一种电站锅炉炉膛结渣多区段实时监测方法与流程

技术特征：

1.一种电站锅炉炉膛结渣多区段实时监测方法，其特征在于：包括步骤：

步骤1：将炉膛按照燃烧性质的区别分成三大区域主燃烧区A、燃尽区B和换热区C三大区域，其中主燃烧区A按照燃烧器层数分成a个区段，燃尽区B按照燃尽风层数分成b个区段，换热区C按照此区域的吹灰器层数分成c个区段，此处a指燃烧器层数、b指燃尽风层数、c指换热区吹灰器的层数；

步骤2：采集锅炉实时运行参数、入炉煤质数据和锅炉炉膛结构及设计参数；在所述三大区域的各区段布置热流计测点，所述热流计测点测量其所在区段的局部热流密度；

步骤3：计算燃料理论燃烧温度T_th、炉膛整体火焰综合黑度ε_syn、炉膛整体水冷壁热有效系数ψ_f和炉膛整体黑度

步骤4：根据步骤2采集的数据及步骤3计算得到的数据计算电站锅炉炉膛中三大区域各区段的实时结渣程度；反映结渣程度的参数为各区段的水冷壁热有效系数；

步骤5：将步骤4计算出的三大区域各区段结渣程度按时间分布做成曲线图，作为各区段直观的结渣监测数据。

2.根据权利要求1中所述的一种电站锅炉炉膛结渣多区段实时监测方法，其特征在于：所述步骤2中的锅炉实时运行参数包括热流计测点和电站锅炉本身布置的测点，锅炉本身布置的测点测量的数据包括锅炉燃煤量、炉膛出口氧量、一次风占总风量比例、二次风占总风量比例、一次风进出口风温、二次风进出口风温、炉膛出口烟气温度，通过电厂DCS系统采集实时数据；入炉煤质数据通过煤质分析获得，包括煤的元素分析、工业分析和热值分析；炉膛结构及设计参数通过锅炉使用和设计说明书获得，包括炉膛整体传热面积、不同区段的传热面积、有效容积、计算高度、上下排燃烧器布置高度差、燃烧器平均布置高度、出口烟窗面积、炉膛漏风系数、制粉系统的漏风系数。

3.根据权利要求1中所述的一种电站锅炉炉膛结渣多区段实时监测方法，其特征在于：所述步骤3中计算燃料理论燃烧温度T_th、炉膛整体火焰综合黑度ε_syn、炉膛整体水冷壁热有效系数ψ_f和炉膛整体黑度的方法如下：

(1)计算燃料理论燃烧温度T_th：

a.随单位质量燃料进入炉内空气热量此处的焓值均根据温度按照空气焓温表查取；

b.单位质量燃料带入炉内有效热量炉内有效热量即为理论燃烧温度T_th对应焓值，在获得后通过烟气焓温表利用插值法查取T_th；

(2)计算炉膛火焰综合黑度ε_syn：

a.炉膛实际火焰黑度

b.炉膛火焰综合黑度

(3)计算炉膛整体水冷壁热有效系数ψ_f和炉膛整体黑度

a.炉膛整体水冷壁热有效系数式中为求解方便所设参数，无实际意义；

b.炉膛整体黑度

其中，为理论的冷空气焓，即空预器进口一次风和二次风混合温度对应的焓值，kJ/kg；为理论的热空气焓，即空预器出口一次风和二次风混合温度对应的焓值，kJ/kg；Q_k为随单位质量燃料带入炉内的空气的热量，kJ/kg；Q_r为单位质量燃料带入炉内的热量，kJ/kg；q₃为化学未完全燃烧热损失，％；q₄为机械未完全燃烧热损失，％；q₆为其他热损失，％；α_f"为炉膛出口过量空气系数；Δα_f为炉膛漏风系数；Δα_pcs为制粉系统的漏风系数；为单位质量燃料带入炉内的有效热，kJ/kg；T_th为理论燃烧温度，K；k_a为辐射吸收减弱系数，m^-1；ε_f为炉膛实际火焰黑度；ε_syn为考虑了火焰辐射强度因介质吸收而减弱的火焰综合黑度；S为炉内辐射层有效厚度，m；R为与炉膛截面等面积圆形的半径，m；为炉膛整体黑度；T_f″为炉膛整体出口烟温，K；ψ_f为炉膛整体水冷壁热有效系数；x_m为炉膛火焰最高温度位置的相对高度；σ₀为玻尔兹曼常数；B_j为计算燃烧量，kg/s；为保热系数；H_f为水冷壁的吸热表面积，m²；为炉内烟气在理论燃烧温度至炉膛出口温度区间内的平均热容，kJ/(kg·K)。

4.根据权利要求1中所述的一种电站锅炉炉膛结渣多区段实时监测方法，其特征在于：所述步骤4中计算主燃烧区域A的a个区段结渣程度的方法如下：

(1)计算主燃区第1层燃烧器的水冷壁热有效系数ψ_A1：

a.假设主燃区第1区段的出口烟气温度T_A1″，根据此段的热平衡方程计算水冷壁热有效系数ψ_A1；

b.根据此段布置热流计测量获得的局部热流密度q_A1，根据校核式校核假设的A区第1段的出口烟气温度T_A1″，若符合校核式则输出ψ_A1；若不符合校核式则重新假设T_A1″，重新校核直到符合为止；

