[发明专利]基于运行数据的锅炉高温受热面金属壁温监测方法

说明书

本发明公开了一种基于运行数据的锅炉高温受热面金属壁温监测方法。所述系统包括设置在高温受热面金属管上的若干组温度测点、设置在锅炉主管道上的蒸汽流量测点以及数据采集、处理和显示设备。一组温度测量点包含三个不同位置的温度测量点，分别是布置在受热管入口温度测点，布置在受热管高温区段温度测点以及布置在受热管出口温度测点。通过记录多个温度测点以及蒸汽流量测点联合测量的大量历史数据，计算得到不同锅炉负荷下，炉膛内侧高温区段温度测点与金属管外壁间的热阻，进而通过炉膛内侧高温区段温度测点测量的温度数据来准确表征金属管壁的实际运行温度。本发明具有设备简单、可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于运行数据的锅炉高温受热面金属壁温监测方法，属于能源工程领域。

背景技术

大型电站锅炉的炉膛以及对流烟道内布置着大量的高温金属受热面(如高温过热器、高温再热器等)。这些金属受热面实际上是由若干根金属管组成的管屏，高温蒸汽在管内流动，高温烟气在管外流动，二者通过金属管壁进行热交换。高温蒸汽在受热面管内流动，一方面自身被加热，另一方面也对金属管壁起到冷却保护的作用。高温金属受热面所在区域的烟气温度基本都在800℃以上，远超受热面管材的许用温度。若受热面金属管得不到良好的冷却，运行温度长期超过其许用温度，会造成蒸汽侧氧化皮快速生长剥落引起管道堵塞，严重时甚至会导致爆管泄露，严重影响锅炉的运行安全。

为了追求更高的发电效率，人们不断地提高锅炉过热蒸汽、再热蒸汽的温度，这使得蒸汽对金属管壁的冷却能力下降。目前超(超)临界燃煤锅炉的典型过热/再热蒸汽的温度已经达到了600～620℃，而高温受热面常用管材的长期可用耐热温度仅为650～690℃，锅炉负荷变动时操作不当很容易引起金属管实际壁温超过极限耐受温度的情况。

准确有效地监控炉内受热面管子的运行温度，是保证高温受热面按照设计寿命服役的重要措施。然而直接监测炉内金属管壁的实际运行温度十分困难。目前绝大多数火电厂高温受热面系统的壁温测点都布置在管子出口在炉膛外侧靠近集箱的管段外壁上，测点测量到的温度仅能表征该管出口的蒸汽温度，并不能准确反映炉内金属管壁的实际运行温度水平。部分电厂采用在炉膛内受热面管壁上直接安装热电偶集热块的方法来监控壁温，然而受到炉膛内高温环境以及集热块与管壁间热阻的影响，这样测量到的温度通常会比金属管壁实际温度高30～50℃，因此也不能准确地表征金属管壁的实际运行温度。集热块与管壁间的热阻通常受到现场安装工艺的影响，没有办法通过理论计算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于运行数据的锅炉高温受热面金属壁温监测方法，通过流量测点和多个温度测点的联合测量的历史数据，计算得到不同运行负荷下锅炉高温受热面的热流以及炉内管壁上安装的温度测点与金属管壁之间的热阻，进而修正炉内管壁上温度测点的测量数据，达到准确测量监控金属管壁实际运行的温度的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

基于运行数据的锅炉高温受热面金属壁温监测方法，所述方法包括：

在锅炉高温受热面选取待测金属管，分别在所述待测金属管入口、出口及高温区段表面布设温度测点，并通过锅炉DCS系统采集及记录相应的温度数据，包括待测金属管入口温度T₀(P)、待测金属管高温区段温度T₁(P)、待测金属管出口温度T₂(P)；

获取锅炉运行历史数据，所述锅炉运行历史数据包括锅炉负荷P及与锅炉负荷P对应的蒸汽流量值M(P)、待测金属管入口温度T₀(P)、待测金属管高温区段温度T₁(P)、待测金属管出口温度T₂(P)；通过锅炉运行历史数据进行区间均值运算得到锅炉负荷为P时的平均记录蒸汽流量平均记录待测金属管入口温度平均记录待测金属管高温区段温度平均记录待测金属管出口温度