一种锅炉四管泄漏量实时计算方法与流程

本发明属于动力工程行业，具体涉及一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，可应用于锅炉四管状态监测及相关故障诊断等。

背景技术：

1、随着燃煤电厂单机容量逐步提高，锅炉设计制造也向着高参数、大容量方向不断发展，作为受热面夹在工质和烟气之间的锅炉四管承受的压力和温度逐渐提高，这导致锅炉四管所受侵蚀和磨损程度加剧。据统计今年来我国燃煤电厂由锅炉四管泄露事故造成机组非计划停运的比例将近30％，严重影响机组运行的安全性和电网调度的稳定性，同时也造成大量热损失出现，降低机组运行的经济性。

2、目前，电厂工作人员主要是通过锅炉四管泄露的相关现象判断设备当前情况，如给水流量不正常增大且大于蒸汽流量、泄漏处异常声响、炉膛压力升高、引风机电流增大等现象。这些判断方法经验要求高、判断难度大，缺乏量化可控的数据支撑，难以在泄露较轻时发现问题并及时处理，造成损失扩大化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，利用省煤器出口烟气成分在线监测数据、入炉煤质化验数据和大气环境数据在线计算得到锅炉烟气中水蒸汽量变化值，从而得到锅炉四管的泄漏量，解决了过去无法较为准确衡量锅炉四管泄露程度的问题，实现了锅炉四管泄漏量的在线监测，为电厂运行及管理人员提供了相关问题检修决策的依据。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，包括：

4、省煤器出口烟气中水蒸气来源有四部分，分别是入炉煤水分生产的水蒸气、氢元素燃烧后生成的水蒸气、空气中含有的水蒸气和锅炉四管泄露后产生的水蒸气，分别计算各部分水蒸气含量，利用物料平衡原理即可计算得到锅炉四管泄漏量。

5、本发明进一步的改进在于，具体包括以下步骤：

6、(1)计算得到省煤器出口烟气中水蒸气流量；

7、(2)计算得到入炉煤水分产生的水蒸气流量；

8、(3)计算得到入炉煤氢元素产生的水蒸气流量；

9、(4)计算得到锅炉进风中水蒸气流量；

10、(5)计算得到锅炉四管泄漏量。

11、本发明进一步的改进在于，步骤(1)中，具体计算公式如下：

12、

13、式中：

14、mgas,h2o——省煤器出口烟气中水蒸气流量，t/h；

15、ωeco,out——省煤器出口烟气水蒸气分压力占比，％；

16、peco,out——省煤器出口烟气绝对压力，kpa；

17、——省煤器出口截面烟气平均流速，m/s；

18、aeco,out——省煤器出口截面面积，m2；

19、rg,h2o——水蒸气气体常数，取461.92，j/(kg·k)；

20、teco,out——省煤器出口烟气温度，℃。

21、本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，具体计算公式如下：

22、

23、式中：

24、mmar,h2o——入炉煤水分产生的水蒸气量，t/h；

25、bfeed——锅炉给煤量，t/h；

26、mar——入炉煤收到基水分，％。

27、本发明进一步的改进在于，步骤(3)中，具体计算公式如下：

28、

29、式中：

30、mmar,h2o——入炉煤氢元素产生的水蒸气量，t/h；

31、bfeed——锅炉给煤量，t/h；

32、mar——入炉煤收到基水分，％。

33、本发明进一步的改进在于，步骤(4)中，具体计算公式如下：

34、首先，根据锅炉进口空气温度计算锅炉进风饱和水蒸汽压力；

35、当进风温度t<0℃时，锅炉进风饱和水蒸汽压力pair,b为：

36、

37、其中，t为锅炉进口空气的热力学温度，取t＝t+273.15，c1＝-5674.5359，c2＝6.3925247，c3＝-0.9677843*10-2，c4＝-0.62215701*10-6，c5＝0.20747825*10-18，c6＝-0.9484024*10-12，c7＝4.1635019；

38、当进风温度t>＝0℃时，锅炉进风饱和水蒸汽压力pair,b为：

39、

40、其中，c8＝-5800.2206，c9＝1.3914993，c10＝-0.048640239，c11＝0.41764768*10-4，c12＝-0.14452093*10-7，c13＝6.5459673；

41、然后，计算锅炉进风包含的水蒸气流量

42、

43、式中：

44、mair,h2o——锅炉进风中水蒸气流量，t/h；

45、ωair,in——锅炉进口空气相对湿度，％；

46、pair,b——锅炉进口空气水蒸气饱和压力，kpa；

47、vair,in——锅炉进口空气体积流量，km3/h；

48、αlf——锅炉炉膛至省煤器漏风系数；

49、rg,h2o——水蒸气气体常数，取461.92，j/(kg·k)；

50、tair,in——锅炉进口空气温度，℃。

51、本发明进一步的改进在于，步骤(5)中，具体计算公式如下：

52、

53、式中：

54、mxl,h2o——锅炉四管泄露产生的水蒸气量，t/h。

55、本发明进一步的改进在于，还包括以下步骤：

56、(6)锅炉四管泄漏预警

57、考虑到机组变负荷工况下，各参数变化存在不同的滞后效应，因此针对机组稳定运行工况进行锅炉四管泄露预警；

58、首先，计算机组每分钟前后的负荷变化率，如下：

59、

60、式中：

61、α——机组负荷变化率，％；

62、wi——i时刻机组负荷，mw；

63、wi-1——i-1时刻机组负荷，mw；

64、若当前时刻机组负荷变化率大于1％，不触发锅炉四管泄漏量计算程序；若当前机组负荷变化率小于1％，锅炉四管泄漏计算程序自动触发，并抓取数据计算得到当前时刻的锅炉四管泄漏量，根据计算得到的锅炉四管泄漏量数值进行分等级预警。

65、本发明至少具有如下有益的技术效果：

66、相比传统的锅炉爆管后方能通过一些异常参数或者异常现象结合经验判断锅炉四管泄露情况，本发明可以实时计算锅炉四管的泄漏量，在锅炉四管出现异常的前期即可及时发现并提醒运行人员及时关注，不受运行人员经验水平等因素影响，计算结果实时、准确、可靠。采用上述技术方案及数学模型，解决了传统的锅炉四管防磨防爆监测困难的情况，为机组运行人员准确把握锅炉四管状态提供了数据支撑。

技术特征：

1.一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，其特征在于，步骤(1)中，具体计算公式如下：

4.根据权利要求3所述的一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，其特征在于，步骤(2)中，具体计算公式如下：

5.根据权利要求4所述的一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，其特征在于，步骤(3)中，具体计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，其特征在于，步骤(4)中，具体计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，其特征在于，步骤(5)中，具体计算公式如下：

8.根据权利要求7所述的一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，其特征在于，还包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种锅炉四管泄漏量实时计算方法，包括：省煤器出口烟气中水蒸气来源有四部分，分别是入炉煤水分生产的水蒸气、氢元素燃烧后生成的水蒸气、空气中含有的水蒸气和锅炉四管泄露后产生的水蒸气，分别计算各部分水蒸气含量，利用物料平衡原理即可计算得到锅炉四管泄漏量。该方法通过自动采集机组入炉煤质化验结果及省煤器出口烟气数据，实时计算得到锅炉四管的泄漏量，并根据计算结果进行分级预警。本发明实现了锅炉四管泄露量计算及预警，可用于锅炉四管状态监测及相关故障诊断等需求，方便运行人员实时掌握锅炉四管状态，及时安排检修工作，提升机组运行安全性。

技术研发人员：王博,李崇晟,吴智群,杜保华,褚贵宏,黄廷辉,王强
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14