CN101876582B

CN101876582B - 传热管监视装置

Info

Publication number: CN101876582B
Application number: CN2010101059080A
Authority: CN
Inventors: 香川晴治; 村上盛纪; 宫地刚之; 冈本卓也; 神山直行
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: CN101876582A; EP2423582B1; ES2562630T3; EP2423582A3; TW201038886A; US20100273118A1; JP2010255972A; TWI407058B; JP4838870B2; EP2423582A2; PL2423582T3

Abstract

本发明提供一种传热管监视装置。在现有的传热管监视装置中，存在如下问题，即，在组合多段传热管束构成热交换器时，在热交换器的运转中，无法判定热交换器内的哪根传热管束闭锁或者粉尘的附着是否恶化。因此，本发明的传热管监视装置使用于具有在废气的流动方向上隔开间隔而设置的多段传热管束的热交换器，其特征在于，具备对每个所述传热管束检测上游侧与下游侧的差压的差压检测机构。由此，能够确定异常的传热管束。

Description

传热管监视装置

技术领域

本发明涉及在热回收器等的热交换器中，对翅片管等的传热管束的状态(水垢的附着状况、破损等)进行监视的传热管监视装置。

背景技术

以往，如图7所示，在火力发电设备中，在火炉100内通过燃料的燃烧所产生的燃烧气体进行所需的热交换而成为废气，通过设置在烟道101上的脱硝装置102还原为氮氧化物后，经过空气预热器(热交换器)103，排出到系统外。

另一方面，从大气中取入空气，通过空气预热器103与废气进行热交换来加热空气，并作为火炉100的燃烧用空气进行供给。

然后，通过AH差压监视器104，检测并显示空气预热器103的出入口之间的差压，由此来管理空气预热器103的运转(例如，专利文献1。)。

另外，提出有如下方法，即，提前且可靠地自动检测出粉尘向设置在钢材加热炉上的废热回收用锅炉(热交换器)的锅炉的传热管的附着，而且在吹灰器起动时，防止排放水向锅炉传热管喷射，防止粉尘的凝结粘着，从而一直保持加热炉烟囱等的通风力，为了可靠地防止向钢材的传热效率、废热回收效率的下降，而通过压力差测定器测定废热回收用锅炉中的废气压力损失(输入输出侧压力差)，若该废气压力损失ΔP成为设定值以上，则在使吹灰器起动的吹灰器的运转方法中，在起动吹灰器时，沿不向锅炉传热管喷射蒸气的方向喷射吹灰器的蒸气恒定时间，来清除吹灰器管内及配管内的水，此后，向锅炉传热管喷射蒸气(例如，专利文献2)。

在专利文献1、2所记载的方法中，存在如下问题，即，为了通过检测出热交换器的出口与入口的差压来管理热交换器的运转，而组合多段传热管束构成热交换器时，在热交换器的运转中，无法判定热交换器内的哪根传热管束闭锁或者粉尘的附着是否恶化。

另外，在多段传热管束上堆积、附着有粉尘的情况下和在某特定部位的一个传热管束上堆积有很多粉尘的情况下，由于在专利文献1、2所记载的差压检测中无法辨别，因此全部的吹灰器喷射同样的蒸气或压缩空气。

这种情况下，相对于堆积很多粉尘的某特定的部位的1个传热管束，吹灰器的蒸气或压缩空气的喷射量不足，从而该传热管束堆积越来越多的粉尘。

此外，虽然传热管束的闭锁由灰的附着、水垢的产生所引起，但是由于水垢的产生条件依赖于水垢的组成和传热管束中的温度，因此水垢在哪个传热管束中产生在该条件下无法预测。

专利文献1：日本特开平1-114613号公报

专利文献2：日本特开10-274408号公报

发明内容

本发明为了解除上述的问题点，其目的在于提供一种在通过多段传热管束构成的热交换器的运转中，通过检测每个传热管束的差压，能够把握每个传热管束的水垢产生状况的传热管监视装置。

另外，其目的在于，在对某特定的传热管束喷射比其它的传热管束更多的蒸气或压缩空气的情况下，由于该特定的传热管束破损的可能性升高，因此在运转中，指定异常的传热管束。

相对于上述的问题点，本发明利用以下的各方法实现课题的解决。

第一方法的传热管监视装置使用于具有在废气的流动方向上隔开间隔而设置的多段传热管束的热交换器，其特征在于，具备对每个所述传热管束检测上游侧与下游侧的差压的差压检测机构。

第二方法的传热管监视装置的特征在于，在第一方法中，在各所述传热管束的下游侧分别具备对在各所述传热管束内流动的热介质的泄漏进行检测的热介质检测机构。

第三方法的传热管监视装置的特征在于，在第二方法中，具备对通过所述差压检测机构检测出的每个所述热管束的差压和通过所述热介质检测机构检测出的有无热介质的泄漏进行显示的显示器。

