燃煤锅炉过热器灰污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*CN102192495A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102192495A(43)申请公布日2011.09.21(21)申请号201110099320.3(22)申请日2011.04.20(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人王景成王斌史元浩章云锋李创王右(74)专利代理机构上海交达专利事务所31201代理人王锡麟王桂忠(51)Int.Cl.F22B35/18(2006.01)F24H9/20(2006.01)F23J3/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称燃煤锅炉过热器灰污监测系统及其检测方法(57)摘要一种计算机监测技术领域的基于数据的燃煤锅炉的过热器积灰在线监测系统及其监测方法，该系统包括：集散控制系统、下载接口、上传接口、尾部烟气含氧量在线监测器、飞灰含碳量监测仪、热流量监测仪、中央处理计算机和监控器。本发明通过锅炉集散控制系统的下载接口从集散控制系统下载锅炉的运行参数，并通过在过热器部位安装热流量监测仪，获得实时的热流密度。同时，从锅炉烟气通道的飞灰含碳量监测器和烟气氧量测量仪收集在线数据，并存储于灰污监测的中央处理器的数据库中进行学习并建立非线性的监测模型，从而与实时的热流密度相结合得出灰污监测结果。CN102945ACCNN110219249502192499A权利要求书1/2页1.一种基于数据的燃煤锅炉的过热器积灰在线监测系统，其特征在于，包括：集散控制系统、下载接口、上传接口、尾部烟气含氧量在线监测器、飞灰含碳量监测仪、热流量监测仪、中央处理计算机和监控器，其中：集散控制系统与锅炉本体相连并传输机组参数信息，下载接口与集散控制系统和中央处理计算机相连并传输机组参数信息到计算机中，上传接口与集散控制系统和中央处理计算机相连并传输灰污数据信息到集散控制系统中，尾部烟气含氧量在线监测器安装在尾部烟道并与中央处理计算机相连并传输烟气的氧含量信息，飞灰含碳量监测仪安装在尾部烟道与中央处理计算机相连并传输飞灰含碳量信息，热流量监测仪安装在过热器受热面上并与中央处理计算机相连传输热流信息，监控器与中央处理计算机相连并传输灰污数据信息。2.根据权利要求1所述系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：测量过热器管径、管程、烟气流通面积及热交换面积等结构，检验燃料特性，并将结果传送到中央处理计算机中；步骤2：通过集散控制系统，获取锅炉实时的运行参数的结果并确定采样周期；同时，通过锅炉尾部烟气含氧量在线监测器获得锅炉的过量空气系数，并从锅炉尾部的飞灰含碳量监测仪获得锅炉的飞灰含碳量，将两者一并传送到中央处理计算机；步骤3：通过电站化学实验室提供的数据，获得烟气的的各项物性，并建立烟气物性数据库；步骤4：通过步骤1、2、3的结果，并考虑烟气辐射传热和对流传热，分别得到两者在光管条件下的辐射换热系数αf和对流传热系数αd，进而得到理论传热系数K0；步骤5：通过热流量监测仪获取过热器实际的换热量Qy，从而得到实际传热系数Ksj：平均换热温差：实际传热系数：其中：Δtmax，Δtmin分别为过热器出入口烟气与工质的温差中较大的和较小值；F为过热器外表面面积；步骤6：由步骤4和步骤5获得的两结果便可根据α＝Ksj/K0由中央处理计算机自动获得灰污监测结果，系统通过锅炉的集散控制系统的上传接口，将结果上传到集散控制系统中，并通过网络线路传输到现场控制室的监控器中，以供运行人员对当前的操作提供有效的参考。3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征是，所述的飞灰含碳量包括：飞灰平均含碳量：机械未完全燃烧热损失：计算燃料量：和烟气标准流量：其中：αfh＝85为飞灰占燃料灰分的百分比，％；cfh＝clz分别为飞灰含碳量和炉渣含碳量，皆为测量值，％；Aar为燃煤元素分析收到基灰分，％；Qar为1千克燃煤入炉热量，KJ/Kg；B为投入炉膛的燃料量，Kg/3s；Vsj为实际烟气流量，m/s；tsj为过热器出口烟温，℃。4.根据权利要求2所述的监测方法，其特征是，所述的辐射换热系数包2CCNN110219249502192499A权利要求书2/2页括：辐射放热系数：烟气对流放热系数：0.80.4蒸汽对流放热系数：α2＝0.023ctcl(λ/d)RePr、对流放2热系数：和理论传热系数：K0＝αd+αf，其中：αf，αd的单位都为W/(m.℃)；agb为金属管壁的黑度；ah为含灰烟气在一定温度下的黑度，需要根据烟气特性和温度求取；Tgb，T分别为管壁温度和烟气温度，℃；Cs，Cz为过热器结构布置的修正系数；λ，为烟气平均温度下的导热系数，W/(m2℃)；d，为管子的外径，m；w，为烟气的平均流速，m/s；v，为烟气平均温度下