(2)计算主燃区第i层燃烧器的水冷壁热有效系数ψ_Ai：

a.假设主燃区第i区段的出口烟气温度T_Ai″，根据此段的热平衡方程计算水冷壁热有效系数ψ_Ai，此处

b.根据此段布置热流计测量获得的局部热流密度q_Ai，根据校核式校核假设A区第i段的出口烟气温度T_Ai″，若符合校核式则输出ψ_Ai；若不符合校核式则重新假设T_Ai″，重新校核直到符合为止；

其中，下标Ai代表主燃区A的第i区段，i表示模块当前计算的A区某一段，i-1表示模块当前计算区段的前一区段，1<i≤a；n用作代数求和公式中的泛指功能，无实际意义；B_ji为A区第i段计算燃烧量，kg/s，Q₆为炉膛整体其他热损失，kJ/kg，根据锅炉设计书按照设计值选取；T_Ai″为A区第i段出口烟气温度，K；I_Ai″为A区第i段出口烟气焓值，kJ/kg，根据T_Ai″查取烟气焓温表获得；T_Ai为A区第i段的烟气平均温度，K；β_cr为燃料的燃尽率，查阅锅炉手册获取；ψ"为下区段对上区段的辐射热有效系数，取0.1；F_Ai为A区第i 段出口炉膛截面积，m²；H_Ai为A区第i段的水冷壁传热面积，m²；ψ_Ai为A区第i段水冷壁热有效系数；q_Ai为热流计测得的A区第i段的局部热流密度，kW/m²。

5.根据权利要求1中所述的一种电站锅炉炉膛结渣多区段实时监测方法，其特征在于：所述步骤4中计算燃尽区域B的b个区段结渣程度的方法如下：

(1)计算燃尽区第1层燃尽风的水冷壁热有效系数ψ_B1：

a.假设燃尽区第1区段的出口烟气温度T_B1″，根据此段的热平衡方程计算水冷壁热有效系数ψ_B1，此处

b.根据此段布置热流计测量获得的局部热流密度q_B1，根据校核式校核假设B区第1段的出口烟气温度T_B1″，若符合校核式则输出ψ_B1；若不符合校核式则重新假设T_B1″，重新校核直到符合为止；

(2)计算燃尽区第k层燃尽风的水冷壁热有效系数ψ_Bk：

a.假设燃尽区第k区段的出口烟气温度T_Bk″，根据此段的热平衡方程计算水冷壁热有效系数ψ_Bk，此处

b.根据此段布置热流计测量获得的局部热流密度q_Bk，根据校核式校核假设B区第k段的出口烟气温度T_Bk″，若符合校核式则输出ψ_Bk；若不符合校核式则重新假设T_Bk″，重新校核直到符合为止；

其中，下标Bk代表燃尽区B的第k区段，k表示模块当前计算的B区某一段，k-1表示模块当前计算区段的前一区段，1<k≤b；Δβ_cr为主燃烧区燃料的未燃尽率；T_Bk″为B区第k段出口烟气温度，K；I_Bk″为B区第k段出口烟气焓值，kJ/kg，根据T_Bk″查取烟气焓温表获得；T_Bk为B区第k段的烟气平均温度，K；F_Bk为B区第k段出口炉膛截面积，m²；H_Bk为B区第k段的水冷壁传热面积，m²；ψ_Bk为B区第k段水冷壁热有效系数；q_Bk为热流计测得的B区第k段的局部热流密度，kW/m²。

6.根据权利要求1中所述的一种电站锅炉炉膛结渣多区段实时监测方法，其特征在于：所述步骤4中计算换热区域C的c个区段结渣程度的方法如下：

即计算换热区第m层吹灰器的水冷壁热有效系数ψ_Cm：

a.假设换热区第m区段的出口烟气温度T_Cm″，根据此段的热平衡方程计算水冷壁热有效系数ψ_Cm。此处当m＝1时，下标C(m-1)相当于Bb即燃尽区最后一层第b层燃尽风，而当m>1时，

b.根据此段布置热流计测量获得的局部热流密度q_Cm，根据校核式校核假设C区第m段的出口烟气温度T_Cm″，若符合校核式则输出ψ_Cm；若不符合校核式则重新假设T_Cm″，重新校核直到符合为止。

其中，下标Cm代表燃尽区C的第m区段，m表示模块当前计算的C区某一段，m-1表示模块当前计算区段的前一区段，1≤m≤c；T_Cm″为C区第m段出口烟气温度，K；I_Cm″为C区第m段出口烟气焓值，kJ/kg，根据T_Cm″查取烟气焓温表获得；T_Cm为C区第m段的烟气平均温度，K；F_Cm为C区第m段出口炉膛截面积，m²；H_Cm为C区第m段的水冷壁传热面积，m²；ψ_Cm为C区第m段水冷壁热有效系数；q_Cm为热流计测得的C区第m段的局部热流密度，kW/m²。