CN109724104A - 一种空气预热器防堵灰风量调控方法及运行监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空气预热器防堵灰风量调控方法及运行监测装置，空气预热器防堵灰风量调控方法，通过防堵灰风携带粉尘量的变化量来调节控制防堵灰风量。防堵灰运行监测装置，包括第一取样管、第二取样管、第一取样控制阀、第二取样控制阀、粉尘浓度分析腔室、粉尘浓度测量仪和防堵灰风流量变送装置。本发明防堵灰风量调控方法，为空气预热器防堵灰风量的调控提供直接的依据，确定最合适的风量，提高空气预热器防堵灰***运行的经济性，保证防堵灰效果；防堵灰运行监测装置，结构简单、易控制，通过防堵灰风携带粉尘量的多少调节防堵灰风量，直观性更强；空气预热器防堵灰运行监测装置的安装结构，简单易操作、易改造，实用性强，易推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气预热器防堵灰风量调控方法及运行监测装置，属于电站锅炉空气预热器运行优化技术领域。
背景技术
回转式空气预热器(简称“空气预热器”)是一种用于大型电站锅炉的热交换设备，它利用锅炉烟气的热量来加热燃烧所需的空气，以此来提高锅炉的效率。经空气预热器后，烟气温度一般由300～400℃冷却至100～150℃，相应空气温度一般由0～50℃加热至280～380℃。
空气预热器利用装载蓄热元件的转子连续旋转，实现空气侧的连续吸热和烟气侧的连续放热，根据锅炉燃料***的需要，空气侧分仓可进一步划分为一次风分仓和二次风分仓，相应的，烟气侧由引风机驱动烟气流动，空气侧由一次风机和送风机驱动空气流动。空气预热器关注的焦点问题主要包括堵灰、漏风率偏高、传热效率低、低温腐蚀严重、排烟温度过高等，这些问题长期影响着空气预热器以及整个锅炉***的安全与经济运行。
上述问题由来已久，而且相互促进、相互影响。近年来，随着脱硝***的普遍投运，空气预热器运行环境发生改变，上述堵灰问题变得尤为突出，治理困难、复杂。
目前燃煤电厂增设的烟气脱硝设施主要以选择性催化还原(SCR)技术为主。采用SCR脱硝工艺后，烟气中的部分SO2将被脱硝催化剂氧化成SO3，增加了烟气中SO3的体积浓度，加之存在不可避免的氨逃逸现象，导致硫酸氢铵(NH4HSO4)等副产物的大量生成，且提高了烟气酸露点温度，导致低温腐蚀加剧。
上述副产物硫酸氢铵(NH4HSO4)在温度为146～207℃范围内，呈熔融状，会牢固地粘附在空气预热器蓄热元件表面，使蓄热元件发生腐蚀和积灰，最终易引发堵灰，给机组的安全运行造成极大隐患。国内已有部分电厂因无法解决或缓解此问题而导致机组限负荷，甚至被迫停机。
当排烟温度低于酸露点时，硫酸蒸汽将凝结，硫酸液滴附着在冷端蓄热元件上，腐蚀蓄热元件。烟气的酸露点随着SO3浓度的升高而提高，一般达130～160℃。由于脱硝***增加了SO2向SO3的转化率，即提高了烟气中SO3的浓度，且不少电厂为控制发电成本，实际煤种的硫份普遍高于设计煤种，因此，目前不少电厂的酸露点高于排烟温度，导致低温腐蚀(酸露点腐蚀)加剧，堵灰问题相当突出。
空气预热器堵灰的根本原因是上述硫酸氢铵和硫酸等副产物凝结，导致烟气中粉尘粘性增大，从而容易附着在蓄热元件表面，尤其烟气低流速时更易附着。为解决空气预热器堵灰难题，申请人已公开一系列专利解决方案(如申请号为201510369487.5、201710698879.5、201721019416.3、201721321397.X、201711234268.1、201721510369.2等的专利或专利申请)，采用的技术思想是，把热风送至空气预热器冷端，在蓄热元件内部建立局部高温、高流速区域，通过“高温热解”和“高速剥离”的双重作用，防止蓄热元件堵灰。理论上，增大热风风量，防堵灰效果趋好，但同时运行能耗偏大。
