CN107906553B - 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 PDF

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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

一种锅炉暖风器优化运行控制方法及装置
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＝2SO3)，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PNOX。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。
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 (3)

1.一种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，组建锅炉暖风器优化运行控制装置；
所述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；
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)
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***。
2.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，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。
3.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，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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