专利请求书所记载的发明采用上述各方法，在热交换器的运转中，通过用差压检测机构检测上游侧与下游侧的差压，能够对每个传热管束指定异常的传热管束。

另外，在利用吹灰器进行水垢的除去时等，通过用热介质检测机构检测热介质的泄漏，能够确认是否产生各传热管束破裂等的异常。

附图说明

图1是本发明的实施方式的采用了传热管监视装置的火力发电设备的整体结构图。

图2是图1的热交换器及吹灰装置的放大俯视图。

图3是使用了图1的热交换器的差压检测的传热管监视装置的结构图。

图4是使用了图1的热交换器的差压检测的传热管监视装置的另一例的结构图。

图5是使用了图1的热交换器的泄漏检测的传热管监视装置的结构图。

图6是示出图3、图4的显示器的显示例的图。

图7是现有的火力发电设备的传热管监视装置的示意图。

标号说明：

1锅炉

2脱硝装置

3、3a、3b 热回收装置

4电集尘装置

5脱硫装置

6再加热装置

7烟囱

8热介质循环配管

9吹灰装置

10鼓风机

11a、11b 高温传热管束

12a、12b 中温传热管束

13a、13b 低温传热管束

14a、14b、15a、15b、16a、16b 吹灰器

20监视盘

21差压运算器

22修正器

23数据管理器

24存储器

25显示器

30挡板

31排液回收管

32停止阀

33排液罐

34排液抽出管

35遥控操作阀

36排液成分分析器

P1～P4压力检测器

DP0～DP3差压检测器

F风量计

Ft运转状态量

Fo定运转状态量

Pt1～Pt4压力测定值

ΔPt1～ΔPt3差压值

ΔPt1x～ΔPt3x修正差压值

IVTt事件数据

α变换系数

La1～La4文本显示图像

Lm图像选择显示图像

Lc11～Lc13测定差压显示图像

Lc21～Lc23测定差压显示图像

Lc31～Lc33测定差压显示图像

具体实施方式

[火力发电设备的概要]

首先，基于图1、图2，说明本发明的实施方式的采用了传热管监视装置的火力发电设备的整体结构。

此外，作为锅炉1的燃料而使用煤、石油等，在来自锅炉1的废气中，包含有氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、粉尘等的大气污染物质。

如图1所示，从锅炉1排出的燃烧废气被导入填充有催化剂的脱硝装置2内。

在脱硝装置2中，利用作为还原剂而注入的氨(NH₃)，将废气中的NO_x还原成水和氮，使其无害。

从脱硝装置2排出的高温的废气的温度通常成为120～150℃。

该高温的废气被导入热回收装置3(第一、二热回收装置3a、3b)内，通过与热介质(水+脱氧剂(例如肼))进行热交换，而进行热回收。

从各热回收装置3a、3b排出的废气温度为80～110℃。

此外，在各热回收装置3a、3b中被加热的热介质经由热介质循环配管8，传送给后述的再加热装置6。

如图2所示，在所述两台第一、二热回收装置3a、3b之间设置有吹灰装置9。

从第一、二热回收装置3a、3b排出的低温的废气进行合流并被导入电集尘装置4内，从而将粉尘从低温的废气中除去。

被除去粉尘的废气通过利用电动机驱动的鼓风机(ID风扇)10而被导入脱硫装置5内。

在脱硫装置5中，利用石灰石吸收除去废气中的SO_x，产生石膏作为副产物。

此时，从脱硫装置5排出的废气通常下降到45～55℃。

若原封不动地将该废气释放到大气中，则由于低温，产生难以扩散、成为白烟等的问题。

在此，将该废气导入再加热装置6，并通过从热回收装置3a、3b经由热介质循环配管8传送来的热介质将该废气加热到规定温度以上，然后从烟囱7排出。

此外，在图1中示出有锅炉1的例子，但是并不局限于此，也可以采用内燃机、燃气轮机、焚烧炉等各种废气发生源。

另外，作为火力发电设备，可以采用火力发电成套设备、垃圾等焚烧成套设备。

[热回收装置]

接下来，基于图2，说明作为热交换器的热回收装置3a、3b的详细情况。

如图2所示，在脱硝装置2与电集尘装置4之间的废气管道内并列设置有两个截面为方形的管道状的热回收装置3a、3b，并且，从图1所示的脱硝装置2排出的废气进行分支而被导入该第一、二热回收装置3a、3b内。

在第一、二热回收装置3a、3b内，在废气的流动方向上隔开间隔安装有由高温传热管束11a、11b、中温传热管束12a、12b及低温传热管束13a、13b构成的三段(多段)传热管束。

传热管束11a～13b分别由多列折弯成多段的翅片管构成。

翅片管的两端与第一、二热回收装置3a、3b的安装在壁面上的头连接。

另一方面，在各头上连接有热介质循环配管8。

在第一、二热回收装置3a、3b的上部(顶板或侧壁的上部)的比高温传热管束11a、11b靠上游侧分别安装有检测废气的静压力的压力检测器P1。

同样地，在高温传热管束11a、11b与中温传热管束12a、12b之间的热回收装置3a、3b的上部也分别安装有第二压力检测器P2。

在中温传热管束12a、12b与低温传热管束13a、13b之间的热回收装置3a、3b的上部也分别安装有第三压力检测器P3。

并且，在比低温传热管束13a、13b靠下游侧的热回收装置3a、3b的上部也分别安装有第四压力检测器P4。

再者，在热回收装置3a、3b的上部的比高温传热管束11a、11b靠上游侧分别安装有检测废气的风量的风量计F。

此外，风量计F并不局限于此，也可以设置在低温传热管束13a、13b的下游侧。

[吹灰装置]

