CN107906553A - 一种锅炉暖风器优化运行控制方法及装置 - Google Patents
一种锅炉暖风器优化运行控制方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种锅炉暖风器优化运行控制装置,包括安装于锅炉暖风器空气侧入口的温度传感器PTki、安装于暖风器空气侧出口的温度传感器PTko、安装于锅炉SCR脱硝***入口的氮氧化物浓度传感器PNOXi、安装于锅炉SCR脱硝***出口的氮氧化物浓度传感器PNOXo、安装于锅炉空预器烟气侧两端的压差传感器P∆P、安装于空预器烟气侧出口的温度传感器Pθy、数据采集单元和安装有Visual Basic软件的计算机。本发明纳入SCR脱硝***入、出口氮氧化物浓度以及空预器烟气侧压差等参数,考虑脱硝***运行、氨逃逸率过高引起的空预器堵塞因素,将其作为控制暖风器蒸汽进汽量的另一输入参数,适当提高暖风器出口空气温度,使脱硝***产生的硫酸氢氨不易凝结在空预器换热面上,防止空预器堵塞。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉暖风器优化运行控制方法及装置,更具体 的说,涉及一种可防止锅炉空预器腐蚀和堵塞、优化锅炉运行的暖风 器运行控制方法和装置。
背景技术
锅炉暖风器是利用汽轮机低压抽汽加热空气预热器进口空气的 热交换器。锅炉暖风器安装送风机出口与空气预热器入口之间,故又 称前置式空气预热器。加装暖风器,使进入空气预热器的空气温度升 高,空气预热器壁温升高,从而可防止低温腐蚀。采用暖风器后,使 空气预热器的传热温差减小,锅炉排烟温度也就升高,锅炉热效率下 降,且比采用热风再循环还要明显。但暖风器是以汽轮机低压抽汽为 加热热源,低压抽汽量的增加,使汽轮机循环效率有所提高。锅炉热 效率下降,汽轮机效率提高,两者能否相互抵偿,要看空气加热温度 的高低以及采用抽汽压力的高低而不同。一般,汽轮机效率的升高抵消不了锅炉热效率的降低,结果,发电厂全厂效率会有所下降。
燃料中的硫燃烧生成二氧化硫(S+O2=SO2),二氧化硫在催化剂 的作用下进一步氧化生成三氧化硫(2SO2+O2=2S03),SO3与烟气中 的水蒸汽生成硫酸蒸汽(SO3+H2O=H2SO4)。硫酸蒸汽的存在使烟气的 露点显著升高。由于空预器中空气的温度较低,预热器区段的烟气温 度不高,壁温常低于烟气露点,这样硫酸蒸汽就会凝结在空预器受热 面上,造成硫酸腐蚀。低温腐蚀常发生在空预器上,但是当燃料中含 硫量较高、过剩空气系数较大,烟气中SO3含量较高,露点升高,并 且给水温度较低(汽机高加停用)时,省煤器管也有可能发生低温腐 蚀。
电站锅炉为防止尾部受热面发生低温腐蚀,一般在空预器前布置 暖风器预热冷空气。暖风器***的作用:为了提高进入空预器的一、 二次风温度,以减少由于大量冷风进入空预器的受热面造成结露、积 灰而产生地低温腐蚀。但温度提高,入口空气侧阻力增加,锅炉效率 降低。但暖风器的投运影响锅炉热效率,暖风器出口风温越高,锅炉 热效率下降越多。因此暖风器的投运必须综合考虑锅炉安全性和经济 性。另外,随着锅炉脱硝装置的投运,空预器堵塞情况时有发生,其 根本原因是逃逸氨与烟气中的SO3反应生成物在空预器换热元件上凝 结,不断沾附烟气中飞灰颗粒造成堵塞,因此,提高暖风器出口风温 进而提高空预器出口换热元件温度,减少SO3反应生产物的凝结,是 目前发电厂防止锅炉空预器堵塞可行的技术措施之一。
目前决定暖风器投入的因素主要有环境温度、燃用煤种含硫量以 及锅炉尾部受热面的抗腐蚀性等。在运行时通过调节进汽量控制暖风 器出口风温在某一设定值,但目前对于出口风温设定值仅是一个经验 值,通常控制比较高,也未考虑由于脱硝装置投运造成空预器堵塞因 素,造成暖风器的不合理投运,不仅耗用大量蒸汽,也使锅炉热效率 下降,造成机组发电煤耗增加。有研究成果表明,不合理投运暖风器 可使机组发电煤耗增加2~3g/KWh。
发明内容
本发明针对以上技术问题,提供一种锅炉暖风器优化运行控制方 法及装置,防止锅炉空预器的低温腐蚀和堵塞,并尽量降低暖风器对 锅炉运行经济性的影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
