一种基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法和系统与流程

本发明涉及超超临界机组锅炉拉裂，尤其涉及一种基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法和系统。

背景技术：

1、超超临界燃煤发电技术在火电行业有着广泛的应用，它是一种节能、高效的发电技术，比常规燃煤发电的热效率有着较大优势，然而超超临界燃煤发电技术由于高参数、大容量的特点对锅炉结构设计提出了更高要求。由于锅炉热力系统复杂，迂回交替频繁，不同部件相临工况差异大。在锅炉安装、运行调节等过程稍有偏差，极易因膨胀不协调造成结构拉裂，特别是机组热力系统未平衡的机组启动过程，根据实测温度偏大是正常的数倍甚至更高。而锅炉设计仅考虑正常运行状态，安全余留量有限，以至于超超临界锅炉结构频繁发生拉裂。锅炉结构裂纹得不到及时处理，扩展至承压系统，造成锅炉“四管”泄漏停机事故。根据统计，火电机组非停事件中锅炉“四管”泄漏原因约占50％，而当前锅炉“四管”泄漏又以超超监界机组结构拉裂为主导因素，占到锅炉“四管”泄漏的40％左右。因此，如何防止超超临界锅炉结构拉裂，是减少锅炉“四管”泄漏，进而减少火电机组非停的主要因素。

2、而锅炉系统复杂、结构庞大，改动成本非常高、稍有不周可能造成更大的次生后果。因此如何在机组启动过程，通过适当操作使锅炉各关联部件热力差异缩减至设计的安全余量范围内，是解决超超锅炉结构拉裂最经济、有效的方式，当前超超临界机组启动方式亟需改进、优化。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法和系统。

2、本发明提出的一种基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，包括下列步骤：

3、包括下列步骤：

4、s1、预设n个锅炉拉裂风险位置，基于风险位置的应力水平确定风险位置的温度边界阈值tn；

5、s2、通过预设模型基于锅炉运行参数模拟锅炉的实时温度场分布，得到n个风险位置的模拟温度t模；

6、s3、获取其中m个风险位置的实时测量温度t测，利用t测通过预设模型对模拟的实时温度场分布进行修正，得到n个风险位置的修正模拟温度t修；

7、s4、基于n个风险位置的温度边界阈值和修正模拟温度对锅炉运行参数进行预警调控；

8、其中，m、n均为自然数，m≤n。

9、优选地，在s1中，所述基于风险位置的应力水平确定风险位置的温度边界阈值tn，具体为：利用有限元计算得到风险位置的应力水平，根据应力水平计算所述风险位置的最大温度偏差值，根据所述最大温度偏差值确定温度边界阈值。

10、优选地，所述根据所述最大温度偏差值t偏确定温度边界阈值t阈，具体为：t阈＝t偏-t余；

11、其中，t余为预警预设余量。

12、优选地，所述利用有限元计算得到风险位置的应力水平，具体为，利用有限元处理软件altair.hypermesh进行风险位置关联构件的网格划分分析，根据分析结果计算风险位置的应力水平。

13、优选地，在s2中，所述通过预设模型基于锅炉运行参数模拟锅炉的实时温度场分布，具体为：将烟气沿着烟道宽度和深度方向分成多股气流，基于管道确定气流流动方向，通过逐步迭代模拟n个风险位置的实时温度场分布。

14、优选地，在s4中，所述基于n个风险位置的温度边界阈值和修正模拟温度对锅炉运行参数进行预警调控，具体为：首先根据风险位置的温度边界阈值和修正模拟温度判断风险位置温度是否异常，根据温度异常的风险位置选择预警调控参数。

