[发明专利]一种超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案的设计方法

权利要求书

1.一种超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案的设计方法，其特征在于，包括：

确定过热器管道在额定工况的工作条件下过热器管道的运行时间与对应的氧化皮厚度的关系曲线，即氧化皮生长的数学模型；

在不同温度及浓度下进行静态试验，确定氧化皮与酸液完全反应所需要的时间、单位时间单位面积上酸液的反应量，确定不同温度及浓度下酸液的化学反应速度；

针对过热器管道的运行状况预测过热器管道的爆管概率，基于过热器管道的爆管概率确定过热器管道开始酸洗的时刻；

在化学反应速度不变的情况下确定氧化皮酸洗的理论时间；

基于氧化皮酸洗的理论时间，进行酸液的配置，至此确定出超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化皮生长的数学模型的建立方法如下：

获取额定工况的工作条件下过热器管道的历史数据，其中包括过热器管道运行时的蒸汽温度、压强、t时间氧化皮厚度、运行时间；

对历史数据回归处理，拟合出在蒸汽温度、压强一定的情况下过热器管道的运行时间与对应的氧化皮厚度的关系曲线，得到氧化皮生长的数学模型。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氧化皮的生长的数学模型为：，其中， 为t时间氧化皮的厚度，A为待定系数，n在[1，2]中取值，n=1时，氧化皮的生长曲线呈线性，n=2时，氧化皮的生长曲线呈抛物线形状，依据过热器管道的历史数据进行待定系数A的估计。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定不同温度及浓度下酸液的化学反应速度，具体方法是：

分别配制浓度不同的酸液，设置不同温度，分别切割面积相同的氧化皮进行静态试验，记录氧化皮与酸液完全反应所需要的时间；

根据氧化皮与酸液完全反应所需要的时间，确定单位时间单位面积上酸液的反应量，进而确定不同温度及浓度下酸液的化学反应速度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对过热器管道的运行状况预测过热器管道的爆管概率，具体方法是：

提取过热器管道历史数据中与爆管故障相关的历史数据；

基于过热器管道历史数据中与爆管故障相关的历史数据，训练过热器管道爆管概率的风险预测模型；

在给定过热器管道运行至某时刻的状态特征向量后，计算出过热器管道的爆管概率函数值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于过热器管道的爆管概率确定过热器管道开始酸洗的时刻，具体是将爆管概率函数值达到设定上限的时刻作为开始酸洗的时刻。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过热器管道爆管概率的风险预测模型的建立方法如下：

定义过热器管道爆管概率的风险预测模型；选择威布尔分布作为基底爆管风险函数，得到最终过热器管道爆管概率的风险预测模型；采用极大似然函数法进行过热器管道爆管概率的风险预测模型的参数估计，i=1，2，…，N，表示过热器第i根管道，对于N条过热器管道的与爆管故障相关的历史数据，确定过热器管道爆管概率的风险预测模型的似然函数；基于DFP方法对似然函数进行极大值的求解。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在化学反应速度不变的情况下确定氧化皮酸洗的理论时间的方法是：

根据酸洗所配置酸液的浓度和酸洗环境的温度，确定酸液的化学反应速度；

计算管道单位面积上单层氧化皮完全反应所需要的时间；

氧化皮从金属基体向外依次分为三层，分别为FeO、Fe₂O₄、Fe₂O₃，计算管道单位面积上三层氧化皮完全反应所需要的时间；

计算三层氧化皮所含的三种氧化物消耗的盐酸量；

计算管道内壁单位面积上的盐酸消耗量；

在化学反应速度不变的情况下确定氧化皮酸洗的理论时间，即三层氧化皮所含的三种氧化物消耗的盐酸量之和除以管道内壁单位面积上的盐酸消耗量。