电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法及闭环控制系统与流程

本发明涉及电站锅炉燃烧及信息控制领域，具体是一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法及闭环控制系统。

背景技术：

1、电站锅炉在运行过程中，存在积灰结渣的现象较为普遍，积灰结渣不仅影响锅炉的换热效果，影响锅炉运行效率，同时带来锅炉受热面高温及低温腐蚀，加大锅炉受热面爆管几率，降低锅炉使用寿命，影响锅炉安全运行。为此，电站锅炉均配备较多的清灰器，如蒸汽清灰器、声波清灰器、激波清灰器等，由运行人员根据运行经验定时清灰，或按照班次进行清灰，造成受热面的过度吹扫或吹扫不足等问题。近年来，随着信息技术的发展，陆续出现了智能清灰在电站锅炉上的应用，即根据锅炉不同受热面的灰污情况优化计算，有针对性的清灰，对污染重的受热面加强清灰，污染轻的受热面减少清灰或不进行清灰，但目前的智能清灰专利技术，一是对锅炉水冷壁及其局部监测监视和污染判断比较缺乏，锅炉受热面污染监测模型也不尽合理，二是清灰方法对锅炉安全、效益整体兼顾不周，闭环控制系统不尽合理，个别所谓的智能清灰闭环控制系统及方法，计算模型错误，实用性较差，不利于推广，三是适用范围较窄，仅适用锅炉蒸汽清灰优化，不适用锅炉尾部受热面的声波、激波清灰等。

技术实现思路

1、技术问题：本发明提供一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法及闭环控制系统。针对锅炉受热面及水冷壁受热面进行监测监视和污染判断，优化锅炉受热面污染监测模型和清灰方法，实现锅炉安全、效益整体兼顾和自动闭环控制。

2、技术方案：本发明提供一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法及闭环控制系统。通过在炉膛水冷壁上设置内壁温度测量装置或壁温测点付、炉膛内窥监测装置，设置数据采集器、交换机、智能服务器、dcs数据接口卡，及提供锅炉各类受热面污染因子、炉膛水冷壁整体平均污染因子、局部区域污染因子和单侧水冷壁平均污染因子计算和建模方法，提供清灰经济模型、清灰安全模型、清灰综合评价模型及闭环控制模型的建立方法，及设置监测监视监控画面的方法，据所提供的方法，在智能服务器或dcs系统中建立模型，及建立数据读取模块、数据预处理模块、智能清灰数据库，设置监测监视监控画面，构建闭环控制系统，实现锅炉受热面及水冷壁整体、单侧及局部污染状态、清灰器和监测设备状态及有关参数的监测监视监控，实现锅炉清灰优化的经济性、安全性和闭环控制。本发明适用各类清灰器清灰技术。

3、根据本发明的一个方面，提供一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法，包括：

4、提供在炉膛水冷壁上设置内壁温度测量装置或壁温测点付、设置炉膛内窥监测装置的方法，提供基于水冷壁温度监测及内壁污染监视的局部区域污染因子，提供单侧水冷壁平均污染因子及炉膛水冷壁整体平均污染因子的计算和污染判断方法，对水冷壁整体、单侧及局部污染状态进行监测监视；根据锅炉受热面布置位置和传热状态，把不同受热面分为对流受热面、半辐射半对流受热面、全辐射受热面，并把其中的同类不同种受热面、同种不同侧受热面，根据实际换热和污染状况及需要分别或作为一个整体进行污染因子计算和建模，从而提供锅炉受热面基于精准分类、分合和需要的污染监测方法；提供清灰经济模型、清灰安全模型、清灰综合评价模型和闭环控制模型的建立方法及提供监测监视监控画面及其主要信息和控制方法，构成锅炉受热面、炉膛水冷壁整体、单侧和局部区域优化清灰综合判定及监测监视监控方法。

5、本发明中所涉及到的含有“qj”字样下标或上标的字母所代表的参数，为锅炉在清洁无灰或理想状态下的参数，含有“sj”字样下标或上标的字母所代表的参数，为锅炉在实际运行状态下的参数。

