[发明专利]一种锅炉内受热面壁温安全监测评估系统

说明书

本发明公开了一种锅炉内受热面壁温安全监测评估系统，该系统包括炉管壁温在线计算模块与壁温安全评估展示模块，所述的炉管壁温在线计算模块用于计算炉管壁温，所述的壁温安全评估展示模块用于对炉管壁温在线计算模块获得的结果进行实时壁温展示、超温区域预警展示和历史数据综合展示。该系统采用机理模型、数学模型、数值模拟、现场试验四维结合的方法，利用试验数据修正数值模拟结果，并借助神经网络和粒子群算法等数据处理优化方法，综合考虑热力偏差和水力偏差计算各个金属管壁的温度，实现不同工况下不同区域壁温的实时监测与运行评估，大大提高了电厂运行的安全性和经济性。

技术领域

本发明属于锅炉安全监测技术领域，具体涉及一种锅炉内壁温监测的锅炉炉管安全状态评估系统。

背景技术

近年来电力行业高速发展，电厂燃煤机组正迅速向大容量、高参数发展，而由于锅炉的大容量化，蒸汽参数提高后，烟气参数分布的不均匀性以及蒸汽的不均匀性使得水冷壁及过热器管道容易产生局部热偏差，锅炉炉膛上部水冷壁及过热器的超温漏爆问题日益突出，这不仅严重影响了机组的安全运行，也对电厂造成了巨大的经济损失，可见，锅炉壁温的在线监测技术至关重要。

对现有技术进行检索发现，目前针对锅炉壁温在线监测的现有技术如下：(1)炉内传感器直接测点。以中国专利ZL 201110428271.3为例，其通过直接设计传感器测量易超温的位置，优化测点布置。但布置在受热面的传感器极易由于温度过高而失效，且凭经验选取易超温位置只能获取有限测点温度，无法全面监测受热面的超温情况；(2)数据拟合模型。以中国专利ZL 201610070727.6为例，其根据锅炉入口烟温、烟速、汽温等历史运行数据，进行金属管壁温度神经网络训练等数据的拟合。但此方法只能拟合有限测点温度，且数据拟合精度不高；(3)外测点与壁温计算结合。以中国专利ZL 201710752198.2为例，其通过设置金属管外壁温度测点，形成电厂锅炉运行实时数据库，进行炉管壁温的实时计算。但此方法的测量计算结果精度不够，且无法准确在线反馈壁温变化；(4)数值模拟与热力水动力偏差计算结合。以中国专利ZL 201210234175.X为例，其利用数值模拟得到烟气温度和速度分布，作为热力水动力计算初始条件，进行壁温的热力水动力计算和校核计算，输出结果。此方法的缺陷是无法做到实时性，且未对数值模拟结果进行验证，无法确定结果的可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种锅炉内受热面壁温安全监测评估系统，采用机理模型、数学模型、数值模拟、现场试验四维结合的方法，利用试验数据修正数值模拟结果，并借助神经网络和粒子群算法等数据处理优化方法，综合考虑热力偏差和水力偏差计算各个金属管壁的温度，实现不同工况下不同区域壁温的实时监测与运行评估，大大提高了电厂运行的安全性和经济性。

本发明的技术方案如下所示：

一种锅炉内受热面壁温安全监测评估系统，包括炉管壁温在线计算模块与壁温安全评估展示模块。

炉管壁温在线计算模块，用于计算炉管壁温，其具体步骤如下：

S1：采集锅炉运行实时状态参数：烟气温度、烟气流量、工质温度、工质流量、工质压力；

S2：将上述参数代入基于全工况数值模拟及神经网络的锅炉内烟气流场分布在线预测模型，获得入口烟气条件，包括受热面入口的平均烟温及辐射热；

S3：根据入口烟气条件进行在线热计算，获得炉宽及炉高热偏差条件；

S4：利用步骤S1中获得的受热面入口工质平均参数进行在线水力计算，获得水力偏差条件；

S5：根据步骤S3获得的炉宽及炉高热偏差条件和步骤S4中获得的水力偏差条件进行炉管壁温在线计算，输出受热面各具体位置上的炉管壁温分布结果。

壁温安全评估展示模块，用于对炉管壁温在线计算模块获得的结果进行实时壁温展示、超温区域预警展示、历史数据综合展示，其具体方法为：