受热面同时触发条件C则吹扫工质期望温升值较大者，直至该过热器区域吹灰器吹扫完一遍即停止。
根据实际情况分析，此时负荷为595MW超过75%负荷，高温过热器入口减温水阀门开度为9%，且已经12h未进行吹灰操作，触发吹灰条件C，因此进行高温过热器的吹灰操作。返回实时数据模块进行下一次计算。
本发明通过历史数据模块、实时数据模块、壁温和减温水判断模块、积灰判断模块和主汽温度优化模块来进行不同受热面吹灰时机判断，并形成高温区域的整体吹灰操作策略。该系统不仅关注单个受热面的积灰程度，还考虑了吹灰操作对于锅炉高温区域的整体影响，引入了壁温和减温水作为判定标准的重要因素，选择工质、烟气期望温差作为评价积灰程度的指标，能够确保制定的策略更加全面且符合实际运行。
下面参考图4详细描述，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种锅炉高温区域的吹灰方法的第一实施例。
如图4所示，本实施例主要包括以下步骤：
S100、采集高温区域受热面的历史运行数据，并计算各受热面的历史工质期望温升值，确定各受热面的工质期望温升临界值，其中，计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
S200、采集高温区域受热面的实时运行数据，并计算各受热面的实时工质期望温升值，其中计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器，以及计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值；
S300、壁温和减温水判断步骤，根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作；
S400、积灰判断步骤，根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作；
S500、主汽温度优化步骤，根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作。
在一种可能的实施方式中，计算各受热面的工质期望温升值，具体方法如下：
1、理想状态吸热和放热方程，具体包括：
（1）所有受热面工质侧的理想状态吸热方程为：
式中，表示受热面的理想吸热量，单位为kW；
表示受热面的实际工质流量，单位为kg/s；
表示为受热面出口的工质理想焓值，单位为kJ/kg；
表示为受热面进口的工质理想焓值，单位为kJ/kg；
（2）屏式过热器、高温过热器和高温再热器烟气侧理想状态放热方程为：
式中，表示半辐射受热面的理想吸热量，单位为kW；
表示计算燃烧量，单位为kg/s；
表示保热系数；/>
表示半辐射受热面进口的烟气实际焓值，单位为kJ/kg；
表示半辐射受热面出口的烟气理想焓值，单位为kJ/kg；
表示受热面漏风系数；
表示漏入空气焓，单位为kJ/kg；
（3）炉膛烟气侧理想状态放热方程为：
式中，表示炉膛受热面的理想吸热量，单位为kW；
表示计算燃烧量，单位为kg/s；
表示保热系数；
表示单位燃烧炉内有效热，单位为kJ/kg；
表示炉膛出口的烟气理想焓值，单位为kJ/kg。
2、理想状态整体换热方程，具体包括：
（1）炉膛的理想状态整体换热方程为：
式中，表示理想水冷壁热有效系数；
表示为玻尔兹曼常数；
表示炉膛黑度；
表示为炉膛火焰平均温度，其中M为火焰相对中心；/>为炉膛实际出口烟温，单位为K；/>为炉膛理论燃烧温度，单位为K；
表示炉膛受热面传热面积，单位为m2。
（2）屏式过热器、高温过热器和高温再热器的理想状态整体换热方程为：
式中，表示半辐射受热面烟气侧放热系数，单位为kW/(m2∙K)；
表示半辐射受热面辐射和对流吸热量的比值；
表示半辐射受热面工质侧吸热系数，单位为kW/(m2∙K)；/>
表示半辐射受热面传热面积，单位为m2；
表示半辐射受热面传热温差，单位为K ；
表示半辐射受热面吸收炉膛出口辐射量的比例；
为炉膛出口受热面获取炉膛直接辐射热有效系数；
表示炉膛黑度；
表示为玻尔兹曼常数；
为炉膛出口烟窗截面积，单位为m2。
联合上述理想状态下的吸、放热和整体换热方程，通过迭代计算即可求解出受热面出口工质理想温度和出口烟气理想温度/>，最后计算各受热面的工质期望温升值，具体公式如下：
式中：表示工质期望温升值，单位为ºC；
表示受热面出口的工质理想温度值，单位为ºC；
表示受热面出口的工质实际温度值，单位为ºC。
计算各受热面的工质期望温升临界值，具体包括：
统计各受热面运行历史中未进行吹灰操作超过6h的吹灰前一时刻所对应的工质期望温升值，求解其平均值作为临界值。
在一种可能的实施方式中，计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值，具体公式如下：
式中：表示受热面的烟气期望温降值，单位为K；
表示受热面出口的烟气实际温度值，单位为K；
表示受热面出口的烟气理想温度值，单位为K。
在一种可能的实施方式中，在步骤S300中，根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件A为：高温区域受热面的实际壁温与临界壁温的差值小于等于20℃、入口减温水阀门开度不小于60%，且未有其它受热面正进行吹灰操作，其中，所述壁温和减温水判断步骤进行判断的受热面包括屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