把上述用于空气预热器防堵的热风，定义为防堵灰风；把上述所建立的局部高温、高流速区域定义为防堵灰分仓。工程应用中，防堵灰风从空气预热器冷端进入防堵灰分仓进口，携带上述粘附在蓄热元件上的粉尘由防堵灰分仓出口流出，现有防堵灰风量的调节缺乏直接依据，蓄热元件的灰污系数、空气预热器阻力等参数，虽然可在线监测，但灵敏度和精确度不足以用于防堵灰风量的实时调节，且不能适应锅炉及辅机***运行工况的变化。
综上，为提高空气预热器热风防堵灰***的运行效果，亟需研发一种能够在线实时监测运行效果的新技术。
发明内容
为了提高空气预热器热风防堵灰***的运行效果，本发明提供一种空气预热器防堵灰风量调控方法及运行监测装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种空气预热器防堵灰风量调控方法，通过防堵灰风携带粉尘量的变化量来调节控制防堵灰风量。
上述以防堵灰风携带粉尘量的变化量作为防堵灰风量调节的直接依据，实现了防堵灰风量的实时和有据调节，确保了防堵效果。
为了确保防堵效果，同时不浪费能耗，当增大防堵灰风量不能携带出更多的粉尘量时，所对应的风量为目标防堵灰风量。也即当防堵灰风量为a时，继续增大风量时，不能携带出更多的粉尘量，则风量a为目标防堵灰风量。
为了能简单快速获取粉尘量，优选，通过防堵灰风进入防堵灰分仓前后的粉尘变化量来调节控制防堵灰风量，防堵灰风进入防堵灰分仓前后的粉尘变化量＝防堵灰风流量×(防堵灰风流出防堵灰分仓之后的粉尘浓度-防堵灰风进入防堵灰分仓之前的粉尘浓度)。
上述可通过取样分析的方法得到流出防堵灰分仓之后的粉尘浓度和进入防堵灰分仓之前的粉尘浓度。防堵灰风流量可通过仪表等在线测定。
防堵灰风量在从零逐渐增大的过程中，防堵灰风携带粉尘量由零开始逐渐增大，当开始有粉尘被携带出时的风量为防堵灰风的最小运行风量，当防堵灰风量不小于最小运行风量时，为了兼顾防堵和节能效果，当增大或减少1％～10％的防堵灰风量，所测防堵灰风携带粉尘量的变化不超过1％～3％，则当前防堵灰风量为目标防堵灰风量。
也即防堵灰风量在从零逐渐增大的过程中，防堵灰风携带粉尘量由零开始逐渐增大，当开始有粉尘被携带出时的风量为防堵灰风的最小运行风量，继续增加风量时，被携带出的粉尘量的增加量会从快速增加过渡到缓慢增加最后趋于平稳，不小于最小运行风量的条件下，当防堵灰风量为a时，增大或减少1％～10％防堵灰风量，所测防堵灰风携带粉尘量的变化不超过1％～3％，则风量a为目标防堵灰风量。
上述方法可通过多种不同方案的装置实现，作为一种优选的方案，一种空气预热器防堵灰运行监测装置，包括第一取样管、第二取样管、第一取样控制阀、第二取样控制阀、粉尘浓度分析腔室、粉尘浓度测量仪和防堵灰风流量变送装置；
将第二取样管的一端定义为第二取样端、另一端定义为第二排气端，粉尘浓度分析腔室和第二取样控制阀分别设在第二取样管上，且从第二取样端到第二排气端的方向上依次为第二取样端、粉尘浓度分析腔室、第二取样控制阀和第二排气端，粉尘浓度测量仪设在粉尘浓度分析腔室上；第一取样控制阀设在第一取样管上，将第一取样管的一端定义为第一取样端、另一端定义为第一排气端；第一取样管的第一排气端与粉尘浓度分析腔室和第二取样控制阀之间的第二取样管连通；防堵灰风流量变送装置用于测量进入防堵灰分仓的防堵灰风量。
