一種超超臨界鍋爐垂直水冷壁壁溫在線監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種超超臨界鍋爐垂直水冷壁壁溫在線檢測方法及系統(tǒng)，屬于鍋爐技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 超超臨界鍋爐垂直水冷壁包括下部垂直水冷壁、上部垂直水冷壁，中間有混合集 箱過度。垂直水冷壁由于燃燒工況與設(shè)計(jì)工況的不一致，W及燃燒煤種和設(shè)計(jì)煤種不一致 等因素，在實(shí)際燃燒過程中，往往發(fā)生部分管段長期超溫現(xiàn)象，W及由于管材長期超溫而引 起的壽命迅速衰減及爆管現(xiàn)象。
[0003] 垂直水冷壁在燃燒過程中為了防止超溫爆管現(xiàn)象，通過水冷壁入口處設(shè)置節(jié)流圈 來調(diào)節(jié)流量。但在實(shí)際過程中，理論工況下的節(jié)流流量調(diào)節(jié)不一定滿足實(shí)際工況的需求，主 要由于理論工況的熱負(fù)荷不均勻系數(shù)與實(shí)際工況的熱負(fù)荷不均勻系數(shù)不一致。
[0004] 通過垂直水冷壁壁溫在線監(jiān)測，可有效避免垂直水冷壁部分管段的長期超溫運(yùn) 行，延長垂直水冷壁的使用壽命，提高鍋爐的安全運(yùn)行可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超超臨界鍋爐垂直水冷壁的壁溫在線監(jiān)測 方法，W避免垂直水冷壁部分管段的長期超溫運(yùn)行，延長垂直水冷壁的使用壽命，提高鍋爐 運(yùn)行的可靠性。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種超超臨界鍋爐垂直水冷壁 壁溫在線檢測方法，其特征在于:該方法由W下Ξ個(gè)流程組成：
[0007] 第一流程:基礎(chǔ)信息計(jì)算
[000引第一步，每隔設(shè)定時(shí)間讀取一次鍋爐壁溫測點(diǎn)及機(jī)組運(yùn)行參數(shù)信息；
[0009] 第二步，統(tǒng)計(jì)垂直水冷壁結(jié)構(gòu)參數(shù);對(duì)下部垂直水冷壁和上部垂直水冷壁進(jìn)行計(jì) 算點(diǎn)分段;統(tǒng)計(jì)節(jié)流圈管徑;計(jì)算局部阻力系數(shù)ξ神日管材沿程阻力系數(shù)ξγ;
[0010] 第Ξ步，根據(jù)第一步和第二步的測點(diǎn)信息，擬合出沿爐膛高度方向的理論熱負(fù)荷 不均系數(shù)、沿爐膛寬度方向的理論熱負(fù)荷不均系數(shù)，并整理成按管子相對(duì)高度、管子相對(duì)寬 度的熱負(fù)荷不均系數(shù)分布公式；
[0011] 第四步，計(jì)算爐膛平均熱負(fù)荷qipj;
[0012] 第二流程:下部水冷壁流量平衡及壁溫計(jì)算
[0013] 第五步，假設(shè)下部水冷壁各管子流量Gi初始值為平均流量心。;3 ===-;心總流量Gsmq 為省煤器出口給水流量，η為下部水冷壁管子總數(shù)；
[0014] 第六步，計(jì)算各計(jì)算點(diǎn)管段的吸熱量qi = rih巧g*qip片fs，l表示第1根水冷壁管子編 號(hào)，％表示爐膛高度方向熱負(fù)荷，屯表示爐膛寬度方向熱負(fù)荷，fs為水冷壁管子受爐膛火焰 福射表面積；
[001引第屯步，計(jì)算各計(jì)算點(diǎn)管段的工質(zhì)出口壓力P"i、工質(zhì)出口溫度t"i、平均密度P1、平 均比容口1、流速Wi、動(dòng)壓異
、重位壓差P1曲、管段總阻力Δ Pi= Uj+Cy)沖di+P 巧h;
[0016] 第八步，計(jì)算下部垂直水冷壁各管子的總阻力Δ Pz= Σ Δ Pi，廣義阻力系數(shù)
總流量=各管子流量之和；
[0017] 如果各管子的總阻力相同，則計(jì)算出垂直水冷壁各管段的流量；
[001引如果各管子的總阻力不相同，則計(jì)算各管子的區(qū)間平均總阻力Δ化vg，用區(qū)間平 均總阻力來代替各管子阻力，廣義阻力系數(shù)保持不變，然后計(jì)算各管段的流量
返回第五步;直到各管子的總阻力相同，計(jì)算出垂直水冷壁各管段的流量；
[0019] 第九步，計(jì)算各管段內(nèi)壁均流系數(shù)Jnb、動(dòng)力粘度μ、介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)λ、介質(zhì)運(yùn)動(dòng)粘度 V、定壓比熱容Cp、熱容C、熱擴(kuò)散系數(shù)α、普朗特?cái)?shù)Pr、介質(zhì)放熱系數(shù)曰2;