其中，当触发条件A的受热面为屏式过热器、或包含屏式过热器的多个受热面时，则进行炉膛吹灰操作，炉膛吹灰器逆烟气流程逐层开启直到所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A为高温过热器、或高温过热器和高温再热器同时触发时，则进行屏式过热器吹灰操作，若屏式过热器吹完后仍有受热面触发条件A则再逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A的受热面为高温再热器时，则对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较高者进行吹灰，若高温再热器仍触发条件A则再对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较低者进行吹灰，若还是触发条件A则逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止。
在一种可能的实施方式中，在步骤S400中，根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件B为：高温区域受热面的工质期望温升值大于临界值，且未有其它受热面正在进行吹灰操作，所述积灰判断步骤进行判断的受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
触发吹灰条件B的吹灰操作为：对触发条件B的受热面进行吹灰，若所述积灰判断步骤进行判断的多个受热面同时触发条件B则吹扫工质期望温升值较大者，直至受热面不再触发条件B为止。
在一种可能的实施方式中，在步骤S500中，所述根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件C为：在负荷不小于75%时，受热面入口减温水阀门开度小于10%、已经超过6h未进行吹灰操作且同时间并未有其他受热面正在吹灰，所述主汽温度优化步骤进行判断的受热面包括屏式过热器和高温过热器；
触发吹灰条件C的吹灰器动作为：对触发条件C的过热器进行吹灰操作，若所述主汽温度优化步骤进行判断的多个受热面同时触发条件C则吹扫工质期望温升值较大者，直至该过热器区域吹灰器吹扫完一遍即停止。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种锅炉高温区域的吹灰系统，其特征在于，包括：
历史数据模块，用于采集高温区域受热面的历史运行数据，并计算各受热面的历史工质期望温升值，确定各受热面的工质期望温升临界值，其中，所述历史数据模块计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
实时数据模块，用于采集高温区域受热面的实时运行数据，并计算各受热面的实时工质期望温升值，其中计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器，以及计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值；
壁温和减温水判断模块，根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作；
积灰判断模块，根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作；
主汽温度优化模块，根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作；
其中，所述历史数据模块和所述实时数据模块中用于计算各受热面的实时工质期望温升值，其具体计算公式如下：
Δtf-K＝t″1x-K-t″sj-K
式中：Δtf-K表示工质期望温升值，单位为℃；
t″1x-K表示受热面出口的工质理想温度值，单位为℃；
t″sj-K表示受热面出口的工质实际温度值，单位为℃；
所述历史数据模块用于确定各受热面的工质期望温升临界值，具体为：
统计各受热面运行历史中未进行吹灰操作超过6h的吹灰前一时刻所对应的工质期望温升值，求解其平均值作为工质期望温升临界值；
所述实时数据模块用于计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值，其具体计算公式如下：
Δθf-K＝θ″sj-K-θ″1x-K
式中：Δθf-K表示受热面的烟气期望温降值，单位为K；
θ″sj-K表示受热面出口的烟气实际温度值，单位为K；
θ″1x-K表示受热面出口的烟气理想温度值，单位为K；
所述根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件A为：高温区域受热面的实际壁温与临界壁温的差值小于等于20℃、入口减温水阀门开度不小于60％，且未有其它受热面正进行吹灰操作，其中，所述壁温和减温水判断模块进行判断的受热面包括屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
其中，当触发条件A的受热面为屏式过热器、或包含屏式过热器的多个受热面时，则进行炉膛吹灰操作，炉膛吹灰器逆烟气流程逐层开启直到所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A的受热面为高温过热器、或高温过热器和高温再热器同时触发时，则进行屏式过热器吹灰操作，若屏式过热器吹完后仍有受热面触发条件A则再逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A的受热面为高温再热器时，则对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较高者进行吹灰，若高温再热器仍触发条件A则再对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较低者进行吹灰，若还是触发条件A则逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
