[发明专利]燃煤锅炉过热器灰污监测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种计算机监测技术领域的系统及方法，具体是一种燃煤锅炉过热器灰污监测系统及其检测方法。

背景技术

锅炉燃用的煤含有一定的灰分。一般煤的灰分为20％～30％，有的劣质煤灰分高达40％以上，因此煤在炉膛将可燃成分燃尽后必然要遗留下大量的灰分。对于固态排渣煤粉炉，约有90％的灰分随烟气带至尾部受热面，从而使各受热面受到不同程度的污染。此现象的存在，不仅会降低炉内受热面的传热能力，降低发电效率，还会引起与加剧锅炉腐蚀，降低受热面使用寿命，有时还会引起设备损坏。

因此，锅炉的吹灰、除尘和除灰设备是重要的辅助设备，关系到锅炉的安全及人们的生活环境的好坏。吹灰器的作用就是清除受热面上的结渣和积灰，维持受热面的清洁。它利用一定的吹灰介质(水、蒸汽、声波、燃气等)冲刷受热面，清除表面的污垢。吹灰器的运行可以提高机组可用率，保证锅炉经济、安全运行。但是，不合理的吹灰不仅不能清洁受热面，还会造成吹灰介质(主要为蒸汽)的大量浪费，还会加快设备的磨损。

然而由于没有有效的灰污测量手段，目前吹灰一般基于操作规程定期进行或基于经验判断不定期进行，这就可能造成吹灰过频或不及时。因此，运行中在线监测受热面的积灰程度，根据需要进行吹灰操作对提高锅炉的经济性和安全性运行十分必要。

国外对锅炉吹灰优化的研究起步较早。早在六十年代西方国家就开展了锅炉受热面灰污监测方面的工作，但是由于仪表和自动化水平的限制，当时工作主要限制于定期的离线状态评估，如美国Diamond Power公司开发的基于直接测量方法的吹灰评估系统。1970年以来，美国电力科学研究院(EPRI)联合相关电力公司和电站共同开始对锅炉受热面灰污在线监测问题进行全面研究，目前EPRI已研究开发了智能吹灰系统(ISB)，并已在多家电厂投入试用。美国Lehigh大学也从上世纪70年代开始致力于灰污监测的研究，利用热平衡、烟气温度测量、管壁温度和热流量测量、视频图像和对流烟道压降等方法对灰污情况进行监测。此外，美国西屋、Honeywell和GE等公司也与上世纪90前代开始进行燃煤电站吹灰影响的数据分析及相关软件开发。它们主要利用神经网络对炉膛结渣和对流受热面灰污建模，并利用PCA等数学分析方法发现影响电站性能的主要因素。还有，加拿大滑铁卢大学建立的用灰污热流计和清洁热流计直接测量的方法监测锅炉灰污的积灰监测系统，并在加拿大数台机组得到应用。

国内关于灰污监测和吹灰优化的研究则起步较晚。自20世纪80年代以来，我国也开展锅炉受热面灰污监测和吹灰优化问题的研究，并取得了一定的研究成果，有一些吹灰优化系统已投入使用。经检索发现，《中国电机工程学报》上的“300MW燃煤电厂积灰结渣计算机在线与优化吹灰”运用热平衡基本原理，建立了基于在线监测数据的热力计算模型，采用了在线热工参数的模糊表述和预处理，开发并实现了再稳定工况下对流受热面灰污模型。再检索有，华北电力大学硕士学位论文“基于人工神经网络的锅炉积灰结渣在线监测方法的研究”研究了基于人工神经网络的锅炉受热面积灰、结渣在线监测方法。所检索的大部分文章，多是建立了基于神经网络、能量平衡和烟气差压法等受热面灰污监测模型。然而，在上述模型大多为静态模型，未考虑变工况对锅炉受热面的影响，且所得的高温区测点大多为不可靠的样本测点，会影响到实时监测的准确性，无法建立合适的灰污监测模型。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于数据的燃煤锅炉的过热器积灰在线监测系统及其检测方法，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。

本发明通过以下技术方案实现：