一种用于抑制燃煤锅炉的受热面结焦的控制系统

技术领域

本发明属于燃煤电站锅炉运行技术领域，尤其涉及一种用于抑制燃煤锅炉的受热面结焦的控制系统。

背景技术

火力发电设备的主力机组大多采用四角切向布置燃烧器的喷燃锅炉。这种锅炉采用链式着火、旋转燃烧，能使炉膛中央低压区的煤粉、氧气和高温烟气等得到充分混合，因而，具有湍动混合强、燃烧效率高的特点，并且对煤种、炉型、机组容量、制粉系统等有较广的适应性。

为了降低发电成本，四角切圆锅炉主要以褐煤等为主，褐煤为劣质煤，长时间掺烧非设计劣质煤时会导致锅炉炉膛受热面结焦，而炉膛受热面结焦会影响锅炉受热面的换热效果，使得锅炉效率下降、供电煤耗升高，由于锅炉受热面特殊的运行环境，长期以来运行人员主要通过燃烧优化或者更换煤种来进行调整，可靠性相对较差。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于抑制燃煤锅炉的受热面结焦的控制系统，以解决现有的燃煤电站锅炉的受热面结焦的问题。

为了解决以上问题，本发明提供了一种用于抑制燃煤锅炉的受热面结焦的控制系统，所述燃煤锅炉包括炉膛和烟道以及设置于炉膛外周的水冷壁，还包括在所述炉膛顶部沿烟气流动方向依次设置的分隔屏过热器、末级过热器和末级再热器；所述控制系统包括：用于监测所述分隔屏过热器入口的烟气温度的第一温度测量装置、用于监测所述末级过热器入口的烟气温度的第二温度测量装置、用于监测所述末级再热器入口的烟气温度的第三温度测量装置以及设置于所述水冷壁上的纳米陶瓷材料喷涂层；

其中，基于所述第一温度测量装置、第二温度测量装置以及第三温度测量装置监测到的初始温度数据，设置所述纳米陶瓷材料喷涂层的面积，使得所述水冷壁具有合适范围的吸热量，控制所述分隔屏过热器入口的烟气温度为T

其中，T

优选地，所述基于所述第一温度测量装置、第二温度测量装置以及第三温度测量装置监测到的初始温度数据，设置所述纳米陶瓷材料喷涂层的面积，包括：

S10、基于所述第一温度测量装置、第二温度测量装置以及第三温度测量装置监测到的初始温度数据以及燃煤锅炉本身监测的温度数据，计算燃煤锅炉各个受热面的吸热比例和吸热量；

S20、在锅炉满负荷下，根据公式△Q＝q×(H

S30、根据公式：δ＝(Q

S40、基于步骤S30获得的发射率δ计算所述水冷壁需要喷涂纳米陶瓷材料的面积，根据计算确定的面积在所述水冷壁上喷涂纳米陶瓷材料，形成所述纳米陶瓷材料喷涂层。

优选地，1200℃≤T

本发明实施例提供的一种用于抑制燃煤锅炉的受热面结焦的控制系统，在分隔屏过热器入口、末级过热器入口以及末级再热器入口分别安装温度测量装置，由温度测量装置测量各个受热面入口的烟气温度，根据监测到的初始温度数据计算出所述水冷壁上需要喷涂纳米陶瓷材料的区域面积，以此对水冷壁进行喷涂改性，提高水冷壁表面发射率，使得所述水冷壁具有合适范围的吸热量，降低各个受热面入口的烟气温度，抑制锅炉受热面结焦。

附图说明

图1是本发明实施例提供的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

图1是本发明实施例提供的控制系统的结构示意图，如图1所示，所述燃煤锅炉包括炉膛1和烟道2以及设置于炉膛外周的水冷壁6，还包括在所述炉膛1顶部沿烟气流动方向依次设置的分隔屏过热器3、末级过热器4和末级再热器5；所述控制系统包括：用于监测所述分隔屏过热器3入口的烟气温度的第一温度测量装置71、用于监测所述末级过热器4入口的烟气温度的第二温度测量装置72、用于监测所述末级再热器5入口的烟气温度的第三温度测量装置73以及设置于所述水冷壁上的纳米陶瓷材料喷涂层。

其中，基于所述第一温度测量装置71、第二温度测量装置72以及第三温度测量装置73监测到的初始温度数据，设置所述纳米陶瓷材料喷涂层的面积，使得所述水冷壁6具有合适范围的吸热量，控制所述分隔屏过热器3入口的烟气温度为T

其中，T

所述控制系统，从源头上出发，通过对水冷壁进行喷涂改性来提高水冷壁的表面发射率，在不改变原有运行方式的条件下提高水冷壁吸热量，降低燃煤锅炉受热面的烟气温度，抑制受热面结焦，提高高碱煤的掺烧比例。