6、在一个实施方式中，在墙式清灰器或短清灰器所在区域的水冷壁管之间的水冷壁鳍片上设置多套内壁温度测量装置及多部炉膛内窥监测装置，并建立炉膛水冷壁整体平均污染因子、局部区域污染因子和单侧水冷壁平均污染因子模型，进行污染状态监测监视；每套内壁温度测量装置通过固定件或直接焊接在水冷壁鳍片上，或通过固定螺母、垫片固定在支架上，支架固定在水冷壁鳍片上，内壁温度测量装置热端通过水冷壁鳍片上的开孔伸入鳍片内壁，与内壁平齐或稍稍伸出水冷壁鳍片内壁并固定在鳍片内壁上，布置在墙式清灰器或短清灰器之间，多套内壁温度测量装置在四面水冷壁上分别呈网格状布置，数量根据墙式清灰器或短清灰器数量及水冷壁面积确定，内壁温度测量装置采用耐磨耐高温材料制作，能够测量温度范围在0℃～1300℃或0℃～1600℃，内壁温度测量装置可采用耐高温耐磨k分度热电偶、铂铑40-铂热电偶或高温温度计；每部炉膛内窥监测装置分别布置在靠近炉膛角处的内窥装置支架上，内窥装置支架固定在水冷壁鳍片上，具有伸缩导轨能够确保内窥装置镜头伸进和退出炉膛水冷壁，并确保炉膛内窥监测装置与水冷壁始终呈一定夹角布置，内窥装置镜头朝向邻近的水冷壁内侧，且带有冷却和自洁功能，内窥装置镜头具有广域全景监视功能和耐磨耐高温性能，炉膛内窥监测装置用于监视邻近的水冷壁内侧的积灰结渣情况，其数量根据墙式清灰器或短清灰器所在区域的水冷壁面积大小确定：当炉膛宽度较大时，同一层水平面内布置8部，呈轴对称布置，每侧水冷壁布置2部，每套炉膛内窥监测装置监测中心延长线与所监视的水冷壁交点到该套装置所在水冷壁距离占炉膛宽度l的1/4左右；当炉膛宽度较小时，同一层水平面内布置4部，呈中心对称布置，每侧水冷壁布置1部，对于四角切圆燃烧锅炉，炉膛内窥监测装置按照顺切圆方向布置，其每套装置监测中心延长线与所监视的水冷壁交点到该套装置所在水冷壁距离占炉膛宽度l的1/2左右；当墙式清灰器或短清灰器所在区域的水冷壁高度较大时，布置两层，高度较小时布置一层；炉膛内窥监测装置安装原则：一是有利于全境监视，二是有利于减少烟气烟灰对监视视线的影响；三是尽可能利用现有孔洞，减少水冷壁拉管。

7、基于内壁温度测量装置实时测量数据，建立炉膛水冷壁局部区域污染因子，为：

8、

9、其中，

10、n为炉膛水冷壁不同的侧面，可分别用1、2、3、4代表炉膛水冷壁左、右、前、后四面，j为不同面上水冷壁局部区域或对应清灰器水冷壁区域，qfsj、qfqj分别为内壁温度测量装置对应水冷壁区域在实际状态下及在清洁状态下吸收的热量，trsj、trqj分别为内壁温度测量装置对应水冷壁区域在实际状态下及在清洁状态下的温度，σ0为玻尔兹曼常量，asj、aqj分别为内壁温度测量装置对应水冷壁区域实际状态与清洁状态下的炉膛黑度，s为内壁温度测量装置对应水冷壁区域面积，cf无量纲，其值越大，代表对应水冷壁区域污染越严重，可把不同的水冷壁局部区域污染因子作为对应清灰器水冷壁区域的污染因子。

11、在一个实施方式中，也可在水冷壁管和水冷壁鳍片上设置壁温测点付监测水冷壁局部温度，并建立水冷壁局部区域污染因子模型，判定水冷壁局部污染状态；壁温测点付由壁温测点付支架、管壁温测点、鳍片壁温测点、固定螺母、垫片或螺纹付组成，管壁温测点和鳍片壁温测点通过固定螺母、垫片或直接通过螺纹付固定在壁温测点付支架上，壁温测点付支架固定在鳍片上，壁温测点付的数量，根据墙式清灰器或短清灰器所在区域水冷壁污染监测需要设定，呈网格状布置，对于膜式水冷壁，壁温测点付中管壁温测点与鳍片壁温测点之间距离l＝s1/2±3，其中s1为水冷壁管横向节距。

12、基于壁温测点付中管壁温测点及鳍片壁温测点实时测得的温度，进行热流耦合，建立炉膛水冷壁局部区域污染因子，为：

13、cfnj＝1-qfsj/qfqj，

14、其中，qfsj＝λsj(t2sj-t1sj)，qfqj＝λqj(t2qj-t1qj)