使用时，第二取样管的第二取样端与流出防堵灰分仓之后的防堵灰风连通，用于取样流出防堵灰分仓之后的防堵灰风。第一取样管的第一取样端与进入防堵灰分仓之前的防堵灰风连通，用于取样进入防堵灰分仓之前的防堵灰风。
为了提高取样的全面性，优选，第一取样端和第二取样端均采用至少3点的混合取样方式。
为提高测量的准确性以及降低成本，优选，粉尘浓度测量仪包括感应探头，感应探头采用静电感应原理，伸入粉尘浓度分析腔室，当粉尘冲刷感应探头时，感应探头荷电通过电信号转化实现粉尘浓度测量。
上述粉尘浓度测量仪的具体型式应有多种，除可采用摩擦静电原理外，还包括采用光透射、光散射等原理的粉尘浓度测量仪，也包括采用溶液吸收含尘样气并分析溶液吸光度的成套仪器。
上述空气预热器防堵灰运行监测装置的安装结构，包括防堵灰分仓和烟气侧分仓，防堵灰分仓的入口对接有防堵灰风入口风道，烟气侧分仓的出口对接有空气预热器烟气侧出口烟道，第二取样管的第二取样端布置在防堵灰分仓的出口，第一取样管的第一取样端伸入防堵灰风入口风道内；防堵灰风流量变送装置设在防堵灰风入口风道上。
空气预热器的分仓和风道设置均为现有技术，不再赘述。
为提高测量的实时性与准确性，并避免粉尘直接污染大气环境，优选，第二取样管的第二排气端连接空气预热器烟气侧出口烟道。以提高第二取样管两端差压，利用烟道负压抽吸取样，使粉尘顺利返回烟道内。
测量防堵灰风进入防堵灰分仓之前的粉尘浓度时，保持第一取样控制阀打开、第二取样控制阀关闭；测量防堵灰风流出防堵灰分仓之后的粉尘浓度时，保持第一取样控制阀关闭、第二取样控制阀打开。使用时，通过分别测量防堵灰风流量、流出防堵灰分仓之后粉尘浓度、进入防堵灰分仓之前粉尘浓度，获取防堵灰风携带粉尘量的多少。
申请人经研究发现，采用上述管路***配置，因第一取样管的第一取样端连通进入防堵灰分仓之前的防堵灰风，压头较高，当保持第一取样控制阀和第二取样控制阀均打开时，整套取样***内流速较高，起到反吹整套取样***的作用，提高本发明空气预热器防堵灰运行监测装置的可靠性。
空气预热器的分仓(包括防堵灰分仓、烟气侧分仓和空气侧分仓等)和风道设置(包括防堵灰风入口风道和空气预热器烟气侧出口烟道等)均为现有技术，且在申请人之前公开的空气预热器防堵灰相关的专利文件中也已多次阐明，本申请不做过多赘述，
实践中，可根据需要在上述装置各部件的进出口或管路上等设置其它结构件。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明空气预热器防堵灰风量调控方法，为空气预热器防堵灰风量的调控提供直接的依据，确定最合适的风量，提高空气预热器防堵灰***运行的经济性，保证防堵灰效果；空气预热器防堵灰运行监测装置，结构简单、易控制，通过防堵灰风携带粉尘量的多少调节防堵灰风量，直观性更强；空气预热器防堵灰运行监测装置的安装结构，简单易操作、易改造，实用性强，易推广。
附图说明
图1为本发明实施例1空气预热器防堵灰运行监测装置的工艺流程示意图。
图2为本发明实施例1空气预热器防堵灰运行监测装置的安装结构示意图。
图中：1为第一取样管，2为第二取样管，3为第一取样控制阀，4为第二取样控制阀，5为粉尘浓度分析腔室，6为粉尘浓度测量仪，7为防堵灰风流量变送装置，8为防堵灰分仓，9为防堵灰风入口风道，10为空气预热器烟气侧出口烟道，11为第一取样端，12为第二取样端，13为第一排气端，14为第二排气端。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种空气预热器防堵灰风量调控方法，通过防堵灰风携带粉尘量的变化量来调节控制防堵灰风量。上述以防堵灰风携带粉尘量的变化量作为防堵灰风量调节的直接依据，实现了防堵灰风量的实时和有据调节，确保了防堵效果。为了确保防堵效果，同时不浪费能耗，当增大防堵灰风量不能携带出更多的粉尘量时，所对应的风量为目标防堵灰风量。