15、优选地，在s1中，所述风险位置具体包括：水平烟道壁接缝、高温部件小口径焊缝、水冷壁下集箱管座角焊缝、尾部烟道包墙下集箱间管座和鳍片角焊缝中的一个或多个。

16、优选地，所述锅炉运行参数具体包括下列至少一项：锅炉燃料投用量、锅炉给水流量、锅炉炉水循环泵出力、机组旁路开度。

17、优选地，监测水平烟道接缝温度，当拼缝壁两侧温度差超过预设温度边界阈值时，开大锅炉高压旁路阀开度。

18、本发明中，所提出的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，预先选定锅炉拉裂风险位置，通过预设模型模拟锅炉的实时温度场分布，得到风险位置的模拟温度，获取其中部分风险位置的实时测量温度并利用其对所模拟的实时温度场分布进行修正得到修正模拟温度，根据温度边界阈值和修正模拟温度对锅炉运行参数进行预警调控。在现有锅炉温度监测平台的基础上，增加风险位置壁温测点，进而对模拟的锅炉温度分布进行修正，能够更加精确地监测锅炉运行温度工况，基于根据风险位置受热应力确定的温度边界阈值，对锅炉拉裂临界状态进行预警，并通过运行参数进行调控，避免结构拉裂导致超超临界锅炉“四管”泄漏非计划停运事件，有效减少机组非停事件，为锅炉安全运行提供保障。

19、本发明还提出一种基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂系统，包括多个温度传感器，用于获取锅炉风险位置的实时测量温度t测；

20、处理器；

21、存储器；以及

22、一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述处理器执行，所述程序用于执行上述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法。

23、本发明中，所提出的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂系统，其技术效果与上述方法类似，设备改动少、不产生其它危害，操作简单。

技术特征：

1.一种基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，在s1中，所述基于风险位置的应力水平确定风险位置的温度边界阈值tn，具体为：利用有限元计算得到风险位置的应力水平，根据应力水平计算所述风险位置的最大温度偏差值，根据所述最大温度偏差值确定温度边界阈值。

3.根据权利要求2所述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，所述根据所述最大温度偏差值t偏确定温度边界阈值t阈，具体为：t阈＝t偏-t余；

4.根据权利要求2所述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，所述利用有限元计算得到风险位置的应力水平，具体为，利用有限元处理软件altair.hypermesh进行风险位置关联构件的网格划分分析，根据分析结果计算风险位置的应力水平。

5.根据权利要求1所述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，在s2中，所述通过预设模型基于锅炉运行参数模拟锅炉的实时温度场分布，具体为：将烟气沿着烟道宽度和深度方向分成多股气流，基于管道确定气流流动方向，通过逐步迭代模拟n个风险位置的实时温度场分布。

6.根据权利要求1所述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，在s4中，所述基于n个风险位置的温度边界阈值和修正模拟温度对锅炉运行参数进行预警调控，具体为：首先根据风险位置的温度边界阈值和修正模拟温度判断风险位置温度是否异常，根据温度异常的风险位置选择预警调控参数。

7.根据权利要求1所述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，在s1中，所述风险位置具体包括：水平烟道壁接缝、高温部件小口径焊缝、水冷壁下集箱管座角焊缝、尾部烟道包墙下集箱间管座和鳍片角焊缝中的一个或多个。

8.根据权利要求1或7所述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，所述锅炉运行参数具体包括下列至少一项：锅炉燃料投用量、锅炉给水流量、锅炉炉水循环泵出力、机组旁路开度。

9.根据权利要求8所述的基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法，其特征在于，监测水平烟道接缝温度，当拼缝壁两侧温度差超过预设温度边界阈值时，开大锅炉高压旁路阀开度。

10.一种基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种基于炉内壁温预防超超临界锅炉拉裂方法和系统，预先选定锅炉拉裂风险位置，通过预设模型模拟锅炉的实时温度场分布得到风险位置的模拟温度，获取部分风险位置的实时测量温度并利用其对实时温度场分布进行修正，根据温度边界阈值和修正模拟温度对锅炉运行参数进行预警调控。在现有锅炉温度监测平台的基础上，增加风险位置壁温测点，进而对模拟的锅炉温度分布进行修正，能够更加精确地监测锅炉运行温度工况，基于根据风险位置受热应力确定的温度边界阈值，对锅炉拉裂临界状态进行预警，并通过运行参数进行调控，避免结构拉裂导致超超临界锅炉“四管”泄漏非计划停运事件，有效减少机组非停事件，为锅炉安全运行提供保障。技术研发人员：王贤明,崔益民,鲍听,严小华,李望,黄华俊,楼玉民,赵炜炜受保护的技术使用者：浙江浙能技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/14