[0020] 第十步，計(jì)算各管段內(nèi)壁溫度tn、平均均流系數(shù)Javg、金屬導(dǎo)熱系數(shù)λ、外壁溫度U、 平均壁溫tavg ;
[0021 ]第Ξ流程:上部水冷壁流量平衡及壁溫計(jì)算
[0022] 下部水冷壁和上部水冷壁中間有匯集集箱過渡，區(qū)別在于下部水冷壁入口有節(jié)流 圈，上部水冷壁沒有，W及上下部水冷壁沿高度方向熱負(fù)荷不同；
[0023] 第十一步，假設(shè)上部水冷壁各管子流量Gi初始值為平均流量巧總流量 Gsmq為省煤器出口給水流量，η為上部水冷壁管子總數(shù)；
[0024] 第十二步，計(jì)算各計(jì)算點(diǎn)管段的吸熱量qi =化巧g*qipj*fs;
[0025] 第十Ξ步，計(jì)算各管段計(jì)算點(diǎn)管段的出口壓力P"i、出口溫度t"i、平均密度P1、平均 比容U1、流速W1、動(dòng)壓頭
、重位壓差化曲、管段總阻力Δ Pi= aj+Cy)*Pdi+P 巧h;
[00%]第十四步，計(jì)算上部垂直水冷壁各管子的總阻力ΔΡζ= Σ ΔΡι，廣義阻力系數(shù)，
總流量=各管子流量之和；
[0027] 如果各管子的總阻力相同，則計(jì)算出垂直水冷壁各管段的流量；
[0028] 如果各管子的總阻力不相同，則計(jì)算各管子的區(qū)間平均總阻力Δ化vg。用區(qū)間平 均總阻力來代替各管段阻力，廣義阻力系數(shù)保持不變，然后計(jì)算各管段的流量
[0029] 第十五步，計(jì)算各管段內(nèi)壁均流系數(shù)Jnb、動(dòng)力粘度μ、介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)λ、介質(zhì)運(yùn)動(dòng)粘 度V、定壓比熱容Cp、熱容C、熱擴(kuò)散系數(shù)α、普朗特?cái)?shù)Pr、介質(zhì)放熱系數(shù)曰2;
[0030] 第十六步，計(jì)算各管段內(nèi)壁溫度tn、平均均流系數(shù)Javg、金屬導(dǎo)熱系數(shù)λ、外壁溫度 tw、平均壁溫tavg。
[0031 ] 優(yōu)選地，所述步驟1中，每隔0.5分鐘讀取一次鍋爐壁溫測點(diǎn)及機(jī)組運(yùn)行參數(shù)信息。
[0032] 優(yōu)選地，所述步驟1中，鍋爐壁溫測點(diǎn)包括下部垂直水冷壁出口管壁測點(diǎn)溫度及上 部垂直水冷壁出口管壁測點(diǎn)溫度;機(jī)組運(yùn)行參數(shù)信息包括:負(fù)荷，主蒸汽壓力，主蒸汽流量， 省煤器出口壓力，省煤器出口給水溫度，磨煤機(jī)組合。
[0033] 優(yōu)選地，所述步驟2中，垂直水冷壁結(jié)構(gòu)參數(shù)管包括:外徑dw、壁厚δ、內(nèi)徑dn、材質(zhì)。
[0034] 本發(fā)明還提供了一種超超臨界鍋爐垂直水冷壁壁溫在線檢測系統(tǒng)，使用上述的超 超臨界鍋爐垂直水冷壁壁溫在線檢測方法，其特征在于：由計(jì)算服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、web 站點(diǎn)服務(wù)器、客戶端瀏覽器、廠級(jí)監(jiān)控裝置組成，Web站點(diǎn)服務(wù)器和客戶端瀏覽器連接，數(shù)據(jù) 庫服務(wù)器和計(jì)算服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器訪問廠級(jí)監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)與鍋爐DCS系統(tǒng)連接。
[0035] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器每隔設(shè)定時(shí)間，通過廠級(jí)監(jiān)控裝置讀取一次鍋爐壁溫 測點(diǎn)及機(jī)組運(yùn)行參數(shù)信息，計(jì)算服務(wù)器根據(jù)所述鍋爐壁溫測點(diǎn)及機(jī)組運(yùn)行參數(shù)信息實(shí)現(xiàn)鍋 爐垂直水冷壁壁溫的計(jì)算。
[0036] 本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)了垂直水冷壁壁溫的在線監(jiān)測， 從而可有效避免垂直水冷壁部分管段的長期超溫運(yùn)行，延長垂直水冷壁的使用壽命，提高 鍋爐的安全運(yùn)行可靠性。
【附圖說明】
[0037] 圖1為某電廠垂直水冷壁計(jì)算點(diǎn)示意圖；
[0038] 圖2為爐膛高度方向熱負(fù)荷分布示意圖；
[0039] 圖3為爐膛前后墻寬度方向熱負(fù)荷分布示意圖；
