[发明专利]一种省煤器换热管磨损的监控方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电站锅炉技术领域，尤其涉及一种省煤器换热管磨损的监控方法及系统。

背景技术

在锅炉运行过程中，煤粉在炉膛内燃烧后，产生的烟气夹带着飞灰颗粒，冲刷尾部省煤器，使其受热面产生磨损。相比常规省煤器，低低温省煤器内烟气温度低，烟气体积大幅度缩小，粉尘浓度增大，使得该换热设备的磨损问题更为严重。管壁磨损不仅影响换热器的换热效率，降低换热管使用寿命，严重时还会引发换热管泄漏，甚至省煤器爆管的安全事故。一般换热管设计的工作寿命为150kh，而实际运行中，甚至出现运行不到5kh便发生泄漏或爆管的事故，给生产带来巨大的经济损失和安全隐患。

在现有技术中，受省煤器换热管安装工艺所限，检修人员难以实时检测换热管磨损情况。通常在其发生泄漏事故后，工作人员才能确定其具体位置，这给安全运行带来了极大的隐患，严重影响电厂的经济效益。因此，针对换热管使用寿命低且换热管磨损给锅炉运行带来极大安全隐患问题，如何克服上述不足，是目前电站锅炉技术领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种省煤器换热管磨损的监控方法及系统，以提高换热管的使用寿命，减少锅炉运行存在的安全隐患。

一种省煤器换热管磨损的监控方法，所述监控方法包括：

建立省煤器内的换热管三维模型；

计算换热管受热面上各点的磨损速率；

根据所述磨损速率，计算所述换热管受热面上各点的磨损厚度；

根据所述磨损厚度，计算换热管的当前使用寿命；

判断所述当前使用寿命是否小于设置的阈值；

若是，则系统报警，提示磨损严重区域。

可选的，所述建立省煤器内的换热管三维模型之前，还包括：设置边界条件及物性参数。

可选的，所述建立省煤器内的换热管三维模型，具体包括：

采用近似处理方法，将换热管实物图转化成换热管三维空间图；

根据所述换热管三维空间图、所述边界条件及所述物性参数，建立省煤器内的换热管三维模型。

可选的，所述换热管三维模型还包括：显示区域；所述显示区域，用于在所述换热管三维模型上实时显示所述磨损速率和所述磨损厚度。

可选的，所述计算换热管受热面上各点的磨损速率，具体包括：

采用磨损速率计算模型，计算换热管受热面上各点的磨损速率；其中，所述磨损速率计算模型为：

式(1)中，R_erosion为磨损速率，单位为kg/(m²·s)；

N_particles为颗粒个数；

p为颗粒particles；

为颗粒的质量流量，单位为kg/s；

C(d_p)为颗粒直径的函数；

d_p为颗粒粒径，单位为μm；

f(α)为颗粒碰撞角度的函数；

α为颗粒和壁面的撞击角度，单位为度；

v为颗粒相对气体的速度，单位为m/s；

b(v)为颗粒相对速度的函数；

A_f为颗粒在壁面上的投影面积，单位为mm²。

本发明还提供一种省煤器换热管磨损的监控系统，所述监控系统包括：

换热管三维模型建立模块，用于建立省煤器内的换热管三维模型；

磨损速率计算模块，用于计算换热管受热面上各点的磨损速率；

磨损厚度计算模块，根据所述磨损速率，计算所述换热管受热面上各点的磨损厚度；

当前使用寿命计算模块，用于根据所述磨损厚度，计算换热管的当前使用寿命；

判断模块，用于判断所述当前使用寿命是否小于设置的阈值；

第一结果输出模块，用于当所述判断模块的判断结果为是时，系统报警，提示磨损严重区域。

可选的，在所述换热管三维模型建立模块之前，还包括：设置模块；所述设置模块，用于设置边界条件及物性参数。

可选的，所述换热管三维模型建立模块，具体包括：

转化单元，用于采用近似处理方法，将换热管实物图转化成换热管三维空间图；

换热管三维模型建立单元，用于根据所述换热管三维空间图、所述边界条件及所述物性参数，建立省煤器内的换热管三维模型。

可选的，所述换热管三维模型建立模块还包括：显示单元；所述显示单元，用于在所述换热管三维模型上实时显示所述磨损速率和所述磨损厚度。