15、n为炉膛水冷壁不同的侧面，j为不同面上水冷壁局部区域或对应清灰器水冷壁区域，qfsj、qfqj分别为实时监测的热流和清洁状态下测得的热流量，λsj、λqj分别为水冷壁局部区域或对应清灰器水冷壁区域的实际热流系数和清洁状态下的热流系数，t2sjt2qj分别为水冷壁局部区域或对应清灰器水冷壁区域壁温测点付中的鳍片壁温测点实际温度及在清洁状态下的温度，t1sj、t1qj为水冷壁局部区域或对应清灰器水冷壁区域壁温测点付的管壁温测点实际及清洁状态下的温度，cf无量纲。

16、基于水冷壁局部区域或对应清灰器水冷壁局部区域的污染因子，获得单侧水冷壁平均污染因子，为：

17、

18、其中，cfnk为炉膛水冷壁局部区域污染因子，m为所监测的炉膛水冷壁局部区域数，n为炉膛水冷壁不同的侧面，当n为1、2、3、4时，可分别代表炉膛水冷壁左、右、前、后四个侧面，j为不同侧面上水冷壁局部区域或对应清灰器水冷壁区域。

19、设置炉膛水冷壁受热面整体平均污染监测模型，炉膛水冷壁整体平均污染因子，为：

20、

21、其中，

22、

23、x为水冷壁角系数，对于膜式水冷壁，x＝1；ζ为水冷壁沾污系数，ta为理论燃烧温度，为炉膛平均热有效系数，m为考虑炉内火焰最高温度相对位置的参数，代表火焰中心位置的常量，σ0为玻尔兹曼常数，al为炉膛黑度，是一个表示火焰有效辐射的假想黑度；flt为炉膛面积，为炉膛保热系数，bj为锅炉计算燃料量，为燃烧产物的平均热容量，为炉膛出口烟温，从省煤器或其它受热面出入、口烟温倒推或直接监测得到；

24、也可基于单侧水冷壁平均污染因子，计算水冷壁整体平均污染因子，为：

25、

26、其中，为单侧水冷壁平均污染因子，n为炉膛水冷壁不同的侧面，当炉膛水冷壁有4个侧面时，n为4，有6个或8个时，n为6或8；

27、在一个实施方式中，综合水冷壁局部区域污染因子数值、水冷壁整体平均污染因子，及单侧水冷壁平均污染因子，并与锅炉主要运行参数进行耦合，同时通过炉膛内窥监测装置对水冷壁墙式清灰器或短清灰器所在区域进行全境监视及局部污染判断和验证，形成炉膛水冷壁整体、单侧和对应清灰器局部区域污染监测监视和优化清灰方法；在清灰时，结合清灰试验中确定的水冷壁整体、单侧、局部区域的污染与清灰、积灰时间关系、设定清灰时限，并结合清灰经济模型、清灰安全模型和清灰综合评价综合判断水冷壁、单侧及局部是否清灰。

28、依据锅炉受热面的布置位置及传热情况，将锅炉受热面进行分类，分别提供不同受热面污染因子计算方法，并对锅炉中同类不同种受热面、同种不同侧受热面，根据需要及在锅炉的布置和受热情况，分别或作为一个整体进行污染因子计算和建模：把以对流换热为主的受热面作为对流受热面，如塔式锅炉的一级再热器即低再、省煤器、锅炉的过渡区、蒸发受热面、空气预热器，及∏型锅炉的末级过热器即高过、末级再热器即高再、一级过热器即低过、一级再热器即低再、省煤器、锅炉的过渡区、蒸发受热面、空气预热器；把以辐射换热和对流换热处于同一数量级的受热面做为半辐射半对流受热面，如塔式锅炉的二级再热器即高温再热器、二级过热器即中温过热器，及∏型锅炉的分隔屏过热器或大屏过热器、后屏过热热器或后屏再热器；把以辐射换热为主的受热面作为全辐射受热面，如塔式锅炉的三级过热器即高过、一级过热器即低过，及∏型锅炉的前屏过热器、墙式再热器，及炉膛出口窗以内的锅炉受热面。