所述根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件B为：高温区域受热面的工质期望温升值大于临界值，且未有其它受热面正在进行吹灰操作，所述积灰判断模块进行判断的受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
触发吹灰条件B的吹灰操作为：对触发条件B的受热面进行吹灰，若所述积灰判断模块进行判断的多个受热面同时触发条件B则吹扫工质期望温升值较大者，直至受热面不再触发条件B为止；
所述根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件C为：在负荷不小于75％时，受热面入口减温水阀门开度小于10％、已经超过6h未进行吹灰操作且同时间并未有其他受热面正在吹灰，所述主汽温度优化模块进行判断的受热面包括屏式过热器和高温过热器；
触发吹灰条件C的吹灰器动作为：对触发条件C的过热器进行吹灰操作，若所述主汽温度优化模块进行判断的多个过热器同时触发条件C则吹扫工质期望温升值较大者，直至该过热器区域吹灰器吹扫完一遍即停止。
2.一种锅炉高温区域的吹灰方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集高温区域受热面的历史运行数据，并计算各受热面的历史工质期望温升值，确定各受热面的工质期望温升临界值，其中，该步骤计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
采集高温区域受热面的实时运行数据，并计算各受热面的实时工质期望温升值，其中计算受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器，以及计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值；
壁温和减温水判断步骤，根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作；
积灰判断步骤，根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作；
主汽温度优化步骤，根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作；
其中，计算各受热面的实时工质期望温升值，其具体计算公式如下：
Δtf-K＝t″1x-K-t″sj-K
式中：Δtf-K表示工质期望温升值，单位为℃；
t″1x-K表示受热面出口的工质理想温度值，单位为℃；
t″sj-K表示受热面出口的工质实际温度值，单位为℃；
确定各受热面的工质期望温升临界值，具体为：
统计各受热面运行历史中未进行吹灰操作超过6h的吹灰前一时刻所对应的工质期望温升值，求解其平均值作为工质期望温升临界值；
计算屏式过热器和高温过热器的烟气期望温降值，其具体计算公式如下：
Δθf-K＝θ″sj-K-θ″1x-K
式中：Δθf-K表示受热面的烟气期望温降值，单位为K；
θ″sj-K表示受热面出口的烟气实际温度值，单位为K；
θ″1x-K表示受热面出口的烟气理想温度值，单位为K；
所述根据设定触发吹灰条件A，确定触发条件A的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件A为：高温区域受热面的实际壁温与临界壁温的差值小于等于20℃、入口减温水阀门开度不小于60％，且未有其它受热面正进行吹灰操作，其中，所述壁温和减温水判断步骤进行判断的受热面包括屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
其中，当触发条件A的受热面为屏式过热器、或包含屏式过热器的多个受热面时，则进行炉膛吹灰操作，炉膛吹灰器逆烟气流程逐层开启直到所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A为高温过热器、或高温过热器和高温再热器同时触发时，则进行屏式过热器吹灰操作，若屏式过热器吹完后仍有受热面触发条件A则再逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
当触发条件A的受热面为高温再热器时，则对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较高者进行吹灰，若高温再热器仍触发条件A则再对屏式过热器和高温过热器中实时烟气期望温降较低者进行吹灰，若还是触发条件A则逆烟气流程逐层开启炉膛吹灰器吹扫，直至所有受热面不再触发条件A为止；
所述根据设定触发吹灰条件B，确定触发条件B的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件B为：高温区域受热面的工质期望温升值大于临界值，且未有其它受热面正在进行吹灰操作，所述积灰判断步骤进行判断的受热面包括炉膛、屏式过热器、高温过热器和高温再热器；
触发吹灰条件B的吹灰操作为：对触发条件B的受热面进行吹灰，若所述积灰判断步骤进行判断的多个受热面同时触发条件B则吹扫工质期望温升值较大者，直至受热面不再触发条件B为止；
所述根据设定触发吹灰条件C，确定触发条件C的吹灰器动作，包括：
设定触发吹灰条件C为：在负荷不小于75％时，受热面入口减温水阀门开度小于10％、已经超过6h未进行吹灰操作且同时间并未有其他受热面正在吹灰，所述主汽温度优化步骤进行判断的受热面包括屏式过热器和高温过热器；
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| CN111396857A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-07-10 | 西安热工研究院有限公司 | 一种可防止对流受热面沾污结渣的煤粉锅炉 |
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