作为实现上述方法的一种空气预热器防堵灰运行监测装置，包括第一取样管、第二取样管、第一取样控制阀、第二取样控制阀、粉尘浓度分析腔室、粉尘浓度测量仪和防堵灰风流量变送装置；将第二取样管的一端定义为第二取样端、另一端定义为第二排气端，粉尘浓度分析腔室和第二取样控制阀分别设在第二取样管上，且从第二取样端到第二排气端的方向上依次为第二取样端、粉尘浓度分析腔室、第二取样控制阀和第二排气端，粉尘浓度测量仪设在粉尘浓度分析腔室上；第一取样控制阀设在第一取样管上，将第一取样管的一端定义为第一取样端、另一端定义为第一排气端；第一取样管的第一排气端与粉尘浓度分析腔室和第二取样控制阀之间的第二取样管连通；防堵灰风流量变送装置用于测量进入防堵灰分仓的防堵灰风量。上述空气预热器防堵灰运行监测装置，结构简单、易控制，直观性更强。
上述空气预热器防堵灰运行监测装置的安装结构，包括防堵灰分仓和烟气侧分仓，防堵灰分仓的入口对接有防堵灰风入口风道，烟气侧分仓的出口对接有空气预热器烟气侧出口烟道，第二取样管的第二取样端布置在防堵灰分仓的出口，为提高测量的实时性与准确性，并避免粉尘直接污染大气环境，第二取样管的第二排气端连接空气预热器烟气侧出口烟道，以提高第二取样管两端差压，利用烟道负压抽吸取样，使粉尘顺利返回烟道内；第一取样管的第一取样端伸入防堵灰风入口风道内；防堵灰风流量变送装置设在防堵灰风入口风道上，测量进入防堵灰分仓的防堵灰风量。上述安装结构，简单易操作、易改造，实用性强，易推广。
测量防堵灰风进入防堵灰分仓之前的粉尘浓度时，保持第一取样控制阀打开、第二取样控制阀关闭，粉尘浓度测量仪显示防堵灰风进入防堵灰分仓之前的粉尘浓度；测量防堵灰风流出防堵灰分仓之后的粉尘浓度时，保持第一取样控制阀关闭、第二取样控制阀打开，粉尘浓度测量仪显示防堵灰风流出防堵灰分仓之后的粉尘浓度。使用时，通过防堵灰风流量变送装置测量防堵灰风流量，通过粉尘浓度测量仪测量防堵灰风流出防堵灰分仓之后的粉尘浓度和防堵灰风进入防堵灰分仓之前的粉尘浓度，防堵灰风进入防堵灰分仓前后的粉尘变化量＝防堵灰风流量×(防堵灰风流出防堵灰分仓之后的粉尘浓度-防堵灰风进入防堵灰分仓之前的粉尘浓度)，通过防堵灰风进入防堵灰分仓前后的粉尘变化量来调节控制防堵灰风量。
申请人经研究发现，采用上述管路***配置，因第一取样管的第一取样端连通进入防堵灰分仓之前的防堵灰风，压头较高，当保持第一取样控制阀和第二取样控制阀均打开时，整套取样***内流速较高，起到反吹整套取样***的作用，提高本发明空气预热器防堵灰运行监测装置的可靠性。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是：防堵灰风量在从零逐渐增大的过程中，防堵灰风携带粉尘量由零开始逐渐增大，当开始有粉尘被携带出时的风量为防堵灰风的最小运行风量，继续增加风量时，被携带出的粉尘量的增加量会从快速增加过渡到缓慢增加最后趋于平稳，当防堵灰风量不小于最小运行风量时，为了兼顾防堵和节能效果，当增大或减少1％～10％的防堵灰风量，所测防堵灰风携带粉尘量的变化不超过1％～3％，则当前防堵灰风量为目标防堵灰风量。
实施例3
与实施例2基本相同，所不同的是：为了提高取样的全面性，第一取样端和第二取样端均采用4点的混合取样方式，也即在第一取样端和第二取样端均设有4个取样口。在实践中也可以根据需要将第一取样端和第二取样端的取样口分别设置为5个、8个或11个等。
实施例4
