一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁温在线监测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁溫在线检测方法及系统，属于锅炉技 术领域。
【背景技术】
[0002] 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，W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溫现象，W及由于管材长期超溫而引 起的寿命迅速衰减及爆管现象。
[0003] 垂直水冷壁在燃烧过程中为了防止超溫爆管现象，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。
[0004] 通过垂直水冷壁壁溫在线监测，可有效避免垂直水冷壁部分管段的长期超溫运 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】
[0005] 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溫在线监测 方法，W避免垂直水冷壁部分管段的长期超溫运行，延长垂直水冷壁的使用寿命，提高锅炉 运行的可靠性。
[0006] 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 壁溫在线检测方法，其特征在于:该方法由W下Ξ个流程组成：
[0007] 第一流程:基础信息计算
[000引第一步，每隔设定时间读取一次锅炉壁溫测点及机组运行参数信息；
[0009] 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神日管材沿程阻力系数ξγ;
[0010] 第Ξ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；
[0011] 第四步，计算炉膛平均热负荷qipj;
[0012] 第二流程:下部水冷壁流量平衡及壁溫计算
[0013] 第五步，假设下部水冷壁各管子流量Gi初始值为平均流量心。;3 ===-;心总流量Gsmq 为省煤器出口给水流量，η为下部水冷壁管子总数；
[0014] 第六步，计算各计算点管段的吸热量qi = rih巧g*qip片fs，l表示第1根水冷壁管子编 号，％表示炉膛高度方向热负荷，屯表示炉膛宽度方向热负荷，fs为水冷壁管子受炉膛火焰 福射表面积；
[001引第屯步，计算各计算点管段的工质出口压力P"i、工质出口溫度t"i、平均密度P1、平 均比容口1、流速Wi、动压異
、重位压差P1曲、管段总阻力Δ Pi= Uj+Cy)冲di+P 巧h;
[0016] 第八步，计算下部垂直水冷壁各管子的总阻力Δ Pz= Σ Δ Pi，广义阻力系数
总流量=各管子流量之和；
[0017] 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；
[001引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Δ化vg，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；
[0019] 第九步，计算各管段内壁均流系数Jnb、动力粘度μ、介质导热系数λ、介质运动粘度 V、定压比热容Cp、热容C、热扩散系数α、普朗特数Pr、介质放热系数曰2;
[0020] 第十步，计算各管段内壁溫度tn、平均均流系数Javg、金属导热系数λ、外壁溫度U、 平均壁溫tavg ;
[0021 ]第Ξ流程:上部水冷壁流量平衡及壁溫计算
[0022] 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，W及上下部水冷壁沿高度方向热负荷不同；
[0023] 第十一步，假设上部水冷壁各管子流量Gi初始值为平均流量巧总流量 Gsmq为省煤器出口给水流量，η为上部水冷壁管子总数；
[0024] 第十二步，计算各计算点管段的吸热量qi =化巧g*qipj*fs;
[0025] 第十Ξ步，计算各管段计算点管段的出口压力P"i、出口溫度t"i、平均密度P1、平均 比容U1、流速W1、动压头
、重位压差化曲、管段总阻力Δ Pi= aj+Cy)*Pdi+P 巧h;
[00%]第十四步，计算上部垂直水冷壁各管子的总阻力ΔΡζ= Σ ΔΡι，广义阻力系数，
总流量=各管子流量之和；
[0027] 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；
[0028] 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Δ化vg。用区间平 均总阻力来代替各管段阻力，广义阻力系数保持不变，然后计算各管段的流量
[0029] 第十五步，计算各管段内壁均流系数Jnb、动力粘度μ、介质导热系数λ、介质运动粘 度V、定压比热容Cp、热容C、热扩散系数α、普朗特数Pr、介质放热系数曰2;
