[发明专利]一种尾部三烟道二次再热锅炉的受压件寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种尾部三烟道二次再热锅炉的受压件寿命预测方法，包括如下步骤：步骤一、建立尾部三烟道二次再热锅炉的汽水系统动态模型；步骤二、通过接入DCS的测点数据作为输入参数，计算出模型中其余未安装测点的受压件的实时参数；步骤三、根据动态模型输出的受压件参数，计算受压件寿命损耗。本发明可持续对二次再热锅炉受压件寿命进行预测，可实时判断设备各部件的使用寿命情况，不仅可在线监测机组安全性和寿命损耗，也可为停机前的检修和备件做准备。采用本发明方法对受压件寿命进行检测，电厂运行者可进行故障监测和设备管理，并且最优化运行方式，在经济性和安全性以及设备寿命之间做出最优化选择。

技术领域

本发明属于电站锅炉技术领域，具体涉及一种尾部三烟道二次再热锅炉的受压件寿命预测方法。

背景技术

为进一步降低发电燃煤机组煤耗，进一步发展洁净煤燃用技术，发展高参数大容量的二次再热锅炉是一个重点发展方向。二次再热机组使锅炉增加一级再热循环，与一次再热锅炉相比，机组热效率更高，但是随着再热级数增加，锅炉受热面布置趋于复杂。

在现有的二次再热锅炉技术中，对于二次再热锅炉的调温方式中再热器的调温方式包含摆动燃烧器+双烟道挡板、烟气再循环+双烟道挡板、三烟道纯挡板调节等三种方式。其以某660MW等级二次再热锅炉为例，对三种调温方式特性对比如下：

综合比较下，采用尾部三档板调节汽温的二次再热锅炉，能够实现双向调温，设备简单，可靠性高，实际运行过程中不增加机组厂用电，且投资运行维护费用低，可实现二次再热的收益最大化。

目前国内的能源结构调整，新能源发电机组的发展使得传统燃煤机组需要更好地灵活性运行能力，且能响应电网调节的需求。使得尾部三烟道纯挡板调温的二次再热锅炉不仅可以实现高效率，低煤耗，同时也具有灵活调节的能力。为了实现调峰运行模式，电厂运营商需要评估不同运行策略和运行手段下的经济性和对设备寿命的影响。

二次再热机组，在锅炉启动、负荷变化时，主汽温度和两级再热的温度之间的调节会相互影响，为了适应机组频繁启停或者调峰需求，监控受压件的寿命损耗就很重要，是满足进组长期稳定运行的必要条件。

疲劳损伤是影响锅炉寿命的最主要的措施，是受压元件热疲劳的直接后果。例如，在快速启动的过程中，过热器管暴露在高烟温下，而内部工质温度仍比较低。相反，在停炉过程中，管子外表面烟气可能温度已经冷却下来，而管内工质温度仍较高。而对于厚壁元件，更容易受到冷热应力交变的影响。

对于大容量高参数的二次再热锅炉，其热惯性就比常规锅炉更大。且存在主蒸汽温度T₀，一次再热蒸汽温度T₁，二次再热蒸汽温度T₂三个需要调整匹配的参数，调节过程比常规锅炉复杂。而尾部三烟道二次再热锅炉由于其再热器都是依靠挡板调节，其动态特性与其他二次再热锅炉又是不同的。监控尾部三烟道二次再热锅炉的动态情况下的受压件状况和寿命消耗是一个新的领域。

在高温部件寿命监测领域，国内外先后出现了基于持久强度法的锅炉寿命在线监测系统、金相组织蠕变劣化过程分析的寿命检测技术及装置。通常情况下都是将DCS的壁温监测数据和压力、温度运行数据引出，对受热面和厚壁元件的超温和热偏差方面进行监控，预防超温引起的爆管，这些寿命预测系统都是基于锅炉中的测点，并不能涵盖整个锅炉受压件体系。对于尾部三烟道的二次再热锅炉，由于其受热面布置比现有技术的常规锅炉更加复杂，且其调温特性是依靠布置在尾部的三个烟道的烟气调节挡板，其动态特性区别于常规锅炉。依靠受热面的壁温测点可以掌握已装测点的受压件的壁温波动，但是不能涵盖整体锅炉受压件。由于尾部三烟道二次再热锅炉的动态特性的特殊性，根据现有技术，不能通过已装测点获得其他受压件在机组启动、负荷波动的动态条件下的壁温和压力波动的实时情况。

发明内容