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国内电站锅炉主要以煤作为燃料。燃煤锅炉在运行过程中,各受热面不可避免地会出现灰污现象,受热面积灰结渣不仅会降低锅炉效率、影响机组经济性,而且更是多种安全事故的隐患。吹灰是清除灰污和保持受热面传热性能的一种有效手段,因此,如何对锅炉灰污进行实时监测,制定合理的吹灰策略,成为国内外学者关注的热点。本文针对现状,对受热面灰污状态监测与吹灰优化问题进行了深入的研究,主要内容如下:
本文按照锅炉灰污的形成原理、形态和特性的不同,建立了受热面灰污的增长和吹扫模型,研究了锅炉不同受热面的灰污实时监测方法,建立了基于软测量技术的炉膛灰污监测模型,建立了基于热平衡原理的对流受热面积灰监测模型;建立了基于烟气压差法的空气预热器积灰监测模型;并统一利用清洁因子来表征各受热面的灰污程度。
在分析了受热面灰污和吹灰对机组运行影响的基础上,提出了锅炉吹灰优化的经济性指标和安全性指标,并全面解析了锅炉吹灰的各种损失和收益。结合受热面灰污监测模型,依据吹灰收益最大化原则,计算得到受热面基础临界清洁因子,结合不同受热面各自的安全性、经济性要求,建立一种动态综合评定受热面临界清洁因子的方法。通过受热面实际清洁因子与临界清洁因子的比较,确定最佳吹灰时机,给出合理的吹灰指导建议。对锅炉运行中受热面产生的不可逆能量损失进行了研究,得到了受热面各种熵产的计算模型,对不同受热面吹灰前后的熵产变化规律进行分析。
在理论研究的基础上,开发了电站锅炉吹灰优化系统,并详细介绍了该监测系统的功能、总体结构、相应的模块组成以及客户端界面,实际应用结果表明,该系统能起到指导和优化吹灰的作用。