29、基于锅炉受热面分类和需要，对锅炉受热面污染因子进行分、合计算和建模，如可把塔式锅炉中高温再热器的左侧、右侧或低温再热器的左侧、右侧，分别按照受热面左、右侧单独进行污染因子和建立模型，以避免偏烧，实现精准控制，也可把左、右两侧合为一个整体进行污染因子计算和建立模型，实现整体控制；如可把∏型锅炉中同为对流受热面的低温过热器和低温再热器作为一个整体，进行灰染因子计算和建模；锅炉水冷壁整体或局部作为全辐射受热面，可整体、单侧或局部分别建立污染监测模型。

30、无论是燃用固体燃料、管束为错列布置，还是燃用固体燃料、管束为顺列布置，以及燃用气体燃料和重油(无论错列还是顺列)，对流受热面的污染因子：

31、一种计算方法为，

32、

33、其中，α1＝ζ(αd+αf)，

34、d为通过受热面的汽水流量，δh为受热面出口与进口之间的汽水焓升，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数，a为受热面的换热面积，δt为传热温压，ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数；αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数；

35、一种计算方法为，

36、

37、其中，α1＝ζ(αd+αf)，

38、φ为受热面对应区段锅炉保热系数，δh为受热面烟气侧进与出口之间烟气焓降，bj为锅炉计算燃料量，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数，ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数；αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数，a为受热面的换热面积，δt为传热温压；

39、一种计算方法为，

40、

41、其中，

42、α1＝ζ(αd+αf)，

43、ksj为受热面实际换热系数，kqj为受热面清洁换热系数，bj为锅炉计算燃料量，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数，a为受热面的换热面积，δt为传热温压，qsj为汽水吸收的热量，d为通过受热面的汽水流量，δh为受热面出口与进口之间的汽水焓升，ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数；αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数；

44、当燃用固体燃料、管束为错列布置时，对流受热面的污染因子，一种计算方法为，

45、

46、其中，

47、α1＝ζ(αd+αf)，

48、ksj为受热面实际换热系数，bj为锅炉计算燃料量，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数，a为受热面的换热面积，δt为传热温压，qsj为汽水吸收的热量，d为通过受热面的汽水流量，δh为受热面出口与进口之间的汽水焓升，ε为烟气中灰及管壁灰渣层引起的热阻，ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数；αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数；当燃用固体燃料、管束为顺列布置，以及燃用气体燃料和重油(无论错列还是顺列)，对流受热面的污染因子，一种计算方法为，

49、

50、其中，α1＝ζ(αd+αf)，

51、ksj为受热面实际换热系数，bj为锅炉计算燃料量，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数，a为受热面的换热面积，δt为传热温压，qsj为汽水吸收的热量，ψ为热有效系数，表示与受热面实际传热系数和清洁传热系数有关的系数；ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数；αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数。

52、当燃用固体燃料，管束为错列布置，及当燃用固体燃料，管束为顺列布置，以及燃用气体燃料和重油(无论错列还是顺列)，省煤器、直流锅炉的过渡区、蒸发受热面以及超临界压力锅炉的受热面作为对流受热面，污染因子：

53、一种计算方法为，

54、

55、d为通过受热面的汽水流量，δh为受热面出口与进口之间的汽水焓升，a为受热面的换热面积，δt为传热温压，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数，αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数；

56、一种计算方法为，

57、

58、其中，α1＝ζ(αd+αf)，

59、φ为受热面对应区域锅炉保热系数，δh为受热面进口与出口之间的烟气焓降，bj为锅炉计算燃料量，a为受热面的换热面积，δt为传热温压，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数；αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数；

60、当燃用固体燃料，管束为错列布置，省煤器、直流锅炉的过渡区、蒸发受热面以及超临界压力锅炉的受热面，作为对流受热面，污染因子定义，一种计算方法为，

61、

62、其中，α1＝ζ(αd+αf)，

63、ksj为受热面实际换热系数，ε为烟气中灰及管壁灰渣层引起的热阻，bj为锅炉计算燃料量，a为受热面的换热面积，δt为受热面传热温压，qsj为汽水吸收的热量，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数，ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数；αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数；

64、当燃用固体燃料，管束为顺列布置，以及燃用气体燃料和重油(无论错列还是顺列)，省煤器、直流锅炉的过渡区、蒸发受热面以及超临界压力锅炉的受热面作为对流受热面，污染因子，一种计算方法为，

