燃煤电站锅炉受热面积灰在线监测系统及其检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112283689A(43)申请公布日2021.01.29(21)申请号202011178092.4(22)申请日2020.10.29(71)申请人西安工业大学地址710032陕西省西安市未央区学府中路2号(72)发明人陈超波郝爽洁王景成高嵩李继超刘叶楠张玮(74)专利代理机构西安新思维专利商标事务所有限公司61114代理人李凤鸣(51)Int.Cl.F22B35/18(2006.01)F23J3/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称燃煤电站锅炉受热面积灰在线监测系统及其检测方法(57)摘要本发明涉及燃煤电站锅炉受热面积灰在线监测系统及其检测方法，将燃煤锅炉受热面按照传热方式不同分为辐射受热面和对流受热面，根据不同受热面选取相应的积灰监测表征参数，对受热面积灰程度实时监测。本发明通过下载燃煤电站现场集散控制系统及煤质量检测仪的实时和历史运行参数，经过实时数据预处理、关键参数软测量、搭建数据库以及各个受热面的积灰监测模型和预测模型，应用离线数据训练各个模型，达到目标精度后实现在线监测。本发明可实时监测燃煤电站锅炉不同受热面的积灰状况，输出各个受热面的积灰监测结果，为工作人员判断吹灰操作提供理论依据，从而减少因吹灰不足引起的锅炉换热效率低以及吹灰过量引起的蒸汽浪费的问题。CN112283689ACN112283689A权利要求书1/2页1.燃煤电站锅炉受热面积灰在线监测系统，其特征在于，包括电站集散控制系统、煤质检测仪、传输接口、核心处理计算机和监测屏幕；所述的集散控制系统与核心处理计算机通过传输接口相连，用于检测锅炉内部各项运行数据，包括各受热面结构参数及其内部给水温度、流量、压力，炉膛尾部烟气温度、压力；所述煤质检测仪与核心处理计算机通过传输接口相连，用于分析燃煤电站锅炉燃烧的煤粉中的成份及各成分占比，以得到烟气中各成分及各成分占比；所述监测屏幕通过网络与核心处理计算机连接，用于显示实时监测的锅炉受热面积灰程度数据及变化趋势；所述核心处理计算机接收到集散控制系统及煤质检测仪的数据，对各个受热面建立相应的在线监测模型，实现对各个受热面积灰状况实时监测，并且把监测结果显示在监测屏幕上。2.燃煤电站锅炉受热面积灰在线监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：电站集散控制系统检测锅炉内部各项运行数据，包括各受热面内部给水温度、流量、压力，炉膛尾部烟气温度、压力，锅炉给煤量、负荷信息，煤质检测仪检测煤粉中各项成份及占比，将所有检测到的数据传送到核心处理计算机中；步骤2：关键参量在线监测模块采用集散控制系统历史数据建立锅炉运行过程关键参数监测模型，包括数据预处理模型、关键参数软测量模型和物性数据库。步骤3：辐射受热面监测模块采用历史数据搭建锅炉辐射受热面积灰监测模型，使模型满足在线监测要求。步骤4：对流受热面监测模块采用历史数据建立锅炉对流受热面积灰监测模型，使模型满足在线监测要求。步骤5：根据监测效果，把锅炉受热面积灰趋势分为积灰阶段和吹灰阶段，采用ARIMA时间序列模型对趋势进行短时预测。步骤6：利用步骤3～5的监测模型，对锅炉受热面灰污沉积状况在线监测，实现对锅炉辐射受热面和对流受热面的积灰在线监测。3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，建立锅炉运行过程关键参数监测模型，具体为，首先采用小波阈值去噪对原始数据进行预处理；其次对集散控制系统难以采集到的炉膛出口烟温参数进行基于锅炉热平衡原理的软测量；最后为了满足在线监测的要求，根据集散控制系统检测的工质数据建立工质物性数据库；根据煤质检测仪分析出煤粉各项成份及占比得到烟气中各项成份及占比，建立烟气侧热力学性质的物性数据库。4.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，搭建锅炉辐射受热面积灰监测模型，具体为，以水冷壁热有效系数：为表征参量对辐射受热面积灰进行监测，其中：qt为投射到炉壁上的辐射；qx为受热面有效辐射；qft为水冷壁面对火焰的辐射。水冷壁热有效系数可以采用炉膛出口烟温间接求得：其中，2其中F1为炉墙面积，m；为平均热容量；Ta为理论燃烧温度，K；θ″1为炉膛出口烟温，℃；M为火焰中心位置修正系数；σ0为黑体辐射系数；a1为炉膛黑度；为炉膛保热系数；Bj为计算燃2CN112283689A权利要求书2/2页料消耗量，kg/s，式中除炉膛出口烟温其余均可以在线计算得到。5.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，炉膛出口烟温采用工质测吸热量和锅炉尾部省煤器出口焓值基于锅炉反平衡法软测量计算得到：其中，hlt为炉膛出口烟气焓值，kJ/kg；hs为省煤器出口烟气焓值，kJ/kg；qsrm·fr为各受热面工质吸热量和对应的系数相乘，kJ/s；为炉膛保热系