1.本实用新型涉及锅炉运行控制技术领域，具体涉及一种壁温差控制系统。


背景技术：

2.汽包壁温差产生温差应力，较大的壁温差会产生较高的温差应力，热应力与机械应力共同作用，会超过汽包材料的许用应力，造成汽包损坏。部分应力集中区域可能产生裂纹，降低汽包使用寿命。现有技术为防止锅炉出现汽包壁温差过大，电站通常采用邻炉加热法。无法控制汽包温度的升降速度，降低了汽包的使用寿命，锅炉的运行存在安全隐患。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型提供的一种壁温差控制系统，克服现有技术中无法控制汽包温度的升降速度，汽包的使用寿命较低，锅炉的运行存在安全隐患的缺陷。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.本实用新型实施例提供一种壁温差控制系统，包括：温度检测模块、数据分析模块、壁温控制模块及电加热模块；
6.所述温度检测模块，用于实时获取汽包壁的检测温度；
7.所述数据分析模块对检测温度进行分析生成控制指令，并将控制指令发送至壁温控制模块及电加热模块；
8.所述壁温控制模块，用于根据控制指令对锅炉进行动作；
9.所述电加热模块，用于根据控制指令对锅炉的第一预设位置进行加热。
10.优选地，所述壁温差控制系统，还包括：
11.蒸汽加热模块，用于锅炉启动前，使锅炉的温度上升至预设温度。
12.优选地，所述壁温差控制系统，还包括：
13.锅筒扰流模块，通过在汽包的第二预设位置布置旋风分离器和混流管，对汽包内介质进行扰流。
14.优选地，当所述汽包壁的长度大于预设长度时，采用分段方式布置旋风分离器。
15.优选地，汽包壁的检测温度包括：上外壁温检测、上内壁温检测和下外壁温检测。
16.优选地，所述壁温差包括：汽包周向温差、汽包径向温差、汽包纵向壁温差。
17.优选地，数据分析模块包括：变送器、微处理器；
18.所述检测温度通过变送器发送至微处理器，微处理器分析检测温度，生成控制指令。
19.优选地，所述壁温控制模块包括：启动排汽阀、汽机旁路阀。
20.优选地，当燃机启动速度大于第一预设数值、或机组启动时间小于第二预设数值时，根据控制指令对锅炉汽包的下部进行加热。
21.优选地，电加热模块为变功率控制。
22.本实用新型技术方案，具有如下优点：
23.本实用新型提供的壁温差控制系统，通过数据分析模块对检测温度进行分析生成控制指令，并对壁温控制模块及电加热模块进行动作，控制温度的升降速度，有效控制汽包壁温差，保证汽包寿命和锅炉运行安全。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型中实施例提供的壁温差控制系统一个具体示例的系统框图；
26.图2为本实用新型中实施例提供的壁温差控制系统另一个具体示例的示意图；
27.图3a
‑
3b为本实用新型中实施例提供的汽包的左视图；
28.图4为本实用新型中实施例提供的分段布置的示意图；
29.图5为本实用新型中实施例提供的连通罩端部的示意图；
30.图6为本实用新型中实施例提供的汽包检测点的示意图。
31.附图标记说明：
32.1、汽包；2、过热器；3、蒸发器；4、省煤器；5、给水调节阀；6、主汽阀；7、启动排汽阀；8、蒸发器辅助加热调节阀；9、汽包辅助加热控制阀；10、汽包压力测量元件；11、上外壁温测量元件；12、上内壁温测量元件；13、下外壁温元件；14、汽机旁路阀；15、混流管(孔)；16、高压汽包辅助加热管；17、高压汽包管连通罩；18、旋风分离器；19、旁路烟囱挡板门。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.实施例
38.本实施例提供一种壁温差控制系统，应用于汽包壁较厚，联合循环高压汽包壁温差控制的场景。
39.如图1所示，壁温差控制系统，包括：实时获取汽包壁检测温度的温度检测模块。通过数据分析模块对检测温度进行分析，生成控制指令，并将控制指令发送至壁温控制模块及电加热模块。壁温控制模块根据控制指令对锅炉进行动作。及电加热模块根据控制指令对锅炉的第一预设位置进行加热。实现了汽包壁温检测及控制一体化，可自动控制汽包壁温。
