一种判断炉膛结焦状态的监测方法与流程

本发明涉及炉膛结焦监测，特别涉及一种判断炉膛结焦状态的监测方法。

背景技术：

1、结焦是锅炉运行中比较普遍的问题，一般情况下，随着烟气一起运动的灰渣颗粒，由于炉膛水冷壁受热面的吸热而同烟气一起被冷却，如果液态的渣粒在接近水冷壁或炉墙前，已经因为温度降低而凝固，当附着在受热面管壁上时，将形成一层疏松的灰层，运行中通过吹灰很容易除掉。当炉膛内温度较高时，一部分灰颗粒已经达到熔融或半熔融状态，若这部分灰颗粒在达到受热面前未得到足够冷却达到凝固状态，具有较高的粘结能力，就容易粘附在受烟气冲刷受热面或炉墙上，甚至达到熔化状态，粘附熔融或半熔融状态的灰颗粒和未燃尽的焦炭使结焦不断发展恶化。

2、传统锅炉受热面结焦的预测方法，根据锅炉运行原理，对锅炉运行数据进行编码、分类和建模，建立不同负荷区间的锅炉未结焦训练数据库建立锅炉未结焦训练模型和锅炉结焦训练模型。基于锅炉运行机理和大数据模型，对锅炉结焦状态进行预测。该方法使用的数据集进行训练和建模，该判断模式基于历史的数据集，此种预测方式不够准确，同时不能全方位展示锅炉的结焦状态。

3、此外，还有通过结焦厚度进行判断的方式，通过选取锅炉的其它水冷壁上任意选取一点作为观测点，计算得出观测点所对应位置处的结焦厚度；依此类推，通过调整所选取的观火孔及观测点位置，将所测得的所有观测点对应位置处的结焦厚度信息进行三维图像处理，即可得到整个锅炉的水冷壁的结焦位置及厚度。通过对锅炉观测点进行结焦判断，虽然准确，但是工作量较大，炉膛体积大，观火点多，需要多次重复测量，消耗较大的人力物力。并且不能做到对炉膛结焦状态的全方位实时判断。

4、综上，如何实时准确地监测炉膛内部结焦状态成为尚待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种判断炉膛结焦状态的监测方法，对锅炉整体划分六个受热面，并通过分别计算六个面的传热系数来获取各受热面整体污染率，最后通过最佳传热系数预测模型根据六个结焦面进行判断是否需要进行打焦或者吹灰等调整或优化，无需停炉，及时发现锅炉结焦情况，减少发电损失，提高燃烧炉膛运转健康状态和运行效率。

2、本发明提供了一种判断炉膛结焦状态的监测方法，包括：

3、在锅炉运转燃烧状态下，对锅炉的六个受热面中的每个受热面均获取基础数据；其中，所述基础数据包括烟气经过水冷壁前后的温度值、经过受热面的热流量、受热面的面积大小；

4、根据所述基础数据分别计算六个受热面的运行传热系数；

5、采集锅炉健康状态下的初始数据，并利用所述初始数据训练最佳传热系数预测模型；

6、获取锅炉运转燃烧状态下的锅炉运行参数，并采用训练好的最佳传热系数预测模型，得到锅炉运转燃烧状态下的最佳传热系数；

7、将所述运行传热系数与所述最佳传热系数进行比对，判断同一受热面的传热系数下降情况，以确定锅炉的炉膛是否结焦。

8、进一步地，所述在锅炉运转燃烧状态下，对锅炉的六个受热面中的每个受热面均获取基础数据的步骤中，六个受热面包括水冷壁、低温过热器、分隔屏、末级过热器、低温再热器、末级再热器，每个受热面的烟气流向起始位置设置有温度传感器，每个受热面安装有流量计。