65、

66、其中，

67、α1＝ζ(αd+αf)，

68、ψ为热有效系数，表示与受热面实际传热系数和清洁传热系数有关的系数；ksj为受热面实际换热系数，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，qsj为汽水吸收的热量，bj为锅炉计算燃料量，a为受热面的换热面积，δt为受热面传热温压，α2为汽水对管内金属表面的放热系数，ζ为与烟气冲刷受热面均匀程度有关的修正系数；αd为烟气对受热面管壁表面的对流放热系数，αf烟气对受热面管壁的辐射放热系数。

69、半辐射半对流受热面的污染因子：

70、一种计算方法为，

71、

72、其中，

73、

74、ksj为受热面实际换热系数，kqj为受热面对应清洁状态下的换热系数，qsj为受热面汽水实际吸收的热量，bj为锅炉计算燃料量，h为受热面的传热面积，δt为受热面传热温压，qfqj为受热面对应清洁状态下的辐射吸收热量，qdqj为受热面对应清洁状态下的对流吸热量，d为受热面对应清洁状态下的汽水流量，i″、i′分别为受热面对应清洁状态下汽水出口焓、进口焓，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数；

75、一种计算方法为，

76、

77、其中，d为通过受热面的汽水流量，δhsj为受热面汽水出口与进口之间的汽水实际焓升，h为受热面的传热面积，δtsj为受热面实际温压，bj为锅炉计算燃料量，δhqj为受热面对应清洁状态下的焓升，qfqj为受热面对应清洁状态下的辐射吸收热量，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数；

78、一种计算方法为，

79、

80、其中，为保热系数，δhsj为受热面进口与出口之间烟气实际焓降，qfsj为受热面实际辐射吸热量，h为受热面的传热面积，δtsj为受热面实际传热温压，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数，qfqj为受热面对应清洁状态下吸收的辐射吸热量，δhqj为受热面进口与出口之间清洁状态下烟气焓降；

81、一种计算方法为，

82、

83、其中，

84、

85、ksj为受热面实际换热系数，ε为灰污系数，因烟气中含灰及受热面灰污层引起的热阻；qfsj为受热面实际辐射吸热量，qdsj为受热面实际吸收的烟气对流放热量，qsj为受热面汽水实际吸收的热量，h为受热面的传热面积，δtsj为受热面实际温压，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数；

86、一种计算方法为，

87、

88、其中，bj为锅炉计算燃料量，qfsj为受热面实际辐射吸热量，d为通过受热面的汽水流量，δh为受热面出口与进口之间的汽水焓升，h为受热面传热面积，δt为受热面实际温压，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数；

89、一种计算方法为，

90、

91、其中，φ为受热面所在区段锅炉保热系数，δh为受热面进口与出口之间烟气实际焓降，qfsj为受热面实际辐射吸热量，h为受热面传热面积，δt受热面传热温压，α1为烟气侧不含灰气流对清洁管壁冲刷的放热系数，α2为汽水对管内金属表面的放热系数；

92、对于半辐射半对流受热面的污染因子计算式中，α1：

93、半辐射半对流受热面为屏式受热面或管式受热面时，α1为，

94、

95、其中，αd为按受热面管子外表面积计算的烟气侧对流放热系数，spz为屏或管式受热面的纵向节距，xp为屏或管式受热面的角系数，d为受热面管子外径，αf为烟气对管壁的辐射放热系数，ζ为利用系数，是考虑屏的不完全冲刷而使热量减少的系数；

96、半辐射半对流受热面为管式受热面时，α1也可按照下式计算：

97、α1＝ζ(αd+αf)，

98、其中，α1为烟气侧不含灰气流对不干净管壁冲刷的放热系数，αd为烟气对管壁表面的对流放热系数，αf为烟气对管壁的辐射放热系数。

99、对于半辐射半对流受热面的污染因子计算式中，辐射吸热量的计算方法如下：

100、(1)第一个半辐射半对流受热面的对应清洁状态下吸收的辐射吸热量qfqj为，

101、

102、其中，

103、

104、q′flqj为临近炉膛出口的第一个半辐射受热面入口断面积在清洁状态下所吸收的辐射热量，q″f1qj为从炉膛和第一个半辐射受热面及其间烟气在清洁状态下辐射到烟气流程后面的第二个受热面的热量，ηg为炉膛出口窗处面积热负荷不均匀系数；β为考虑炉膛与第一个半辐射受热面相互辐射影响的修正系数；qh为炉膛辐射受热面的平均热负荷，为1kg燃料炉膛有效辐射受热面吸收热量，alf为炉膛总的有效辐射受热面积，bj为锅炉计算燃料量，fl″为炉膛出口烟窗截面积，a1为第一个半辐射受热面间烟气黑度；xgr1为第一个半辐射受热面进口截面对出口截面的角系数；fgr1为第一个半辐射受热面烟气出口面积，tgr1为第一个半辐射受热面间烟气的平均温度，ξr为考虑燃料种类的修正系数，对于煤ξr＝0.5；

