超超臨界鍋爐受熱面壁溫監控系統及監控方法技術方案

本發明專利技術涉及超超臨界鍋爐受熱面壁溫監控系統及監控方法，目的是可以對鍋爐內末級過熱器、屏式過熱器的受熱管子進行全面實時監測，包括熱電偶、數據采集系統、監控系統，數據采集系統的輸入端與熱電偶相連，數據采集系統的輸出端與監控系統相連，在鍋爐屏式過熱器和末級過熱器的每一路管路上都設有一熱電偶，并按管路在鍋爐內沿爐膛寬度方向的實際排列順序依次與數據采集系統相連。可方便、直觀地區分管路堵塞與鍋爐偏燒兩種不同的故障，以便維護人員采取不同的應對措施，增加了鍋爐的可靠性與壽命；監控系統采用冗余技術，增加了系統的可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鍋爐制造領域，更具體的說，本專利技術是關于超超臨界鍋爐的受熱面壁 溫監控系統及監控方法。
技術介紹
節能、減排、降本要求火電機組提高效率，促進了超臨界、超超臨界機組的非常規 快速發展，但從目前已運行的相關機組來看，末級過熱器、屏式過熱器和末級再熱器奧氏體 不銹鋼材料，管徑細，管道節流孔小，對鍋爐制造安裝的潔凈度控制要求更高，鍋爐沖管期 間節流孔堵塞概率更高；奧氏體不銹鋼材料正常運行期間易氧化，很容易剝落，并在彎管處 形成沉積物，嚴重時會堵塞管道彎頭，導致過熱爆管。近幾年來，全國火電廠因基建異物、 氧化皮堵塞而引起爆管事故頻繁發生，有些機組一年發生多次這類事故，嚴重的達10次之^^ o目前國內外鍋爐受熱面壁溫監控受投資成本影響，只是對局部范圍監控監視，監 視范圍在總量的10%以下，只是選擇局部有代表性的位置安裝壁溫測點，不能對高溫受熱 面進行有效監控，運行中存在長期超溫的管子，直至最后爆管才發現。中國專利局于2006年12月13日公開了一份CN1877193號文獻，名稱為鍋爐過熱 器、再熱器爐內壁溫在線監測方法及裝置，該裝置利用過熱器或再熱器管組少量管子的進 出口爐外汽溫測點所測得的溫度值以及鍋爐的某些運行參數，輸入計算機計算處理，實時 計算該管組所有管子沿長度各段管子的爐內壁溫值，以判斷是否超溫及計算壽命損耗，并 計算煙溫差。計算結果在監視器上顯示并在數據庫中記錄。實現“狀態檢修”和“壽命監測” 的功能。該裝置的缺點是不能對鍋爐過熱器、再熱器是否有堵塞及鍋爐是否存在偏燒進行 監測及報警。
技術實現思路
本專利技術為解決現有技術中存在的鍋爐內末級過熱器、屏式過熱器的受熱管子是否 存在堵塞及鍋爐是否存在偏燒不能進行全面監測和及時報警的問題，提供了一種切實可行 的、低成本的，可以對鍋爐內末級過熱器、屏式過熱器的受熱管子進行全面實時監測，對鍋 爐內加熱狀態進行實時監測，當有管子發生堵塞，或鍋爐加熱發生偏燒能及時進行報警的 。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是本專利技術包括熱電偶、數據采集系統、 監控系統，數據采集系統的輸入端與熱電偶相連，數據采集系統的輸出端與監控系統相連， 在鍋爐屏式過熱器和末級過熱器的每一路管路上都設有一熱電偶，并按管路在鍋爐內沿爐 膛寬度方向的實際排列順序依次與數據采集系統相連。鍋爐水冷壁、包覆墻、頂棚過熱器 低溫過熱器運行溫度較低，選用的金屬材料溫 度裕量較大，運行過程不易引起管壁溫度超限；如某超超臨界鍋爐的高溫再熱器正常運行 溫度603°C，管壁報警溫度650°C，再熱器管運行溫度裕量較大，并且高溫再熱器管道節流孔較大，直徑為62r30mm，因此在比較亞臨界鍋爐運行情況后，對鍋爐水冷壁、包覆墻、頂 棚過熱器、低溫過熱器、再熱器等受熱面管道不進行全范圍的監控，只是選取部分典型管子 測量壁溫，以降低整個系統的成本；末級過熱器正常運行溫度較高，如某超超臨界鍋爐的末級過熱器正常運行溫度605°C， 報警溫度630°C ；受熱面金屬溫度裕量低，并且每各管屏上都通過分配集箱上的節流孔來分 配蒸汽流量，節流孔直徑小(61(T20mm)易引起堵塞；屏式過熱器在低負荷(50-60%)段， 爐膛火焰充盈度較好，屏式過熱器吸熱較多，但此時蒸汽流量較低，極易引起屏式過熱器超 溫，并且屏式過熱器節流孔多且內徑小；因此對鍋爐屏式過熱器和末級過熱器的管屏上全 屏安裝壁溫測點，實現全過程監控，并將熱電偶按所安裝的管路在鍋爐內沿爐膛寬度方向 的實際排列順序依次與數據采集系統相連，為后續的信息處理及故障判斷提供了必要條 件；數據采集系統通過熱電偶采集包括鍋爐屏式過熱器和末級過熱器的全屏實時溫度數 據，并將該數據有序傳送到監控系統，監控系統負責數據的處理與顯示，并在判斷有故障發 生時發出報警。