[0030] 第十六步，计算各管段内壁溫度tn、平均均流系数Javg、金属导热系数λ、外壁溫度 tw、平均壁溫tavg。
[0031 ] 优选地，所述步骤1中，每隔0.5分钟读取一次锅炉壁溫测点及机组运行参数信息。
[0032] 优选地，所述步骤1中，锅炉壁溫测点包括下部垂直水冷壁出口管壁测点溫度及上 部垂直水冷壁出口管壁测点溫度;机组运行参数信息包括:负荷，主蒸汽压力，主蒸汽流量， 省煤器出口压力，省煤器出口给水溫度，磨煤机组合。
[0033] 优选地，所述步骤2中，垂直水冷壁结构参数管包括:外径dw、壁厚δ、内径dn、材质。
[0034] 本发明还提供了一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁溫在线检测系统，使用上述的超 超临界锅炉垂直水冷壁壁溫在线检测方法，其特征在于：由计算服务器、数据库服务器、web 站点服务器、客户端浏览器、厂级监控装置组成，Web站点服务器和客户端浏览器连接，数据 库服务器和计算服务器连接，数据库服务器访问厂级监控装置，实现与锅炉DCS系统连接。
[0035] 优选地，所述数据库服务器每隔设定时间，通过厂级监控装置读取一次锅炉壁溫 测点及机组运行参数信息，计算服务器根据所述锅炉壁溫测点及机组运行参数信息实现锅 炉垂直水冷壁壁溫的计算。
[0036] 本发明提供的方法克服了现有技术的不足，实现了垂直水冷壁壁溫的在线监测， 从而可有效避免垂直水冷壁部分管段的长期超溫运行，延长垂直水冷壁的使用寿命，提高 锅炉的安全运行可靠性。
【附图说明】
[0037] 图1为某电厂垂直水冷壁计算点示意图；
[0038] 图2为炉膛高度方向热负荷分布示意图；
[0039] 图3为炉膛前后墙宽度方向热负荷分布示意图；
[0040] 图4为炉膛左右墙宽度方向热负荷分布示意图。
【具体实施方式】
[0041] 为使本发明更明显易懂，兹W-优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0042] 本发明提供了一种超超临界锅炉垂直水冷壁壁溫在线检测方法，该方法由W下Ξ 个流程组成：
[0043] 第一流程:基础信息计算。
[0044] 第一步:读取锅炉壁溫测点及机组运行参数信息：数据库服务器每隔A t = 0.5分 钟，通过厂级监控装置读取下部垂直水冷壁出口管壁测点溫度，上部垂直水冷壁出口管壁 测点溫度，负荷，主蒸汽压力，主蒸汽流量，省煤器出口压力，省煤器出口给水溫度，磨煤机 组合等参数信息。
[0045] 第二步，垂直水冷壁结构参数统计(管外径dw、壁厚δ、内径山、材质material),如图 1所示，某电厂下部垂直水冷壁计算点分9段，上部垂直水冷壁计算点分7段，节流圈管径统 计，局部阻力系数1^含节流圈阻力系数）、管材(含内螺纹管和光管)沿程阻力系数ξγ计算， 如下面四个表所示。
[0046]
Γ00491
[0051]第Ξ步，根据测点信息拟合出理论炉膛沿高度方向热负荷不均系数，理论炉膛沿 宽度方向热负荷不均系数，并整理成按管子相对高度(〇，1)、管子相对宽度(〇，1)的热负荷 不均系数分布公式。
[0化2]图2为沿炉膛高度方向热负荷分布示意图，其横坐标X表示管子相对高度，Λ'二 h hj表示高度方向第j个计算点的高度，h表示总高度。根据该图拟合出的按管子相对高度的 热负荷不均系数y的分布公式为：
[0053] y = -34.841x^+80.303x^-54.1x^+3.6037x^+4.7642x+0.6963
[0054] 图3为沿炉膛前后墙高度方向热负荷分布示意图，其横坐标m表示管子沿前后墙方 向相对宽度，^^|，。表示前后墙宽度方向第巧良管子，1表示前后墙宽度方向总管子数。根 据该图拟合出的按管子前后墙相对宽度的热负荷不均系数y的分布公式为：
[0055] y = -25.625m^+78.562m^-80.294m^+28. Qm^-l. 4664m+0.7151
[0056] 图4为沿炉膛左右墙高度方向热负荷分布示意图，其横坐标n表示管子沿左右墙方 向相对宽度，Si ，P康示左右墙宽度方向第j根管子，P表示左右墙宽度方向总管子数。 根据该图拟合出的按管子左右墙相对宽度的热负荷不均系数y的分布公式为：
[0057] y = 9.8654nS-29.055n4+29.651n3-15.36化2+4.709n+0.6079
[0化引第四步，根据测点信息计算炉膛平均热负荷qip^KW/m2)。
[0059] 根据热力计算书计算一个不同负荷下的炉膛平均热负荷qw。再根据计算壁溫数 据与壁溫测点数据校核，修正炉膛平均热负荷qipj。
[0060] 第二流程:下部水冷壁流量平衡及壁溫计算。
[0061] 第五步，假设下部水冷壁各管子流量Gi初始值为平均流量巧w 巧微，总流量 GSMQ为省煤器出口给水流量，η为下部水冷壁管子总数，水冷壁有前墙、后墙、左墙、右墙。
[0062] 第六步，计算各计算点管段的吸热量。qi = rih巧g*qipj*fs，l表示第1根水冷壁管子 编号，恥表示炉膛高度方向热负荷，山表示炉膛宽度方向热负荷，fs为该管子受炉膛火焰福 射表面积。。
[0063] 第屯步，计算各管段计算点管段的工质出口压力P"i、工质出口溫度t"i、平均密度 P1、平均