105、炉膛出口处的第一个半辐射半对流受热面的实际辐射热量qfsj与对应清洁状态下吸收的辐射吸热量qfqj的计算方法相同，按照实际状态下参数进行计算；

106、(2)对于炉膛出口处第一个半辐射受热面烟气流程后面的第二个受热面，清洁状态下吸收的辐射热量qf2qj为，

107、

108、其中，

109、qf1qj为从炉膛和第一个半辐射受热面在清洁状态下辐射到烟气流程后面的第二个受热面的热量，q″f2qj为从第二个半辐射受热面及其烟气在清洁状态下辐射到烟气流程后面的第三个受热面的热量，β2为考虑第一个半辐射受热面与烟气流程后面的第二个受热面相互辐射影响的修正系数；a2为第二个受热面间烟气黑度；xgr2为第二个受热面进口截面对出口截面的角系数；f″gr2为第二个受热面烟气出口面积，tgr2为第二个受热面间烟气的平均温度，ξr2为考虑燃料种类的修正系数，bj为锅炉计算燃料量。

110、对于炉膛出口处第一个半辐射受热面烟气流程后面的第二个受热面，实际吸收的辐射热量qf2sj计算方法与在清洁状态下吸收的辐射热量qf2qj的计算方法相同，按照实际状态下参数进行计算。

111、全辐射受热面的污染因子计算式，计算方法为，

112、

113、其中，

114、d为全辐射受热面蒸发量，δh为全辐射受热面出口与进口之间的蒸汽焓升，ap全辐射受热面的有效辐射面积，ζp全辐射受热面的沾污吸收系数；ηi为全辐射受热面辐射吸热分布系数；为全辐射受热面的有效辐射热强度，qh为炉膛辐射受热面的平均热负荷，为1kg燃料炉膛有效辐射受热面吸收热量，alf为炉膛总的有效辐射受热面积，bj为锅炉计算燃料量。

115、作为对流受热面的空预预热器的污染因子，无论是管式空气预热器，还是对于回转式空气预热器，一种计算方法为，

116、

117、其中，

118、分别为空预器实际折算压差、清洁状态下的折算压差，o2，xgysj、o2，0gysj分别为实际工况与实际折算工况下干烟气中的含氧量，mwxsj、mw0sj分别为实际工况与实际折算工况下的发电机功率，o2，zgyqj、o2，0gyqj分别为清洁工况与清洁折算工况下的干烟气中含氧量，实际折算工况为额定功率及一定干烟含氧量在实际污染状态下的工况；mwxqj、mw0qj分别为清洁工况与清洁折算工况下的发电机功率，清洁折算工况为额定功率及一定干烟含氧量在清洁工况下的工况；

119、对于管式空气预热器，污染因子，一种计算方法为，

120、

121、其中，

122、ksjk、kqjk分别为空气预热器实际换热系数及清洁状态下下的换热系数，qd为空气预热器空气吸收的热量，a为空气预热器换热外表面积，δt为空气预热器传热温压，α1、α2分别为空气预热器受热面烟气放热系数及空气放热系数，bj为锅炉计算燃料量；

123、对于管式空气预热器，污染因子，一种计算方法为，

124、

125、其中，

126、ksjk为空气预热器实际换热系数，α1、α2分别为空气预热器受热面烟气放热系数及空气放热系数，ζ为利用系数，代表空气预热器受热面灰污及不完全冲刷综合影响系数；

127、对于回转式空气预热器，污染因子，一种计算方法为，

128、

129、其中，

130、ksjk为空气预热器实际换热系数，c为因转速变化引起的非稳态传热影响系数；xy、xk分别为烟气、空气冲刷转子的份额；α1、α2分别为空气预热器受热面烟气放热系数及空气放热系数，ζ为利用系数，代表空气预热器受热面灰污及不完全冲刷综合影响系数；