一种锅炉暖风器优化运行控制装置,包括安装于锅炉暖风器空气 侧入口的温度传感器PTki、安装于暖风器空气侧出口的温度传感器 PTko、安装于锅炉SCR脱硝***入口的氮氧化物浓度传感器PNOXi、安 装于锅炉SCR脱硝***出口的氮氧化物浓度传感器PNOXo、安装于锅 炉空预器烟气侧两端的压差传感器PΔP、安装于空预器烟气侧出口的 温度传感器Pθy、数据采集单元和安装有Visual Basic软件的计算 机;
所述温度传感器PTko、温度传感器PTki、氮氧化物浓度传感器 PNOXi、氮氧化物浓度传感器PNOXo、压差传感器PΔP以及温度传感器 Pθy的输出端分别连接数据采集单元的相应输入端;所述数据采集单 元的输出端连接计算机的输入端;所述计算机上设置有输出端。
一种应用权上述装置的锅炉暖风器优化运行控制方法,包括以下 步骤:
步骤一,组建上述检测平台;
步骤二,进行数据采样及数据输入,包括以下步骤:
(1)利用温度传感器PTki采集暖风器空气入口侧空气的温度值 Tki,单位为℃、温度传感器PTko采集暖风器空气出口侧空气的温度值Tko,单位为℃、氮氧化物浓度传感器PNOXi采集锅炉SCR脱硝***入 口的氮氧化物浓度值NOXi,单位为mg/Nm3、氮氧化物浓度传感器PNOXo采集锅炉SCR脱硝***出口的氮氧化物浓度值NOXo,单位为mg/Nm3、 压差传感器PΔP采集锅炉空预器烟气侧两端的压差ΔP,单位为kPa、 温度传感器Pθy采集空预器烟气侧出口的温度值θy,单位为℃;
(2)输入计算机如下原始数据:燃煤中硫的质量百分比Sar、燃 煤中灰的质量百分比Aar、飞灰中灰量占燃煤总灰量的质量百分比dfh、 燃煤低位发热量Qar net,单位为kJ/kg、烟气中水蒸气分压下的水露点 tKOH,单位为℃、暖风器出口空气温度修正常数A、锅炉空预器烟气 侧两端的压差设计值ΔPsj;
步骤三,根据步骤二中的数据进行计算:
锅炉空预器出口烟气酸露点tp,计算公式如下:
Sn=Sar/(Qar net/4187)
An=Aar/(Qar net/4187)
式中,Sn=Sar/(Qar net/4187)为对应于煤发热量为4187kj/kg时 的折算硫份;
An=Aar/(Qar net/4187)为对应于煤发热量为4187kj/kg时的折算 灰份;
暖风器出口空气温度控制目标值TKko,计算公式如下:
步骤四,将步骤三获得的TKko作为控制蒸汽管道入口控制阀门开 度、调节暖风器蒸汽进汽量的输入参数,接入电厂DCS***,建立暖 风器自动控制***。
进一步的,所述数据采集单元的型号为OM-DAQPRO-6300的便携 数据记录仪。
当锅炉运行时,在不同工况下本发明***均能保证尾部受热面壁 温高于烟气酸露点在设定范围内,且能根据空预器的堵塞情况,提高 暖风器出口空气温度既不发生低温腐蚀,锅炉热效率也相对较高,且 能根据脱硝***运行情况提前缓解目前由于脱硝***过量喷氨造成 的空预器堵塞问题。该***改变了目前仅靠经验值设定热风温度的暖 风器运行方式。
本发明的有益效果:目前决定暖风器投入的因素主要有环境温 度、燃用煤种含硫量以及锅炉尾部受热面的抗腐蚀性等。在运行时通 过调节进汽量控制暖风器出口风温在某一设定值,但目前对于出口风 温设定值仅是一个经验值,通常控制比较高,也未考虑由于脱硝装置 投运造成空预器堵塞因素,造成暖风器的不合理投运,不仅耗用大量 蒸汽,也使锅炉热效率下降,造成机组发电煤耗增加。有研究成果表 明,不合理投运暖风器可使机组发电煤耗增加2~3g/KWh。本发明根 据燃用煤质情况和运行参数通过计算得到不同锅炉工况下的烟气酸 露点,将其作为控制暖风器蒸汽进汽量的输入参数之一,能够使暖风 器出口空气温度控制在合适范围内,既能保证设备安全性,也能保证 机组运行经济性;本发明纳入SCR脱硝***入、出口氮氧化物浓度以 及空预器烟气侧压差等参数,考虑脱硝***运行、氨逃逸率过高引起 的空预器堵塞因素,将其作为控制暖风器蒸汽进汽量的另一输入参 数,适当提高暖风器出口空气温度,使脱硝***产生的硫酸氢氨不易 凝结在空预器换热面上,防止空预器堵塞。该***可以接入电厂DCS ***,完成煤质、烟气参数的输入以及控制***的手、自动操作和参 数调整,操作简单实用。
