基于火电厂DCS数据的再热器积灰特性预测及寿命评价

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再热器是锅炉的主要高温受热面之一,工作条件恶劣,除了要承受高温高压作用外,还受到来自工质侧或烟气侧的腐蚀、磨损和疲劳损伤。其安全稳定运行与否直接关系到锅炉的安危。在锅炉的事故中,炉内承压部件的爆裂问题占有相当大的比重,而再热器的爆管问题又是最常见的事故之一,是影响发电机组经济安全运行的最重要的问题之一。因此,对再热器的积灰和寿命进行评价研究是一项非常迫切的工作。在锅炉运行过程中,再热器不可避免的存在着灰污现象,为了减少受热面沾污造成的损失,提高锅炉机组运行的安全性和经济性,势必要求对再热器的实际灰污程度和发展趋势进行监测。本文在前人研究的基础上,以锅炉在线监测的运行参数为基础,开发了一套诊断再热器积灰状况的在线监测技术,分析建立了再热器的积灰监测模型,用灰污系数DC(Deposition Coefficient)来表征受热面实际的灰污状况,从而提高运行操作的透明度。这套基于在线监测参数的锅炉受热面积灰监测及计算分析模型,所依赖的大部分实时数据均为电厂DCS系统数据采集工作站采集的实时热工参数,与其它方法相比,无须增加新的测点,不必采用复杂的诊断设备和数据采集、处理装置,监测原理简单、实用、易懂,并给出了计算流程图和监测程序的设计方案。根据所建立的模型,本文使用Matlab编写了积灰监测程序,程序中包括以下四个模块:理想传热系数计算模块、实际传热系数计算模块、灰污系数计算模块、等效积灰厚度计算模块。以某电厂300MW机组的高温再热器为例,本文应用所编写的程序对其积灰状况进行了分析,选取机组负荷比较稳定的一段时间为监测时间,每隔一个小时记录一次数据作为一个工况,对十二个工况的灰污系数DC和等效积灰厚度进行了计算,计算结果与电厂的实际情况有较好的吻合性。提出了等效积灰厚度的概念,计算表明,该厚度可以帮助评估受热面的积灰状况,对于指导锅炉优化吹灰有一定的指导意义。在总结国内外相关经验的基础上,本文以高温再热器为例对电站锅炉承压部件的寿命损耗规律进行了分析,分析了引起锅炉承压部件失效的方式及失效机理,通过对主要失效机理的研究,在保证可靠性的基础上,忽略次要因素,提出了寿命计算的简化方法。利用这些简化的计算模型,研究提出了针对再热器管的寿命损耗计算的流程图。通过对流程和核心算法的研究为以后开发锅炉管在线寿命损耗监测系统提供设计基础。
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