[发明专利]生物质燃料锅炉热交换管寿命的评估装置及方法

说明书

本发明公开了一种生物质燃料锅炉热交换管寿命的评估装置及方法，本装置由管道测厚仪、温度传感器、云服务平台、可视交互平台组成，管道测厚仪和温度传感器与云服务平台连接；云服务平台具有数据计算、比对和存储的功能，并将计算结果传送到可视交互平台；可视交互平台提供曲线、三维成型、打印、寿命期限预警服务。本方法通过本装置确定热交换管种类，云服务平台分别对过热器管、省煤器管或水冷壁管的剩余寿命进行计算，可视交互平台输出热交换管剩余寿命的计算结果，并发出剩余寿命预警信号，提供剩余寿命控制措施及生物质燃料锅炉热交换管检修作业计划。本装置及方法实现热交换管寿命的定量评估和定期监控，确保锅炉安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及一种生物质燃料锅炉热交换管寿命的评估装置及方法。

背景技术

一般锅炉热交换管主要包括水冷壁管、省煤器管、过热器管、再热器管四种类型；生物质燃料发电机组的特点是锅炉炉型小、炉内无再热管、炉内受热面在运行过程中受碱金属腐蚀情况严重。与传统燃煤锅炉热交换管过热、蠕变、腐蚀和疲劳导致的失效形式不同，生物质燃料锅炉热交换管的失效主要是过热与腐蚀共同作用的结果。

在生物质燃料锅炉中，通过入炉燃料的元素分析不能确定燃料在燃烧过程中碱金属元素的释放量，进而无法评估其对生物质燃料锅炉热交换管寿命的影响以及热交换管受腐蚀的情况，并且生物质燃料锅炉运行中更是无法监测热交换管的腐蚀情况。随着运行时长的增加，当锅炉热交换管的管壁厚度达到临界尺寸时，就有可能发生爆管，导致锅炉运行发生事故。现有生物质燃料锅炉热交换管寿命评估大多仅仅依靠运行经验进行估计，并没有合适的装置和方法供生物质燃料锅炉热交换管进行寿命评估。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物质燃料锅炉热交换管寿命的评估装置及方法，本装置及方法克服传统热交换管寿命评估的缺陷，实现热交换管寿命的定量评估和定期监控，当热交换管达到寿命极限时及时预警，确保锅炉安全可靠运行。

为解决上述技术问题，本发明生物质燃料锅炉热交换管寿命的评估装置包括管道测厚仪、温度传感器、云服务平台和可视交互平台，所述管道测厚仪和温度传感器分别检测热交换管壁厚和被测壁厚处的烟气温度，并且检测数据经有线网络或无线网络传输至所述云服务平台，所述云服务平台内置锅炉运行期间炉内烟气温度分布数据，所述云服务平台与可视交互平台通讯连接，所述可视交互平台根据需求提供曲线、三维成型、打印、寿命期限预警服务。

一种基于上述评估装置的生物质燃料锅炉热交换管寿命的评估方法包括如下步骤：

步骤一、在锅炉停炉检修期间，采用管道测厚仪检测锅炉热交换管壁厚尺寸并传输至云服务平台；

步骤二、由温度传感器检测锅炉运行时被测热交换管壁厚处的烟气温度并传输至云服务平台，云服务平台调用锅炉运行期间炉内烟气温度分布数据并依据被测热交换管壁厚处的烟气温度判断该被测热交换管是过热器管、省煤器管或水冷壁管；

步骤三、如判断为过热器管，考虑壁厚减薄和高温蠕变共同作用的情况下，按式(1)计算过热器管的剩余寿命，

式(1)中，t_过为壁厚减薄和高温蠕变共同作用下的剩余寿命，K为管壁厚度减薄率，n为应力敏感性，t_r为蠕变断裂寿命，

其中：管壁厚度减薄率K按式(2)计算，

式(2)中，δ为管壁初始厚度，δ_f为管壁最终厚度，τ_op为管子运行时间；

步骤四、如判断为省煤器管，按式(3)计算省煤器管的剩余寿命，