[发明专利]锅炉汽包快速冷却监控设备及其应用方法

说明书

本发明属于锅炉停炉后，促使并保证汽包等快速、安全冷却的监测、控制设备及其方法。特别适合用作大型自然循环汽包锅炉停炉后对汽包快速冷却的监控，并可同时监、控高温过热器、再热器的冷却过程。

大型电站锅炉，特别是自然循环汽包锅炉，在停炉冷却过程中，应当保证厚壁部件，特别是汽包等的温度场尽可能均匀，以减少热应力，保证其安全和提高使用寿命。为达到此目的，过去一般都采用尽量减慢冷却和降压速度，使汽包上、下及内外壁温差控制在规定的范围内。此种方式难以控制汽包上、下壁温差，常常发生温差超限的情况，而冷却过程却拖得很长，影响锅炉的利用率及经济效益。以300mw锅炉为例，每多停炉一天就少发电720万千瓦小时。针对该弊病，国内、外一些电厂也曾采用满水停炉技术，该技术通过并依据给水流量表的指示算出进水量，从而估计汽包内的水位。采用该方法虽然在一定程度上可达到快冷的目的，但由于对汽包内水位本身缺乏有效的准确监控，因此，存在可靠性差，水位低了难于达到快冷的目的，水位过高又会造成锅水进入过热器而危及整个系统的安全等弊病。从而限制了该技术的推广应用。

本发明的目的在于设计一种在锅炉停炉后，对汽包水位进行准确监测并通过其温度场、降压速度及应力状态等对其进行有效控制的监控设备及其应用方法，以保证在锅炉停炉后向汽包注水过程中根据汽包等的状态准确控制注、放水速度及水位，使整个汽包内壁既能被水漫没，又不致于因发生水位过高造成锅水进入过热系统从而达到加快锅炉停炉后的冷却过程，保证冷却过程的安全、可靠性，缩短总的停炉冷却时间、提高锅炉的有效利用率和寿命、增加发电量、提高经济效益等目的。

本发明是根据锅炉停炉(熄火)后汽包内的水位，上、下壁及内、外壁温差，降温、降压速率及高温过热器、再热器的冷却速度等作为控制信息，通过计算机系统自动控制上水、放水、排汽等(仍保留人工监测水位装置)，从而实现锅炉满水快速冷却停炉以达到其目的。本发明的解决方案是在原有的直读式水位计，压力变送器、管道、汽阀、水阀及其控制器的基础上，增设一套信号发生装置；一套信号采集器及一套用于数据处理、状态显示并发出相应指令的计算机；信号发生装置包括水位监测装置、温度及压力变化检测装置；而信号采集器则包括温度及压力信号两个采集板；温度检测监装置通过热电偶及电信号导线分别与汽包上、下及内、外壁，高温过热器、再热器出口集箱及信号采集器联接；压力变化检测装置仍采用压力变送器进行，而通过增接于压力变送器上的电阻及其引出线与信号采集器联接；计算机系统则通过通讯电缆与信号采集器联接并通过导线向控制器输出指令以控制相应的水阀、汽阀等的开、闭。从而组成本发明的监控设备。本发明中：水位检测装置包括一套直读式水位计及一般不少于三套的高水位信号发生器；该信号发生器由起汽、水隔离作用的平衡容器和将压力差信号转变为电信号并送往信号采集器的差压变送器及与之相联的正、负压管路组成。为了保证数据的精确度，在各正压管路上还设有两处温度补偿测点，温度变化检测装置则包括在汽包内、外壁的上、下部，以及在高温过热器再热器出口集箱上分别设置一至数个温度采集点，通过热电偶进行温度检测并将其检测信号送入信号采集器的综合性温度检测装置：其中汽包内壁温度亦可通过中部导管和集中下降管的外壁温度采集点间接获取。而压力变化检测装置则是指装于汽包上以检测其压力变化的压力变送器和与之相接的电阻及其引出线，并通过该引出线将其信号输入信号采集器的装置。信号采集器包括温度信号及压力信号两个采集板，两采集板均通过双芯屏蔽电缆与计算机上的网络板联接。计算机包括负责数据处理并发出控制指令的单板机、屏幕显示器、执行指令的控制器及其受控单元；该受控单元包括给水旁路调节阀，再热器排汽阀、事故放水阀。

本发明汽包快速却监控设备的应用方法是在锅炉熄火后，启动快速冷却系统，当计算机提示快冷系统投入条件已满足并经操作人员认可后，快冷系统投入运行且：

(1)．通过直读式水位计1，直接对水位进行监视的同时，通过对水、汽起隔离作用的平衡容器2，及差压变送器5，组成的水位信号发生器将水位压力差信号及位于各正压管3，各补偿测点8上的热电偶采得的温度信号转变为电信号，再经信号采集器9将这些信号输入计算机10进行处理；

(2)．通过布置于汽包内，外壁的上、下部及高温过热器16、再热器17上各温度检测点的热电偶将相应的温度信号送入信号采集器9，并通过信号采集器将各信号输入计算机进行处理；

(3)．通过装于汽包上的压力变送器P将压力信号转变为电信号后亦经信号采集器9输入计算机10进行处理；