131、对于回转式空气预热器，污染因子，一种计算方法为，

132、

133、其中，

134、

135、ksjk、kqjk分别为空气预热器实际及清洁状态下的换热系数，c为因转速变化引起的非稳态传热影响系数；xy、xk分别为烟气、空气冲刷转子的份额；α1、α2分别为空气预热器受热面烟气放热系数及空气放热系数；

136、无论是管式空预器还是回转式空气预热器，实际换热系数为，

137、

138、其中

139、β″ky空预器出口空气过量空气系数；δαky空预器空气漏到烟气测的漏风系数；分别空预器空气出口及入口截面上的理论空气焓值，bj为锅炉计算燃料量，δt为对数平均温压，δtd为空气预热器受热面中具有较大温差的那一端的介质温度差，δtx为空气预热器受热面中具有较小温差的那一端的介质温度差，a为空预器传热面积。

140、作为本发明一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法的一个方面，建立清灰经济模型的方法为：结合锅炉蒸汽清灰现场试验，根据控制变量法测得不同工况下清灰动作对主蒸汽温度、再热蒸汽温度以及排烟温度的定量影响数据，表示为对锅炉效率的综合影响，作为系统经济性评价的依据；同时综合考虑清灰消耗、清灰收益，具体包括：

141、(1)根据现场实验，建立不同负荷下、每组清灰器动作对锅炉效率的影响模型，如，每组清灰器动作收益＝每组清灰器清灰后带来的换热量提高，即锅炉效率和收益提高；

142、(2)根据运行参数，建立每组清灰器的运行消耗成本模型，如，每组清灰器的运行消耗成本＝每只清灰器每次清灰耗汽量×一定时间内每组清灰器的投入总支·次×单位汽耗量和电耗量成本；

143、(3)建立每组清灰器的清灰经济模型，实现清灰操作经济最优，如，综合经济效益＝每组清灰器清灰带来的收益提高-运行消耗成本+减少清灰频次节省的蒸汽耗量及电耗成本+减少的人工操作成本及设备维护成本+减少锅炉受热面吹损带来的安全收益+减少废气排放带来的环保收益，在确保运行参数安全的前提下最大化；

144、作为本发明一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法的一个方面，建立清灰安全模型的方法为：

145、1)设置每只清灰器每日清灰频率不能高于设定的上限，如每只清灰器每天清灰不超过叁次；

146、2)设置一定时间内每只清灰器清灰频率不能低于下限，如每只清灰器每周不少于五次；

147、3)把保证主蒸汽温度及再热蒸汽温度不超温、不欠温作为智能清灰的一个重要条件，如设置主蒸汽温度最高不高于设计温度3℃，最低不低于设计温度5℃；设置再热蒸汽温度最高不高于设计温度3℃，最低不低于设计温度4℃；

148、4)设置不进行清灰操作的低负荷限值，如设置在30％额定负荷或25％额定负荷以下不清灰；

149、5)设置清灰器动作及状态信号进入dcs，当信号不正常时，立即退出清灰器。

150、作为本发明一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法的一个方面，建立清灰综合评价模型的方法为：综合清灰经济模型、清灰安全模型，建立清灰综合评价模型，通过实时获取锅炉运行参数，设置不清灰安全限制条件，及时暂停或停止清灰；综合清灰汽耗、电耗、清灰收益、汽温、排烟温度等、频次对经济性进行评价。

151、作为本发明一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法的一个方面，闭环控制模型的制订方法为：在智能服务器或dcs系统中制订控制逻辑，分别综合锅炉受热面及水冷壁整体、单侧和局部区域污染状态精确监测监视数据、清灰综合评价信息及安全信息，纳入控制程序；包括：对炉膛水冷壁整体、单侧及局部区域、对流受热面、全辐射、半辐射半对流受热面及空预器，及根据受热面污染因子分、合模型及清灰器布置和分组情况，及把清灰安全限制，经济及综合判断纳入控制程序；所制订的控制程序能够实现清灰器按受热面建模分组优化控制及单个清灰器独立操控，实现锅炉受热面、不同侧面、水冷壁整体、单侧及局部区域分别控制，实现清灰按需、经济、安全清灰；同时保留现有清灰器的控制逻辑，并设置闭环控制模型与现有清灰器控制逻辑的互锁及切换条件和智能清灰启动按钮，以确保两种清灰方式的正常、安全切换和操作；