作為優選，熱電偶從鍋爐的頂部直線引出。常規安裝的鍋爐壁溫，采用從鍋爐二側 引出熱電偶的布置方式，在頂棚大罩內架設保護熱電偶的電纜橋架，這樣引出孔較少，但熱 電偶長度較長，平均長度為17 20米左右，熱電偶的價格極高；由于本系統中熱電偶大量 使用(一般有1500支以上)，必須降低熱電偶的成本，否則該系統不具可實施性；從鍋爐頂 部直線引出的布置方式，可使熱電偶的長度大大縮短，并提高熱電偶的成品率，大大降低制 造、采購成本；從而使本系統成為一種切實可行的、低成本的監測系統。作為優選，熱電偶為金屬鎧裝熱電偶，長度為7-8米，在各熱電偶的輸出端連接 1-3米的連接線。測量鍋爐壁溫的熱電偶因安裝位置特殊，投運后正常情況下熱電偶難以更 換檢修，因此熱電偶的可靠性尤其重要，金屬鎧裝熱電偶具有防護好，不容易損壞，成本適 中的優點；長度為7-8米兼顧了熱電偶的實用性與價格；在各熱電偶的輸出端連接1-3米 的連接線使各熱電偶可以直接與數據采集系統相連，提高了監測數據的可靠性和準確性。作為優選，熱電偶設有保護套管，熱電偶成束穿過保護套管；在熱電偶穿過保護套 管后留下的空隙內設有保溫棉；保溫棉上端面離保護套管的上端面10-20mm，保溫棉上端 面到保護套管的上端面設有防火澆注料。由于爐頂的溫度較高，熱電偶外面設置保護套管， 保護套管內填充保溫棉，可有效防止熱電偶引出位置溫度超溫；在填充保溫棉時，在保護套 管的上部預留10_20mm深度的凹坑，用防火澆注料澆筑可防止套管漏氣、漏灰。作為優選，數據采集系統放置在爐頂，數據采集系統包括集熱塊，熱電偶的連接線 與集熱塊直接焊接連接。為盡可能的消除熱電偶測量誤差，提高多支熱電偶測量的穩定性， 將數據采集系統放置在爐頂與熱電偶盡量靠近可以取消中間補償電纜，熱電偶與集熱塊的 連接不采用螺栓固定形式，采用集熱塊與熱電偶焊接的形式，消除螺栓固定形式安裝過程 中引起的接觸不良、受熱不均勻的現象，此外數據采集系統放置在爐頂，使熱電偶與數據采 集系統直接連接，省去了大量的連接電纜，使系統成本大大降低。作為優選，在熱電偶與管路的連接處設有與受熱面管同材質的金屬貼片，金屬貼 片與管路焊接連接。為避免熱電偶安裝時對受熱面管子的傷害，以及焊接后的熱處理，節省 現場施工時間，在受熱面工廠制作時，在熱電偶集熱片座焊接位置預先焊接與受熱面管同4材質的金屬貼片，并做完相應熱處理，現場施工時，熱電偶集熱片座焊接在貼片座上，施工 過程對管屏母材無損傷，也無需進行熱處理，施工進度加快，可以在鍋爐水壓后安裝。作為優選，監控系統包括二臺互為冗余的工控機。由于鍋爐在發電系統中的重要 性，在監控系統中采用二臺互為冗余的工控機，一臺工控機工作，一臺工控機備用并進行數 據備份，當工作的工控機或連接該工控機的通訊線路發生故障時，另一臺工控機立即自動 代替工作并發出報警，從而提高了整個系統的可靠性；同時一般電廠都有兩臺鍋爐同時工 作，或一開一備，因此可將兩臺鍋爐的熱電偶連接到一個監控系統中，這樣既便于管理也降 低了系統成本。基于本專利技術所提供的超超臨界鍋爐受熱面壁溫監控系統，本專利技術還提供了一種 超超臨界鍋爐受熱面壁溫監控系統的監控方法，包括管內異物堵塞的監控報警方法、鍋爐 偏燒監控報警方法所述的管內異物堵塞的監控報警方法、鍋爐偏燒監控報警方法可同時實 施，也可單獨實施，但至少實施一種。管內異物堵塞的監控報警方法與鍋爐偏燒監控報警方 法可以同時實施，也可以分別本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳旭偉，賀益中，周江，沈維君，賀賢峰，沈士軍，許偉峰，
申請(專利權)人：國電浙江北侖第三發電有限公司，
類型：發明
國別省市：97