在优选的方案中，所述基于所述第一温度测量装置71、第二温度测量装置72以及第三温度测量装置73监测到的初始温度数据，设置所述纳米陶瓷材料喷涂层的面积，包括：

S10、基于所述第一温度测量装置71、第二温度测量装置72以及第三温度测量装置73监测到的初始温度数据以及燃煤锅炉本身监测的温度数据，计算燃煤锅炉各个受热面的吸热比例和吸热量。

具体地，燃煤锅炉本身监测的温度数据包括燃煤锅炉主燃烧器区域的烟气温度和水冷壁6的壁温。

S20、在锅炉满负荷下，根据公式△Q＝q×(H

S30、根据公式：δ＝(Q

具体地，所述Q

S40、基于步骤S30获得的发射率δ计算所述水冷壁6需要喷涂纳米陶瓷材料的面积，根据计算确定的面积在所述水冷壁6上喷涂纳米陶瓷材料，形成所述纳米陶瓷材料喷涂层。

具体地，首先基于温度测量装置监测到的初始温度数据，以及燃煤锅炉本身监测的温度数据，计算燃煤锅炉各个受热面的吸热比例和吸热量，例如，基于温度测量装置监测到的初始温度数据计算水冷壁6、分隔屏过热器3、末级过热器4和末级再热器5的吸热比例和吸热量；其次再通过上述公式计算增加换热量时水冷壁6需要达到的发射率δ再通过发射率δ计算出设置纳米陶瓷材料喷涂层的面积，以此对水冷壁6进行喷涂改性，将水冷壁6的吸热量控制在合适范围内，从而使得分隔屏过热器3入口的烟气温度为小于1350℃、末级过热器4入口的烟气温度小于970℃以及末级再热器5入口的烟气温度小于850℃，形成三段式温度梯度控制原则，进而抑制燃煤锅炉的受热面结焦。通过三段式温度梯度控制原则，基于温度数据，计算各级受热面的吸热比例，提高水冷壁换热量，降低分隔屏入口烟气温度，进而抑制各级受热面的结焦现象。

在优选的方案中，利用通过在水冷壁6上喷涂纳米陶瓷材料控制分隔屏过热器3入口的烟气温度为1200℃≤T

实施例1

本实施案例提供一种采用上述所述的控制系统抑制燃煤锅炉的受热面结焦的方法，主要实施步骤如下：

以660MW超超临界四角切圆锅炉为对象。

(1)烟温测点温度装置的安装。在分隔屏过热器入口、末级过热器入口和末级再热器入口分别安装温度测量装置，即，在燃煤锅炉本身已有的温度测点的基础上，增加三级烟气温度测点。在设置纳米陶瓷材料喷涂层之前，锅炉运行后测量得到分隔屏过热器入口烟气温度为1420℃，末级过热器入口烟气温度为1080℃，末级再热器入口烟气温度为970℃。

(2)各级受热面吸热量及吸热比例计算。采集机组DCS运行数据，根据水的压力和工质的温度以及燃煤锅炉本身监测的温度数据，得到各受热面进出口汽水在该状态点下的焓值；利用工质侧的热平衡方程，计算出各个受热面的吸热量和吸热比例。根据测算结果，算出此时满负荷下，水冷壁的吸热比例约为46％，分隔屏过热器的吸热比例约为7.1％，末级过热器的吸热比例约为5.5％，末级再热器的吸热比例约为7.5％。

(3)计算水冷壁的喷涂面积，对水冷壁喷涂改性。根据三段式温度梯度控制原则，即根据上文步骤S20至S40，通过上述公式计算增加换热量时水冷壁需要达到的发射率再通过发射率计算出需要在水冷壁喷涂纳米陶瓷材料的喷涂面积，拟将水冷壁区域吸热比例提升至48％，计算结果确定需要喷涂的面积为1330m

(4)喷涂后，将系统投运，分隔屏过热器区域烟气温度控制在1350℃以下，过热器入口烟温控制在970℃以下、再热气入口烟温控制在850℃以下，水冷壁区域吸热比例提升至48％，锅炉受热面结焦的现象得以控制。

综上所述，本发明实施例提供一种用于抑制燃煤锅炉的受热面结焦的控制系统，在分隔屏过热器入口、末级过热器入口以及末级再热器入口分别安装温度测量装置，由温度测量装置测量各个受热面入口的烟气温度，根据监测到的初始温度数据计算出所述水冷壁上需要喷涂纳米陶瓷材料的区域面积，以此对水冷壁进行喷涂改性，提高水冷壁表面发射率，使得所述水冷壁具有合适范围的吸热量，降低各个受热面入口的烟气温度，抑制锅炉受热面结焦。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。