[发明专利]基于煤质在线测量的锅炉灰污监测及吹灰优化方法

说明书

技术领域

本发明是一种针对电厂煤粉锅炉对流受热面灰污监测及吹灰优化方法，特 别是一种以锅炉整体及局部能量和质量平衡原理为基础，通过在线检测入炉煤 质，逆烟气流程对各主要对流受热面的积灰结渣、锅炉炉膛出口烟气温度进行 在线监测和分析计算，实时计算和分析锅炉的受热面的运行状态和污染程度， 实现受热面污染程度的量化和可视化的节能方法，属于热能动力工程和节能优 化领域。

背景技术

国内电站锅炉以燃煤为主，而动力用煤质量偏劣，含灰量和含硫量等均较 高，容易形成受热面的沾污、积灰、腐蚀和磨损。锅炉受热面的积灰结渣使传 热热阻增加，锅炉运行中的实测表明，当炉膛积灰厚度由1毫米增至2毫米时， 传热效率减少28％，为满足负荷的要求，往往还要增加燃料量以增加吸热，从 而增加了机组的煤耗，导致经济性下降。锅炉受热面积灰和结渣还会促进受热 面的腐蚀，降低受热面使用寿命，严重时甚至酿成爆管停机等重大事故。

轻度的结渣和积灰如不及时处理，则可能继续发展、恶化。结渣和积灰无 论是在炉膛还是对流受热面，都将对锅炉产生不利的影响，而吹灰是一个有效 的解决办法。吹灰器是利用一定的吹灰介质(水、蒸汽、声波、燃气等)清扫受 热面，清除受热面表面的污垢，使得其表面恢复清洁状态。

然而，在吹灰方案的制订方面，大多电厂是根据锅炉制造单位所提供的设 计说明书中的要求或根据其它已投运电厂类似设备的运行经验制订，这些做法 实际上可能带有盲目性，人为因素起了相当大的作用。这将有可能导致锅炉中 积灰严重的受热面得不到及时吹扫，也有可能致使积灰轻微的受热面频繁吹 扫，容易导致锅炉爆管。因此，迫切需要在机组实时监测数据的基础上，为机 组的吹灰运行提供直接在线的运行指导，对机组运行的安全性和经济性进行可 靠的在线分析，提高机组的安全与经济性。

国外对锅炉吹灰优化的研究起步较早，纽约州电力燃气公司和通用物理公 司联合开发的Soot-blower Advisor专家系统，使用锅炉和汽轮机循环中的关 键参数测量值来确定锅炉不同部位的清洁因子，帮助运行人员确定吹灰策略。 德国的SR4是运行优化管理系统Sienergy中的机组效率分析优化模块，对锅 炉中不同区域的受热面进行传热效率计算，根据减温水量、排烟温度等参数变 化，通过计算以指导吹灰器进行区域性的不定期吹灰。瑞士ABB公司的Optimax 是在线的电厂效率计算软件包，其锅炉清洁模块可在线计算换热面的清洁度和 每个换热面的烟气入口温度，结果用于优化锅炉吹灰器的运行程序。西屋公司 Smart ProcessTM使用神经网络工具确定吹灰频率和位置，以实现最小的热效 率和过程损失，并延长机组设备的寿命，利用神经网络计算得到锅炉各吹灰器 区域的实际传热量，据此信息求出清洁系数并与理想值作比较，形成 吹灰指导建议，优化的结果可并入现有的DCS形成闭环控制，也可供运行人 员参考。但这些系统的引进费用较高，同时在国内机组上实现起来也较为困难。

国内也有一些科研单位和企业开发了吹灰优化系统，但现有吹灰优化系统 大多是基于煤质分析数据离线测量的，而我国电厂燃煤煤质多变，经常较大偏 离设计值，现有的吹灰优化系统往往不能根据入炉煤质变化实时更新系统煤质 分析数据，导致系统计算数据和锅炉机组实际情况有较大偏差，严重影响了吹 灰指导的正确性。同时，随着火力发电厂计算机控制和数据管理系统的不断完 善，要求吹灰优化系统能够通过网页进行远程访问，成为厂级监控信息系统 (SIS系统)的一部分。

因此开发一套基于煤质在线测量的锅炉灰污监测及吹灰优化系统，并实现系 统数据的存储、远程显示和查询，对提高企业的生产效率和经济效益有着重要 意义，适合企业未来发展的需要。

发明内容

技术问题：针对现有吹灰优化方法的缺点和不足，为了实现电厂煤粉锅炉对 流受热面的灰污监测和吹灰优化，本发明提出了一种基于煤质在线测量的锅炉灰 污监测及吹灰优化方法，消除了煤粉锅炉入炉煤质变化对吹灰优化系统的不良影 响，为电厂煤粉锅炉运行提供正确的吹灰指导和锅炉性能优化数据，从而降低了 锅炉煤耗，最终提高了锅炉的经济性。

技术方案：本发明的基于煤质在线测量的锅炉灰污监测及吹灰优化方法，是 通过以下的技术方案实现的：