附图说明
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
一种锅炉暖风器优化运行控制装置,包括安装于锅炉暖风器空气 侧入口的温度传感器PTki、安装于暖风器空气侧出口的温度传感器 PTko、安装于锅炉SCR脱硝***入口的氮氧化物浓度传感器PNOXi、安 装于锅炉SCR脱硝***出口的氮氧化物浓度传感器PNOXo、安装于锅 炉空预器烟气侧两端的压差传感器PΔP、安装于空预器烟气侧出口的 温度传感器Pθy、数据采集单元和安装有Visual Basic软件的计算 机;所述温度传感器PTko、温度传感器PTki、氮氧化物浓度传感器PNOXi、 氮氧化物浓度传感器PNOXo、压差传感器PΔP以及温度传感器
Pθy的输出端分别连接数据采集单元的相应输入端;所述数据采集单 元的输出端连接计算机的输入端;所述计算机上设置有输出端。
一种应用权上述装置的锅炉暖风器优化运行控制方法,包括以下 步骤:
步骤一,组建上述检测平台;
步骤二,进行数据采样及数据输入,包括以下步骤:
(1)利用温度传感器PTki采集暖风器空气入口侧空气的温度值 Tki,单位为℃、温度传感器PTko采集暖风器空气出口侧空气的温度值 Tko,单位为℃、氮氧化物浓度传感器PNOXi采集锅炉SCR脱硝***入 口的氮氧化物浓度值NOXi,单位为mg/Nm3、氮氧化物浓度传感器PNOXo采集锅炉SCR脱硝***出口的氮氧化物浓度值NOXo,单位为mg/Nm3、 压差传感器PΔP采集锅炉空预器烟气侧两端的压差ΔP,单位为kPa、 温度传感器Pθy采集空预器烟气侧出口的温度值θy,单位为℃;
(2)输入计算机如下原始数据:燃煤中硫的质量百分比Sar、燃 煤中灰的质量百分比Aar、飞灰中灰量占燃煤总灰量的质量百分比afh、 燃煤低位发热量Qar net,单位为kJ/kg、烟气中水蒸气分压下的水露点 tKOH,单位为℃、暖风器出口空气温度修正常数A、锅炉空预器烟气 侧两端的压差设计值ΔPsj;
步骤三,根据步骤二中的数据进行计算:
锅炉空预器出口烟气酸露点tp,计算公式如下:
Sn=Sar/(Qar net/4187)
An=Aar/(Qar net/4187)
式中,Sn=Sar/(Qar net/4187)为对应于煤发热量为4187kj/kg时 的折算硫份;
An=Aar/(Qar net/4187)为对应于煤发热量为4187kj/kg时的折算 灰份;
暖风器出口空气温度控制目标值TKko,计算公式如下:
步骤四,将步骤三获得的TKko作为控制蒸汽管道入口控制阀门开 度、调节暖风器蒸汽进汽量的输入参数,接入电厂DCS***,建立暖 风器自动控制***。
进一步的,所述数据采集单元的型号为OM-DAQPRO-6300的便携 数据记录仪。
当锅炉运行时,在不同工况下本发明***均能保证尾部受热面壁 温高于烟气酸露点在设定范围内,且能根据空预器的堵塞情况,提高 暖风器出口空气温度既不发生低温腐蚀,锅炉热效率也相对较高,且 能根据脱硝***运行情况提前缓解目前由于脱硝***过量喷氨造成 的空预器堵塞问题。该***改变了目前仅靠经验值设定热风温度的暖 风器运行方式。
本发明的有益效果:目前决定暖风器投入的因素主要有环境温 度、燃用煤种含硫量以及锅炉尾部受热面的抗腐蚀性等。在运行时通 过调节进汽量控制暖风器出口风温在某一设定值,但目前对于出口风 温设定值仅是一个经验值,通常控制比较高,也未考虑由于脱硝装置 投运造成空预器堵塞因素,造成暖风器的不合理投运,不仅耗用大量 蒸汽,也使锅炉热效率下降,造成机组发电煤耗增加。有研究成果表 明,不合理投运暖风器可使机组发电煤耗增加2~3g/KWh。
本发明根据燃用煤质情况和运行参数通过计算得到不同锅炉工况下 的烟气酸露点,将其作为控制暖风器蒸汽进汽量的输入参数之一,能 够使暖风器出口空气温度控制在合适范围内,既能保证设备安全性, 也能保证机组运行经济性;本发明纳入SCR脱硝***入、出口氮氧化 物浓度以及空预器烟气侧压差等参数,考虑脱硝***运行、氨逃逸率 过高引起的空预器堵塞因素,将其作为控制暖风器蒸汽进汽量的另一 输入参数,适当提高暖风器出口空气温度,使脱硝***产生的硫酸氢 氨不易凝结在空预器换热面上,防止空预器堵塞。该***可以接入电 厂DCS***,完成煤质、烟气参数的输入以及控制***的手、自动操作和参数调整,操作简单实用。
