判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的方法及系统

技术领域

本发明属于电站燃煤锅炉技术领域，具体地说是一种判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的方法及系统。

背景技术

目前，燃煤机组深度调峰能力提升成为提高可再生能源消纳的一个重要手段。随着调峰深度的增加，机组的效率、安全性及可靠性都面临着较大的挑战，提高超(超)临界锅炉水冷壁深度调峰下运行的安全性和可靠性对燃煤机组灵活性改造和长期运行具有重要意义。

超(超)临界直流锅炉通常采取变压运行方式，机组运行压力在额定负荷压力和深度调峰负荷压力之间变化时，其水冷壁管内工质的温度、压力、焓值等物性参数也会随之发生改变，导致管内工质流动的复杂性。在深度调峰低负荷运行工况下，炉内火焰分布的不均匀性，给水动力不足以及压力低等问题可能会导致水冷壁较大的汽温偏差率，进而引发金属管壁超温甚至发生爆管现象。低负荷时较大的管内工质汽水密度差也会使部分危险水冷壁管的流动稳定特性变差，易出现并联管流量周期脉动，从而引起金属受热面疲劳损坏。同时，组成超(超)临界直流锅炉水冷壁系统的元件种类和数量较多，需要保证复杂系统条件下的水动力安全性。

深度调峰时锅炉水动力安全性，已成为制约锅炉深度调峰能力的重要因素。

发明内容

为解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的方法及系统，其可根据各典型深度调峰负荷下水冷壁管进出口给水压力、水冷壁管给水流量、水冷壁管出口给水温度和水冷壁管壁温，判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的方法，该方法包括：

获取各典型深度调峰负荷下水冷壁管进出口给水压力、水冷壁管给水流量、水冷壁管出口给水温度和水冷壁管壁温；

计算水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间；

将计算得到的水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间分别与对应允许值比较；

若上述计算值均不高于对应允许值时，判定水冷壁水动力处于安全状态。进一步地，各典型深度调峰负荷下水冷壁管给水总压降的计算公式为：

ΔP

式中，P

进一步地，各典型深度调峰负荷下各水冷壁管给水流量偏差率的计算公式为：

α

式中，L

进一步地，各典型深度调峰负荷下各水冷壁管出口给水温度偏差率的计算公式为：

β

式中，T

进一步地，判定水冷壁水动力处于安全状态需同时满足以下计算公式：

水冷壁管给水总压降不高于水冷壁管给水总压降允许值：ΔP

各水冷壁管给水流量偏差率不高于水冷壁管流量偏差率允许值：α

各水冷壁管出口给水温度偏差率不高于水冷壁管出口给水温度偏差率允许值：β

各水冷壁管最高壁温不高于水冷壁管最高壁温允许值：θ

热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间不高于水冷壁管给水流量稳定时间允许值：t

本发明还提供另一种技术方案：判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的系统，其包括：

获取单元：获取各典型深度调峰负荷下水冷壁管进出口给水压力、水冷壁管给水流量、水冷壁管出口给水温度和水冷壁管壁温；

计算单元：计算水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间；

比较单元：将计算得到的水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间分别与对应允许值比较；

判断单元：若上述计算值均不高于对应允许值时，判定水冷壁水动力处于安全状态。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)以往通常根据水冷壁壁温及运行人员经验判断水冷壁水动力安全性，因判断依据因素较少，不利于保证深度调峰时水冷壁水动力安全性；本发明通过水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间等多种因素，可以全方位判断水冷壁水动力安全性。

2)水冷壁水动力安全性是制约锅炉深度调峰的关键因素之一，应用本发明的技术方案后，可以极大程度地下移锅炉深度调峰下限负荷，对提高电网新能源消纳能力具有重要意义。

附图说明

图1为本发明实施例1一种判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的方法流程图；

图2为本发明实施例2一种判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的系统结构图。

具体实施方式

以下便结合本发明实施例和说明书附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明的技术方案更易于理解、掌握。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅附图1为本发明实施例公开的一种判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的方法流程图，该方法的具体步骤为：

步骤1，获取各典型深度调峰负荷下水冷壁管进出口给水压力、水冷壁管给水流量、水冷壁管出口给水温度和水冷壁管壁温；

步骤2，计算水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间；

步骤3，将计算得到的水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间分别与对应允许值比较；

步骤4，上述计算值均不高于对应允许值时，可判定水冷壁水动力处于安全状态。

本发明的方法可根据各典型深度调峰负荷下水冷壁管进出口给水压力、水冷壁管给水流量、水冷壁管出口给水温度和水冷壁管壁温，判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性，即在保证燃煤锅炉安全运行的前提下，最大程度下移锅炉深度调峰下限负荷。

具体地，各典型深度调峰负荷下水冷壁管给水总压降的计算公式为：

ΔP

式中，P

具体地，各典型深度调峰负荷下各水冷壁管给水流量偏差率的计算公式为：

α

式中，L

具体地，各典型深度调峰负荷下各水冷壁管出口给水温度偏差率的计算公式为：

β

式中，T

具体地，判定水冷壁水动力处于安全状态需同时满足以下计算公式：

水冷壁管给水总压降不高于水冷壁管给水总压降允许值：ΔP

各水冷壁管给水流量偏差率不高于水冷壁管流量偏差率允许值：α

各水冷壁管出口给水温度偏差率不高于水冷壁管出口给水温度偏差率允许值：β

各水冷壁管最高壁温不高于水冷壁管最高壁温允许值：θ

热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间不高于水冷壁管给水流量稳定时间允许值：t

下面以某电厂7号锅炉为例，该锅炉为DG2141/25.4-Ⅱ6型超临界660MW机组变压直流炉，采用前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架的Π型设计布置。

锅炉为20％额定负荷下，水冷壁水动力各主要参数实测值，与对应允许值比较，见表1，判定水冷壁水动力处于安全状态。

表1水冷壁水动力各主要参数实测值与允许值比较

实施例2

请参阅附图2为本发明实施例一种判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的系统结构图。本发明提供一种判定燃煤锅炉深度调峰水冷壁水动力安全性的系统，其包括：

获取单元：获取各典型深度调峰负荷下水冷壁管进出口给水压力、水冷壁管给水流量、水冷壁管出口给水温度和水冷壁管壁温；

计算单元：计算水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间；

比较单元：将计算得到的水冷壁管给水总压降、各水冷壁管给水流量偏差率、各水冷壁管出口给水温度偏差率、各水冷壁管最高壁温和热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间分别与对应允许值比较；

判断单元：若上述计算值均不高于对应允许值时，判定水冷壁水动力处于安全状态。

所述的计算单元中，各典型深度调峰负荷下水冷壁管给水总压降ΔP

ΔP

式中，P

所述的计算单元中，各典型深度调峰负荷下各水冷壁管给水流量偏差率α

α

式中，L

所述的计算单元中，各典型深度调峰负荷下各水冷壁管出口给水温度偏差率β

β

式中，T

所述的判断单元中，判定水冷壁水动力处于安全状态需同时满足以下计算公式：

水冷壁管给水总压降不高于水冷壁管给水总压降允许值：ΔP

各水冷壁管给水流量偏差率不高于水冷壁管流量偏差率允许值：α

各水冷壁管出口给水温度偏差率不高于水冷壁管出口给水温度偏差率允许值：β

各水冷壁管最高壁温不高于水冷壁管最高壁温允许值：θ

热负荷扰动后各水冷壁管给水流量稳定时间不高于水冷壁管给水流量稳定时间允许值：t

对所公开实施例的上述说明，使本领域专业人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的修改对本领域专业人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。