[0040] 圖4為爐膛左右墻寬度方向熱負(fù)荷分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 為使本發(fā)明更明顯易懂，茲W-優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0042] 本發(fā)明提供了一種超超臨界鍋爐垂直水冷壁壁溫在線檢測方法，該方法由W下Ξ 個(gè)流程組成：
[0043] 第一流程:基礎(chǔ)信息計(jì)算。
[0044] 第一步:讀取鍋爐壁溫測點(diǎn)及機(jī)組運(yùn)行參數(shù)信息：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器每隔A t = 0.5分 鐘，通過廠級(jí)監(jiān)控裝置讀取下部垂直水冷壁出口管壁測點(diǎn)溫度，上部垂直水冷壁出口管壁 測點(diǎn)溫度，負(fù)荷，主蒸汽壓力，主蒸汽流量，省煤器出口壓力，省煤器出口給水溫度，磨煤機(jī) 組合等參數(shù)信息。
[0045] 第二步，垂直水冷壁結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)(管外徑dw、壁厚δ、內(nèi)徑山、材質(zhì)material),如圖 1所示，某電廠下部垂直水冷壁計(jì)算點(diǎn)分9段，上部垂直水冷壁計(jì)算點(diǎn)分7段，節(jié)流圈管徑統(tǒng) 計(jì)，局部阻力系數(shù)1^含節(jié)流圈阻力系數(shù)）、管材(含內(nèi)螺紋管和光管)沿程阻力系數(shù)ξγ計(jì)算， 如下面四個(gè)表所示。
[0046]
Γ00491
[0051]第Ξ步，根據(jù)測點(diǎn)信息擬合出理論爐膛沿高度方向熱負(fù)荷不均系數(shù)，理論爐膛沿 寬度方向熱負(fù)荷不均系數(shù)，并整理成按管子相對(duì)高度(〇，1)、管子相對(duì)寬度(〇，1)的熱負(fù)荷 不均系數(shù)分布公式。
[0化2]圖2為沿爐膛高度方向熱負(fù)荷分布示意圖，其橫坐標(biāo)X表示管子相對(duì)高度，Λ'二 h hj表示高度方向第j個(gè)計(jì)算點(diǎn)的高度，h表示總高度。根據(jù)該圖擬合出的按管子相對(duì)高度的 熱負(fù)荷不均系數(shù)y的分布公式為：
[0053] y = -34.841x^+80.303x^-54.1x^+3.6037x^+4.7642x+0.6963
[0054] 圖3為沿爐膛前后墻高度方向熱負(fù)荷分布示意圖，其橫坐標(biāo)m表示管子沿前后墻方 向相對(duì)寬度，^^|，。表示前后墻寬度方向第巧良管子，1表示前后墻寬度方向總管子數(shù)。根 據(jù)該圖擬合出的按管子前后墻相對(duì)寬度的熱負(fù)荷不均系數(shù)y的分布公式為：
[0055] y = -25.625m^+78.562m^-80.294m^+28. Qm^-l. 4664m+0.7151
[0056] 圖4為沿爐膛左右墻高度方向熱負(fù)荷分布示意圖，其橫坐標(biāo)n表示管子沿左右墻方 向相對(duì)寬度，Si ，P康示左右墻寬度方向第j根管子，P表示左右墻寬度方向總管子數(shù)。 根據(jù)該圖擬合出的按管子左右墻相對(duì)寬度的熱負(fù)荷不均系數(shù)y的分布公式為：
[0057] y = 9.8654nS-29.055n4+29.651n3-15.36化2+4.709n+0.6079
[0化引第四步，根據(jù)測點(diǎn)信息計(jì)算爐膛平均熱負(fù)荷qip^KW/m2)。
[0059] 根據(jù)熱力計(jì)算書計(jì)算一個(gè)不同負(fù)荷下的爐膛平均熱負(fù)荷qw。再根據(jù)計(jì)算壁溫?cái)?shù) 據(jù)與壁溫測點(diǎn)數(shù)據(jù)校核，修正爐膛平均熱負(fù)荷qipj。
[0060] 第二流程:下部水冷壁流量平衡及壁溫計(jì)算。
[0061] 第五步，假設(shè)下部水冷壁各管子流量Gi初始值為平均流量巧w 巧微，總流量 GSMQ為省煤器出口給水流量，η為下部水冷壁管子總數(shù)，水冷壁有前墻、后墻、左墻、右墻。
[0062] 第六步，計(jì)算各計(jì)算點(diǎn)管段的吸熱量。qi = rih巧g*qipj*fs，l表示第1根水冷壁管子 編號(hào)，恥表示爐膛高度方向熱負(fù)荷，山表示爐膛寬度方向熱負(fù)荷，fs為該管子受爐膛火焰福 射表面積。。
[0063] 第屯步，計(jì)算各管段計(jì)算點(diǎn)管段的工質(zhì)出口壓力P"i、工質(zhì)出口溫度t"i、平均密度 P1、平均