锅炉受热面污染监测及吹灰优化.ppt

锅炉受热面污染监测及吹灰优化技术 韩中合 锅炉受热面污染监测及吹灰优化意义 受热面污染作为燃煤锅炉运行中一个问题，往往给锅炉的安全经济运行带来严重影响。运行中带负荷吹扫是一种十分有效且目前普遍采用的手段。由于无法判断受热面实际的污染状况，传统的吹灰策略往往按照事先设定的固定周期顺序吹扫所有受热面。但这种定时定量的吹灰方式并不合理，常常造成吹灰不足或过剩。吹灰不足将使得锅炉效率降低，煤耗量增加；而吹灰过剩则会消耗大量的过热蒸汽（或电能），且因磨蚀和热应力对受热面造成损坏，缩短受热面的寿命，同时也增加了吹灰装置的维修费用。 锅炉受热面污染监测及吹灰优化意义 基于机组在线监测参数，直接或间接地诊断炉内各受热面积灰结渣的在线监测诊断技术，并在此基础上建立优化的吹灰模型，制定合理的吹灰策略，直接指导运行人员对吹灰器进行操作，将传统的周期性统一吹灰改为根据受热面污染状况和运行需要的动态吹灰，可以有效提高机组安全经济运行水平。 基本原理 锅炉受热面污染监测及吹灰优化是利用电厂现有的DCS控制系统中的数据采集系统，通过添加部分工质侧和烟气侧测点，利用新建的DAS数据采集系统，从DCS实时采集原设计已有基础数据和新增测点数据，以锅炉整体及局部能量和质量平衡原理为基础，对各主要对流面的积灰结渣、炉膛出口烟气温度进行在线监测和分析计算，从而判断出各受热面的运行状态和污染程度，并进行积灰诊断与吹灰控制。 根据受热面污染情况进行吹灰优化，改变了以往盲目的定时吹灰模式，对受热面污染严重的部位进行按需吹灰，从而达到了在受热面换热特性得到保证的情况下，最大限度地降低吹灰频次，达到节能降耗，提高机组运行经济性和安全性的目的。 对流受热面污染模型 对流受热面污染模型 K表示受热面的传热性能，K大则受热面传热良好，受热面积灰增加使K显著减小。根据热力计算标准计算得到的受热面理想传热系数Klx，根据在线监测数据计算得到受热面实际传热系数Ksj，实际传热系数Ksj与理想传热系数Klx之比可以有效表征受热面积灰状态。受热面的污染率定义为 炉膛污染监测模型 炉膛水冷壁吸收的热量主要是来自炉内火焰的辐射热，对流热只占大约5%左右，可以忽略不计。根据炉膛出口烟温可以计算出炉膛平均有效热系数 吹灰优化 理论上来说，吹灰频率越高，受热面越洁净，获得的吹灰直接受益越大，但是吹灰所消耗的蒸汽量也随之增加。在某一个确定的时间范围内，无论进行多少次吹灰，每次吹灰的消耗是相同的，次吹灰的支出与吹灰频率是单纯的线性关系。 吹灰的收益（这里的收益指吹灰带来的传热效率的改善，并非吹灰净收益，吹灰净收益=吹灰收益-吹灰消耗）与吹灰频率的关系要复杂的多。某固定时间段内，吹灰次数越多，吹灰收益越大。但随着吹灰次数的增加，吹灰收益的增长越来越慢。 理论优化目标就是要找一个最佳吹灰频率，使得此时吹灰净收益最大。以吹灰净受益最大为目标函数，寻求最小吹灰频率（即最大吹灰时间间隔），同时以锅炉运行状态为限制条件，实现锅炉的吹灰优化。 * * 锅炉内对流受热面的工作原理如下图所示，工质在管内流动，烟气在管外流动。运行过程中，受热面积灰污染。 工质 烟气 受热面积 灰层 金属 管壁 受热面工作原理图 √ √ ? √ 工质 烟气 计算原理图 受热面传热量根据下式计算 CF大则表示受热面积灰越严重污染。 其大小代表了炉膛受热面污染情况。 其中，Ta为理论燃烧温度；M为与炉膛结构有关，代表火焰中心位置的常量； 为玻尔兹曼常数， ； 炉膛黑度； 炉膛面积； 保热系数； 计算燃料量； 燃烧产物的平均热容