9、进一步地，所述根据所述基础数据分别计算六个受热面的运行传热系数的步骤中，计算公式为：

10、

11、其中，q为热流量，a为传热面积，δt为温差，即烟气流向传感器测到温度的差值。

12、进一步地，所述采集锅炉健康状态下的初始数据，并利用所述初始数据训练最佳传热系数预测模型的步骤，包括：

13、采集锅炉健康状态下的锅炉运行参数与最佳传热系数，并将采集时间、锅炉运行参数、六个受热面的传热系数存储在数据库中作为样本集；其中，所述最佳传热系数包括六个受热面的传热系数；

14、以所述数据库中的采集时间和锅炉运行参数作为输入，最佳传热系数作为输出，训练最佳传热系数预测模型；其中，所述最佳传热系数预测模型为锅炉运行参数与未结焦状态下的锅炉最佳传热系数的关系模型；

15、进一步地，所述采集锅炉健康状态下的锅炉运行参数与最佳传热系数，并将采集时间、锅炉运行参数、六个受热面的传热系数存储在数据库中作为样本集的步骤中，锅炉健康状态为每次锅炉打焦清灰处理后的首次燃烧运行的状态；

16、锅炉运行参数包括燃烧量、一次风风量、一次风风温、二次风风量、二次风风温、给水水量，六个受热面的温度、压力。

17、进一步地，所述将所述运行传热系数与所述最佳传热系数进行比对，判断同一受热面的传热系数下降情况，以确定锅炉的炉膛是否结焦的步骤中，

18、计算所述运行传热系数与所述最佳传热系数的差值，以确定传热效率是否衰减，判断锅炉的炉膛是否结焦；若炉膛出现结焦，则受热面的传热效率会下降，水冷壁及其他受热面则不能对烟气进行降温或者发挥温度控制的作用。

19、进一步地，所述将所述运行传热系数与所述最佳传热系数进行比对，判断同一受热面的传热系数下降情况，以确定锅炉的炉膛是否结焦的步骤之后，还包括：

20、将六个受热面的数据进行三维可视化，以将实时计算的结果在前端显示；

21、若锅炉的炉膛出现结焦，则通过数据形式呈现结焦情况，并发出报警信号，以提示运行人员进行打焦、吹灰、燃烧参数调优的操作。

22、本发明还提供了一种判断炉膛结焦状态的监测装置，包括：

23、获取模块，用于在锅炉运转燃烧状态下，对锅炉的六个受热面中的每个受热面均获取基础数据；其中所述基础数据包括烟气经过水冷壁前后的温度值、经过受热面的热流量、受热面的面积大小；

24、计算模块，用于根据所述基础数据分别计算六个受热面的运行传热系数；

25、采集模块，用于采集锅炉健康状态下的初始数据，并利用所述初始数据训练最佳传热系数预测模型；

26、预测模块，用于获取锅炉运转燃烧状态下的锅炉运行参数，并采用训练好的最佳传热系数预测模型，得到锅炉运转燃烧状态下的最佳传热系数；

27、比对模块，用于将所述运行传热系数与所述最佳传热系数进行比对，判断同一受热面的传热系数下降情况，以确定锅炉的炉膛是否结焦。

28、本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

29、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

30、本发明的有益效果为：

31、1、实时监测与准确性：通过计算六个受热面的传热系数来获取各受热面的整体污染率，这种方式能够实时监测锅炉的结焦状态，并且由于是基于物理数值的计算，因此具有较高的准确性，有助于及时发现锅炉的结焦情况，避免问题进一步恶化。

32、2、设置最佳传热系数预测模型，基础数据集来源于每次锅炉清灰或者打焦后的最佳状态的数据，并根据不同的运行参数得到最佳的传热系数，便于同运行状态下对比。设备的使用存在效率衰减的情况，同样的锅炉运行参数在不同时间节点的锅炉清灰检修后的最佳状态下的传热系数都不一样，所以该数据库存在时间关系。循环神经网络模型对与时间相关的数据处理较好，能够较准确的预测在特定的炉膛运行参数下的最佳传热系数。

33、3、通过三维可视化的方式直观呈现锅炉的结焦状态，使得操作人员能够更直观地了解锅炉的运行情况，可分别把握到每个受热面的传热系数的情况，及时反映出结焦状态，从而对整体炉膛有整体有直观和量化把握。