[发明专利]基于热流量在线测量的锅炉炉膛吹灰控制装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及热能动力工程及其自动化技术领域，具体涉及一种基于热流量在线测量的锅炉炉膛吹灰控制装置和控制方法。

背景技术

电站锅炉的安全经济运行正面临复杂煤种和多变煤质的威胁，引发的突出问题之一是受热面积灰结渣严重。我国电站锅炉都配有相应的蒸汽吹灰系统，用于吹扫受热面上沉积的灰和结渣，吹灰系统的投运方式主要是按照锅炉运行操作规程或者依赖于运行人员的操作经验，定时定期地按照先后次序将受热面吹扫一遍。这样的吹扫方式，都是在并不了解受热面确切的沾污状况下进行的，实际上或是吹扫不足，或是造成过度吹扫，不仅经济性差，而且安全性差。例如，对于没有积灰的受热面进行吹扫，不仅浪费蒸汽，而且还会吹伤管壁，减少受热面的寿命。我国火电厂曾多次发生过“过吹”造成炉管被吹破裂的事故，此外我国锅炉检修周期短、炉管更换频繁等都与吹灰器投运不当有密切的关系。吹灰器投运不当，还会引起炉膛出口温度升高和波动，造成主蒸汽温度的大幅波动，升高排烟温度，降低锅炉效率，减少吹灰器寿命，增加吹灰器维护工作量等问题。

为优化锅炉吹灰方法，国内外都有很多研究，出现了许多基于热力学计算的沾污模型诊断方法，即以锅炉整体或局部能量平衡为基础，通过热力计算，诊断受热面的沾污状况，实现受热面积灰结渣的在线监测。代表性的国外公司有Emerson公司的Sootblower Optimizer系统、NeuCo公司研制的SootblowerOpt、ABB公司的Optimax系统、B&W公司的PowerClean系统等。国内机构中，西安热工研究院和华北电力大学等提出了锅炉清洁因子模型诊断法，还有一些学者提出了基于神经网络的炉膛受热面结渣的软测量技术。由于锅炉对象十分复杂，特别是锅炉炉膛区域更是如此，再加上锅炉运行工况的变化，煤种煤质的频繁波动，都会导致沾污模型的误差增大，稳定性和适应性较差。而且，从受热面沾污到引起热力参数的变化通常有较长的滞后时间，其实时性也较差。故现有基于沾污模型的锅炉吹灰方法的实际应用效果并不理想。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于热流量在线测量的锅炉炉膛吹灰控制装置和控制方法。

技术方案：一种基于热流量在线测量的锅炉炉膛吹灰控制装置，包括热流量传感器、复用器、数据采集器以及工控机；

所述热流量传感器设置在锅炉炉膛四周的膜式水冷壁的鳍片上，并连接复用器的输入端，用于将采集的热流量传输给复用器，所述复用器依次与数据采集器以及工控机连接；若干个热流量传感器构建了一个锅炉炉膛受热面沾污监测的传感网；

所述复用器用于多路切换、信号放大以及信号滤波；

所述数据采集器用于将热流量模拟信号转化为数字信号；

所述工控机用于分析复用器传来的数字信号，并发出吹灰信号。

本发明中，优选地，所述热流量传感器是薄箔热流型传感器，并带有循环水冷热接收套。

本发明中，进一步，优选地，所述热流量传感器的感测体是矩形长方体，长为40～60mm，宽为10～20mm，高为30～60mm。

本发明中，再一步，优选地，所述复用器的输入端连接1～16路热流量传感器。

本发明还提供了一种基于热流量在线测量的锅炉炉膛吹灰控制方法，包括热流量传感器、复用器、数据采集器以及工控机；所述工控机执行以下步骤：

步骤(1)，热流量传感器连续采集m次第i路热流量传感器信号X_i1、X_i2、X_i3...X_im，m通常3～5次；

步骤(2)，工控机计算第i路热流量传感器m次的信号算术均值X_i^T；

步骤(3)，工控机计算第i路热流量的衰减率α_i，α_i＝(X_i^T-1-X_i^T)/X_i^T-1，其中X_i^T-1为前一个采样周期的热流量信号均值；

步骤(4)，如果热流量信号均值X_i^T≤L_i和/或α_i≥K_i，则工控机发出吹灰信号对第i路热流量传感器位置的锅炉炉膛进行吹灰；其中，L_i为第i路热流量下限值，K_i为第i路热流量特征衰减率；否则，转到步骤(6)；