152、作为本发明一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法的一个方面，在智能服务器或dcs系统中制作监测监视监控画面，实现锅炉受热面、水冷壁整体、单侧及局部区域污染状态精确监测和闭环控制，及与操作人员的互动；监测监视监控画面主要监测监视监控信息和控制方法主要内容包括：清灰器编号、清灰器操作、清灰器状态及对应区域污染因子、疏水阀按钮、疏水阀状态、主汽阀按钮及状态、辅汽阀按钮及状态、智能清灰启动按钮及状态、各个受热面污染因子及进、出口烟温、负荷、主蒸汽流量、再热蒸汽流量、各级减温水量、时间、炉膛内窥监测装置编号、内壁温度测量装置或壁温测点付编号；当鼠标在按钮处点击左键可进行对应按钮的操作，当鼠标在按钮或符号处点击右键可显示对应按钮或符号的状态及参数；

153、如当鼠标在清灰器编号处，操作左键可进行清灰器操作，点击右键可显示对应清灰器的状态，当鼠标在疏水阀按钮处点击左键可进行疏水阀操作，点右键可显示疏水阀状态，当鼠标在清灰主汽阀按钮处点击左键可进行主汽阀操作，点右键可显示清灰主汽阀状态；当鼠标在辅汽阀处点击左键可进行辅汽阀操作，点右键可显示辅汽阀状态；当鼠标在炉膛内窥监测装置编号处可显示对应的监测数据；当鼠标在内壁温度测量装置或壁温测点付编号处可显示对应的监测数据；当鼠标在智能清灰启动按钮点击左键可实现智能清灰闭环控制链接与解锁，当解锁时智能清灰控制程序中断，并可与原有清灰程序链接，实现智能清灰程序与原有清灰程序的交互使用。

154、根据本发明的另一个方面，提供一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰闭环控制系统，包括：内壁温度测量装置或壁温测点付、炉膛内窥监测装置，包括数据采集器、补偿导线、通讯缆、交换机、光纤或通讯缆、智能服务器、dcs系统、dcs数据接口卡、通讯协议，其中，在炉膛水冷壁上设置内壁温度测量装置或壁温测点付，设置炉膛内窥监测装置，内壁温度测量装置或壁温测点付分别通过补偿导线与数据采集器连接，多个数据采集器直接或通过通讯缆依次串联后与交换机连接，内壁温度测量装置或壁温测点付数据通过数据采集器将数据送入交换机，炉膛内窥监测装置通过双绞线或通讯缆与交换机连接通讯，将视频数据送入交换机，交换机通过光纤或通讯缆与dcs系统通讯，将新增的测点数据送入dcs系统，包括内壁温度测量装置或壁温测点付、炉膛内窥监测装置，及根据需要在锅炉受热面区域设置的测点等设备测量的数据，智能服务器与dcs系统，通过通讯缆连接，以opc通讯协议方式进行数据读写，或通过通讯缆、dcs数据接口卡连接，以modbus通讯协议进行数据读写，在智能服务器中建立软件模型，包括根据本发明中提供的方法建立的各类污染因子计算模型、清灰经济模型、清灰安全模型、清灰综合评价模型，及包括数据读取模块、数据预处理模块、智能清灰数据库，在智能服务器或dcs系统中设置闭环控制模型及监测监视监控画面；智能服务器通过数据读取模块从dcs系统中读取数据，经过数据预处理模块处理后，将数据分别送入智能清灰数据库、清灰安全模型、清灰经济模型，污染因子计算模型从智能清灰数据库获得数据，并将计算出的污染因子数据送入闭环控制模型，同时返存到智能清灰数据库，清灰安全模型及清灰经济模型把运算结果送入清灰综合评价模型，进行综合评价，并将综合评价信息送入闭环控制模型，闭环控制模型通过对污染因子数据、综合评价信息处理后，实现清灰器运行优化控制；同时监测监视控制画面从智能清灰数据库中读取污染因子数据及从dcs系统中获取有关参数、设备状态信息，并进行监测监视。

155、本发明所具有的积极有益效果为：本发明提供一种电站锅炉受热面灰污智能监测监视和清灰方法及闭环控制系统，针对锅炉受热面及水冷壁整体、单侧和局部区域进行监测监视和污染判断，优化锅炉受热面污染监测模型和清灰方法，实现锅炉安全、效益整体兼顾和自动闭环控制。