与实施例3基本相同，所不同的是：为提高测量的准确性以及降低成本，粉尘浓度测量仪包括感应探头，感应探头采用静电感应原理，伸入粉尘浓度分析腔室，当粉尘冲刷感应探头时，感应探头荷电通过电信号转化实现粉尘浓度测量。
Claims (10)
1.一种空气预热器防堵灰风量调控方法，其特征在于：通过防堵灰风携带粉尘量的变化量来调节控制防堵灰风量。
2.如权利要求1所述的空气预热器防堵灰风量调控方法，其特征在于：当增大防堵灰风量不能携带出更多的粉尘量时，所对应的风量为目标防堵灰风量。
3.如权利要求1或2所述的空气预热器防堵灰风量调控方法，其特征在于：通过防堵灰风进入防堵灰分仓前后的粉尘变化量来调节控制防堵灰风量，防堵灰风进入防堵灰分仓前后的粉尘变化量＝防堵灰风流量×(防堵灰风流出防堵灰分仓之后的粉尘浓度-防堵灰风进入防堵灰分仓之前的粉尘浓度)。
4.如权利要求1或2所述的空气预热器防堵灰风量调控方法，其特征在于：防堵灰风量在从零逐渐增大的过程中，防堵灰风携带粉尘量由零开始逐渐增大，当开始有粉尘被携带出时的风量为防堵灰风的最小运行风量，当防堵灰风量不小于最小运行风量时，当增大或减少1％～10％的防堵灰风量，防堵灰风携带粉尘量的变化不超过1％～3％，则当前防堵灰风量为目标防堵灰风量。
5.一种空气预热器防堵灰运行监测装置，其特征在于：包括第一取样管、第二取样管、第一取样控制阀、第二取样控制阀、粉尘浓度分析腔室、粉尘浓度测量仪和防堵灰风流量变送装置；
将第二取样管的一端定义为第二取样端、另一端定义为第二排气端，粉尘浓度分析腔室和第二取样控制阀分别设在第二取样管上，且从第二取样端到第二排气端的方向上依次为第二取样端、粉尘浓度分析腔室、第二取样控制阀和第二排气端，粉尘浓度测量仪设在粉尘浓度分析腔室上；第一取样控制阀设在第一取样管上，将第一取样管的一端定义为第一取样端、另一端定义为第一排气端；第一取样管的第一排气端与粉尘浓度分析腔室和第二取样控制阀之间的第二取样管连通；防堵灰风流量变送装置用于测量进入防堵灰分仓的防堵灰风量。
6.如权利要求5所述的空气预热器防堵灰运行监测装置，其特征在于：第一取样端和第二取样端均采用至少3点的混合取样方式。
7.如权利要求5或6所述的空气预热器防堵灰运行监测装置，其特征在于：粉尘浓度测量仪包括感应探头，感应探头采用静电感应原理，伸入粉尘浓度分析腔室，当粉尘冲刷感应探头时，感应探头荷电通过电信号转化实现粉尘浓度测量。
8.权利要求5-7任意一项所述的空气预热器防堵灰运行监测装置的安装结构，包括防堵灰分仓和烟气侧分仓，防堵灰分仓的入口对接有防堵灰风入口风道，烟气侧分仓的出口对接有空气预热器烟气侧出口烟道，其特征在于：第二取样管的第二取样端布置在防堵灰分仓的出口，第一取样管的第一取样端伸入防堵灰风入口风道内；防堵灰风流量变送装置设在防堵灰风入口风道上。
9.如权利要求8所述的空气预热器防堵灰运行监测装置的安装结构，其特征在于：第二取样管的第二排气端连接空气预热器烟气侧出口烟道。
10.如权利要求8或9所述的空气预热器防堵灰运行监测装置的安装结构，其特征在于：测量防堵灰风进入防堵灰分仓之前粉尘浓度时，保持第一取样控制阀打开、第二取样控制阀关闭；测量防堵灰风流出防堵灰分仓之后粉尘浓度时，保持第一取样控制阀关闭、第二取样控制阀打开。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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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