[发明专利]一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法及系统，属于锅炉技术领域。

背景技术

超超临界锅炉垂直水冷壁包括下部垂直水冷壁、上部垂直水冷壁，中间有混合集箱过度。垂直水冷壁由于燃烧工况与设计工况的不一致，以及燃烧煤种和设计煤种不一致等因素，在实际燃烧过程中，往往发生部分管段长期超温现象，以及由于管材长期超温而引起的寿命迅速衰减及爆管现象。

垂直水冷壁在燃烧过程中为了防止超温爆管现象，通过水冷壁入口处设置节流圈来调节流量。但在实际过程中，理论工况下的节流流量调节不一定满足实际工况的需求，主要由于理论工况的热负荷不均匀系数与实际工况的热负荷不均匀系数不一致。

通过垂直水冷壁壁温在线监测，可有效避免垂直水冷壁部分管段的长期超温运行，延长垂直水冷壁的使用寿命，提高锅炉的安全运行可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超超临界锅炉垂直水冷壁的壁温在线监测方法，以避免垂直水冷壁部分管段的长期超温运行，延长垂直水冷壁的使用寿命，提高锅炉运行的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线检测方法，其特征在于：该方法由以下三个流程组成：

第一流程：基础信息计算

第一步，每隔设定时间读取一次锅炉壁温测点及机组运行参数信息；

第二步，统计垂直水冷壁结构参数；对下部垂直水冷壁和上部垂直水冷壁进行计算点分段；统计节流圈管径；计算局部阻力系数ξ_j和管材沿程阻力系数ξ_y；

第三步，根据第一步和第二步的测点信息，拟合出沿炉膛高度方向的理论热负荷不均系数、沿炉膛宽度方向的理论热负荷不均系数，并整理成按管子相对高度、管子相对宽度的热负荷不均系数分布公式；

第四步，计算炉膛平均热负荷q_lpj；

第二流程：下部水冷壁流量平衡及壁温计算

第五步，假设下部水冷壁各管子流量G_l初始值为平均流量总流量G_SMQ为省煤器出口给水流量，n为下部水冷壁管子总数；

第六步，计算各计算点管段的吸热量q_l＝η_h*η_g*q_lpj*f_s，l表示第l根水冷壁管子编号，η_h表示炉膛高度方向热负荷，η_g表示炉膛宽度方向热负荷，f_s为水冷壁管子受炉膛火焰辐射表面积；

第七步，计算各计算点管段的工质出口压力P″_l、工质出口温度t″_l、平均密度ρ_l、平均比容υ_l、流速w_l、动压头重位压差ρ_lgh、管段总阻力ΔP_l＝(ξ_j+ξ_y)*Pd_l+ρ_lgh；

第八步，计算下部垂直水冷壁各管子的总阻力ΔP_z＝∑ΔP_l，广义阻力系数总流量＝各管子流量之和；

如果各管子的总阻力相同，则计算出垂直水冷壁各管段的流量；

如果各管子的总阻力不相同，则计算各管子的区间平均总阻力ΔPavg，用区间平均总阻力来代替各管子阻力，广义阻力系数保持不变，然后计算各管段的流量返回第五步；直到各管子的总阻力相同，计算出垂直水冷壁各管段的流量；

第九步，计算各管段内壁均流系数J_nb、动力粘度μ、介质导热系数λ、介质运动粘度v、定压比热容C_p、热容c、热扩散系数α、普朗特数Pr、介质放热系数α2；

第十步，计算各管段内壁温度t_n、平均均流系数J_avg、金属导热系数λ、外壁温度t_w、平均壁温t_avg；

第三流程：上部水冷壁流量平衡及壁温计算

下部水冷壁和上部水冷壁中间有汇集集箱过渡，区别在于下部水冷壁入口有节流圈，上部水冷壁没有，以及上下部水冷壁沿高度方向热负荷不同；