Claims (5)
1.一种锅炉暖风器优化运行控制装置,其特征在于:其包括安装于锅炉暖风器空气侧入口的温度传感器PTki、安装于暖风器空气侧出口的温度传感器PTko、安装于锅炉SCR脱硝***入口的氮氧化物浓度传感器PNOXi、安装于锅炉SCR脱硝***出口的氮氧化物浓度传感器PNOXo、安装于锅炉空预器烟气侧两端的压差传感器PΔP、安装于空预器烟气侧出口的温度传感器Pθy、数据采集单元和安装有Visual Basic软件的计算机。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉暖风器优化运行控制装置,其特征在于:所述温度传感器PTko、温度传感器PTki、氮氧化物浓度传感器PNOXi、氮氧化物浓度传感器PNOXo、压差传感器PΔP以及温度传感器Pθy。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉暖风器优化运行控制装置,其特征在于:所述温度传感器的输出端分别连接数据采集单元的相应输入端;所述数据采集单元的输出端连接计算机的输入端;所述计算机上设置有输出端。
4.一种应用权利要求1所述装置的锅炉暖风器优化运行控制方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,组建权利要求1所述的检测平台;
步骤二,进行数据采样及数据输入,包括以下步骤:
(1)利用温度传感器PTki采集暖风器空气入口侧空气的温度值Tki,单位为℃、温度传感器PTko采集暖风器空气出口侧空气的温度值Tko,单位为℃、氮氧化物浓度传感器PNOXi采集锅炉SCR脱硝***入口的氮氧化物浓度值NOXi,单位为mg/Nm3、氮氧化物浓度传感器PNOXo采集锅炉SCR脱硝***出口的氮氧化物浓度值NOXo,单位为mg/Nm3、压差传感器PΔP采集锅炉空预器烟气侧两端的压差ΔP,单位为kPa、温度传感器Pθy采集空预器烟气侧出口的温度值θy,单位为℃;
(2)输入计算机如下原始数据:燃煤中硫的质量百分比Sar、燃煤中灰的质量百分比Aar、飞灰中灰量占燃煤总灰量的质量百分比afh、燃煤低位发热量Qar net,单位为kJ/kg、烟气中水蒸气分压下的水露点tKOH,单位为℃、暖风器出口空气温度修正常数A、锅炉空预器烟气侧两端的压差设计值ΔPsj;
步骤三,根据步骤二中的数据进行计算:
锅炉空预器出口烟气酸露点tp,计算公式如下:
<mrow>
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<mi>p</mi>
</msub>
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Sn=Sar/(Qar net/4187)
An=Aar/(Qar net/4187)
暖风器出口空气温度控制目标值TKko,计算公式如下:
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<mrow>
<msub>
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<mfrac>
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步骤四,将步骤三获得的TKko作为控制蒸汽管道入口控制阀门开度、调节暖风器蒸汽进汽量的输入参数,接入电厂DCS***,建立暖风器自动控制***。
5.根据权利要求1所述的一种锅炉暖风器优化运行控制方法及装置,其特征在于:所述数据采集单元的型号为OM-DAQPRO-6300的便携数据记录仪。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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