40.在一具体实施例中，本实用新型实施例还包括：在锅炉启动前，用于使锅炉的温度上升至预设温度的蒸汽加热模块。具体的，如图2所示，在蒸发器3底端和汽包1下部设置辅助蒸汽加热装置，通过开启蒸发器辅助加热调节阀8提前加热蒸发器3和汽包1内的冷水，提高汽包1的初始温度，加快启动速度。汽包1内加热管与高压汽包辅助加热管16合用。仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选择相应数值的预设温度。当锅炉启动时，因汽包1初始温度较高，有效降低启动初期上下壁温差，缩短了启动时间。例如：蒸汽加热模块在锅炉启动前投入使用，往蒸发器3底部和高压汽包辅助加热管16中通入辅助蒸汽，通过加热炉水，使锅炉温度上升至100℃。
41.在一具体实施例中，本实用新型实施例还包括：锅筒扰流模块，通过在汽包1的第二预设位置合理布置旋风分离器18和混流管(孔)15，对汽包1内介质进行扰流，均匀汽包1的轴向温度。第二预设位置在此不作限制，在实际应用中根据实际需求选择相应的位置。针对汽包1可能存在的流动混合死区进行结构优化，增加死区扰流，以强化冷热水混合及传热，减小温度检测误差，降低壁温差。具体的，锅筒扰流模块是自动投入的，且无控制逻辑。在整个锅炉的启动过程中增加对汽包1内扰流，减小轴向三组(主要为下壁)温度测点的差异，减小综合壁温差。
42.在一具体实施例中，如图3a
‑
3b所示，当汽包壁的长度大于预设长度时，采用分段方式布置旋风分离器18。预设长度在此不作限制，实际应用中根据实际情况进行相应的选取判断。例如：旋风分离器18布置时，应避免集中布置在锅筒的中间位置。如图4所示，汽包1长度较长时采用分段布置的方式。如图3a、图5所示，连通罩17的端部尽量靠近封头，并设置两个混流管(孔)15。
43.在本实用新型实施例中，周向(上下壁)温差：汽包下部为水空间，上部为汽空间。锅炉在启动过程中，汽侧为饱和温度，水侧低于饱和温度。升温过程中，汽包壁温度低于介质温度，介质对汽包壁进行加热。汽包下部为汽水混合物对汽包壁放热，汽包上部为饱和蒸汽对汽包壁放热，因上部凝结放热系数比下部对流放热系数大3～4倍，因此上壁升温快，此时形成上下壁温差，即汽包周向温差。放热系数在此不作限制。
44.在本实用新型实施例中，径向(内外壁)温差：内外壁温差主要是因为锅炉启停过程中，介质温度变化、汽包壁厚大、内外壁温度变化不一致，造成内外壁温差，即汽包径向温差。
45.在本实用新型实施例中，纵向(长度方向)壁温差：大型电站锅炉因控制壁厚需要，一般长度较长。汽包内介质在长度方向上流场不均匀，在汽包两端区域容易形成流动死区，而靠近上升、下降管或汽水引出管的区域流动强，容易造成轴向壁温差，即汽包纵向壁温差。
46.在本实用新型实施例中，汽包壁的检测温度包括：上外壁温检测、上内壁温检测和下外壁温检测。沿长度方向设置三组，共九个壁温检测点。其中，如图2、图6所示，上外壁温测量元件11、上内壁温测量元件12及下外壁温13各设置三个检测点。仅以此举例，不以此为限，在实际应用根据实际情况选取相应的检测点的位置及个数。实际中，在汽包1启停时，温度控制主要通过控制运行压力来实现，因此设置三组压力检测点。
47.在本实用新型实施例中，壁温差包括：汽包周向温差、汽包径向温差、汽包纵向壁温差。仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选择相应位置的壁温差。
48.在本实用新型实施例中，数据分析模块对检测温度进行分析生成控制指令，并将控制指令发送至壁温控制模块及电加热模块。其中，数据分析模块包括：变送器、微处理器及电缆等。仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选择相应器件。例如：变送器根据需要传送的数据，可以是温度变送器或压力变送器，在此不作限制，根据实际情况进行选取。微处理器可以选择具有数据分析处理功能的dcs等处理器，在此不作限制。需要说明的是，数据分析模块对检测温度进行分析时，采用现有技术中的成熟算法对其进行分析处理。
49.在一具体实时例中，检测温度通过变送器发送至微处理器，微处理器分析检测温度，生成控制指令。需要说明的是，生成控制指令的算法为现有技术中成熟的算法。例如：当检测到壁温差超标，此时需要开大阀门开度，以降低压力的上升速度，使得壁温差降低，此时就要生成开大启动排汽阀7开度的控制指令。超标的标准根据实际情况进行判断，在此不作限制。比如：当壁温差超过预设阈值时，预设阈值在此不作限制。当壁温差较小时，需要生成减小启动排汽阀7开度的控制指令。在具体的实际应用中，根据生成的指令对应的将其传递至相应的壁温控制模块、电加热模块。
50.在本实用新型实施例中，壁温控制模块包括：启动排汽阀7、汽机旁路阀14。仅以此举例，不以此为限，在实际应用中根据实际需求选择相应的装置。例如：壁温控制模块还包括：锅炉主汽出口阀6、锅炉旁路烟囱挡板门19等。其中，主汽出口阀6、启动排汽阀7、汽机旁路阀14为输出端控制设备，通过控制蒸汽输出速度控制升压速度。锅炉旁路烟囱挡板门19在输入端控制输入热量来控制蒸汽产生速度。
51.在本实用新型实施例中，电加热模块，用于根据控制指令对锅炉的第一预设位置进行加热。第一预设位置在此不作限制，在实际应用中根据实际需求选择相应的位置。具体的，当燃机启动速度大于第一预设数值、或机组启动时间小于第二预设数值时，根据控制指令对锅炉汽包1的下部进行加热。在此需要说明的是，根据控制指令对锅炉进行动作指令的过程，均为现有技术中成熟的算法。第一预设数值及第二预设数值，在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。例如：当燃机启动速度过快或需要快速启动机组时，可以开启汽包1下部电加热模块，提高下壁温度，便于有效控制壁温差，减小壁温差以提高启动速度。具体的，汽包1下半周设置半圈电加热贴片，通过加热汽包1下壁，减小上下壁温差，提高锅炉启动速度。加热模块为变功率控制。
52.在本实施例中，如图1、图2、图3a
‑
b所示，壁温差控制系统工作如下：
53.锅炉启动前，通过给水泵和给水调节阀5对锅炉进行上水，汽包1的水位上水至正常水位以上，正常水温根据实际情况进行相应的判断，在此不作限制。尽量缩小汽包1上部蒸汽空间，降低壁温差带来的膨胀应力影响。
54.开启辅助加热控制阀9、往辅助加热控制阀8中通入辅助蒸汽，把汽包1和蒸发器3内介质加热至95～100℃，此时汽包1上下壁温均接近于100摄氏度。加热至的温度根据实际情况进行选取，在此不作限制。
55.通过启动燃机往锅炉输入热量，此时进入升温升压阶段。蒸发器3内水受热产生蒸汽，蒸汽对汽包1上壁放热，汽包1上壁温迅速升高。当汽包压力达到0.3mpa(根据实际情况选取，在此不作限制)时，开启锅炉启动排汽阀7，排空过热器2的空气，同时降低升压速度。一定时间后(如3分钟，在此不作限制)，打开汽机旁路阀14，关闭锅炉启动排汽阀7以节省蒸汽。锅炉继续升压，实时检测汽包1的上下壁温差，当壁温差接近汽包壁温差控制值时(一般50℃，在此不作限制)，加大汽机旁路阀14的开度，控制锅炉压力，进而通过控制汽包1压力来控制饱和温度。
56.当壁温差满足预设条件时(在此不作限制，根据实际情况进行相应的设置)，此时可稳定汽机旁路阀14开度并实时微调。当蒸汽参数满足汽机进汽要求时，打开主汽阀6并关闭汽机旁路阀14，开始发电。
57.停炉过程反向操作，通过控制锅炉滑压停炉，缓慢降低锅炉压力，避免壁温差超标。停炉过程中可控制锅炉给水调节阀5，升高汽包1水位至高报警附近，以降低汽包1上部壁温。经多次调试验证后，记录调试过程中设备操作流程、升压速度、阀门开度等参数，编入dcs，可实现高压汽包壁温差和锅炉启停的自动控制。
58.在一具体实施例中，旁路烟囱挡板门19作为控制锅炉升压速度的设备，可在锅炉热量输入端，通过控制进入锅炉的烟气流量来控制锅炉的升温升压速度，以达到汽包壁温差控制目的。
59.在一具体实施例中，当锅炉输入端(燃机输出功率、旁路烟囱挡板门19)无法调控时，如：汽机旁路阀14开度达到最大时，汽包壁温差仍高于控制值且有上升趋势，可同时打开锅炉启动排汽阀以控制锅炉压力。
60.在一具体实施例中，当锅炉输入端(燃机输出功率、旁路烟囱挡板门19)无法调控，且汽机旁路阀14和启动排汽阀7开度均达到最大时，汽包壁温差仍高于控制值且有上升趋势，可打开汽包1下壁电加热系统，提升汽包1下壁壁温，减小壁温差。
61.在一具体实施例中，当检测到汽包壁温在长度方向上存在较大差异时(主要为下壁温)，为避免汽包1长度方向温差过大影响温度检测准确性，可现场优化下壁温测点布置位置，选取更具有代表性的位置(如下降管旁)。检查内部混流管(孔)15是否异常或堵塞。
62.本实用新型实施例提供的一种壁温差控制系统，温度检测模块将实时获取的汽包壁的检测温度发送至数据分析模块，数据分析模块对检测温度进行分析生成控制指令，并将控制指令发送至壁温控制模块及电加热模块，壁温控制模块根据控制指令对锅炉进行动作，同时，电加热模块根据控制指令对锅炉的第一预设位置进行加热。通过本实用新型实施例提供的壁温差控制系统，控制温度的升降速度，有效控制汽包壁温差，保证汽包寿命和锅炉运行安全。
63.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。