在两个热回收装置3a、3b之间设置有具有总计六组吹灰器14a、14b、15a、15b、16a、16b的吹灰装置9。

例如，如图3、图4所示，各吹灰器14a、14b、15a、15b、16a、16b分别由四个具有多个洗浄液喷出口的吹灰器单元构成。

六组中的三组第一吹灰器14a、15a、16a在吹灰器作业时利用图示省略的驱动装置分别贯通热回收装置3a的侧壁而进入热回收装置3a内，洗净分别堆积在下游侧的高温传热管束11a、中温传热管束12a、低温传热管束13a上的灰、水垢等。

同样地，3组第二吹灰器14b、15b、16b也在吹灰器作业时利用图示省略的驱动装置分别贯通热回收装置3b的侧壁而进入热回收装置3b内，洗净分别堆积在下游侧的高温传热管束11b、中温传热管束12b、低温传热管束13b上的灰、水垢等。

此外，第一热回收装置3a的高温传热管束11a、中温传热管束12a、低温传热管束13a与第二热回收装置3b的高温传热管束11b、中温传热管束12b、低温传热管束13b在废气的流动方向上错开配置，第一吹灰器14a、15a、16及第二吹灰器14b、15b、16b交替配置。

[传热管监视装置]

接下来，基于图3，说明监视盘20。

以下，说明第一热回收装置3a用的监视盘20。

该监视盘20关于第二热回收装置3b用，也具备与以下说明相同的各运算器、存储器等。

此外，监视盘20成为计算机的形态。

并且，以下说明的各运算器、存储器等成为执行它们的程序、顺序块或存储器的形态。

但是，并不局限于此，也可以由独立电源或电子回路构成。

另外，该计算机可以使用独立的小型计算机或控制监视火力发电设备的中央计算机。

(差压监视)

如图3所示，通过各压力检测器P1～P4，测定第一热回收装置3a内的上述各规定的位置的压力(Pt1～Pt4)。

测定的各压力测定值Pt1～Pt4传送给监视盘20内的差压运算器21。

在差压运算器21中，通过下式运算高温传热管束11a前后的差压值ΔPt1、中温传热管束12a前后的差压值ΔPt2及低温传热管束13a前后的差压值ΔPt3。

ΔPt1＝Pt1-Pt2，ΔPt2＝Pt2-Pt3，ΔPt3＝Pt3-Pt4。

运算的各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3传送给监视盘20内的修正器22。

在图3的图示中，通过压力检测器P1～P4和差压运算器21构成差压检测机构。

此外，如图4所示，也可以设置检测高温传热管束11的上游侧与下游侧的差压的作为差压检测机构的差压检测器DP1、检测中温传热管束12的上游侧与下游侧的差压的作为差压检测机构的差压检测器DP2及检测低温传热管束13的上游侧与下游侧的差压的作为差压检测机构的差压检测器DP3，通过差压检测器DP1～3，直接测定各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3。

这种情况下，测定的各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3直接传送给修正器22。

另外，也可以设置检测高温传热管束11的上游侧与低温传热管束13的下游侧的差压的差压检测器DP0。

另一方面，通过风量计F，测定在第一热回收装置3a内流动的风量。

测定的风量传送给修正器22作为运转状态量Ft。

此外，在设置有鼓风机10的情况下，也可以将驱动鼓风机10的电动机的电能作为运转状态量Ft。

或者，也可以将鼓风机的风扇的俯仰角作为运转状态量Ft。

再者，也可以将鼓风机10的出入口的差压作为运转状态量Ft。

这种情况下，运转状态量Ft从驱动鼓风机10的电动机的控制盘等向修正器22发送。

在修正器22中预先设定有额定运转状态量Fo。

此外，将风量形成为运转状态量Ft时，将额定运转时的风量形成为额定运转状态量Fo。

另外，将电能形成为运转状态量Ft时，将额定运转时的电动机的电能形成为额定运转状态量Fo。

将俯仰角形成为运转状态量Ft时，将额定运转时的俯仰角形成为额定运转状态量Fo。

将鼓风机10的出入口的差压形成为运转状态量Ft时，将额定运转时的出入口的差压形成为额定运转状态量Fo。

此外，额定运转状态量Fo也可以从后述的数据管理器23取得。

而且，也可以在火力发电设备的试运转时或者操作开始时，进行100％负载运转，将此时测定的数据形成为额定运转状态量Fo。

在修正器22中，基于各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3、运转状态量Ft、额定运转状态量Fo，通过下式运算假定流动有额定的废气量时的修正差压值ΔPt1x、ΔPt2x、ΔPt3x。

ΔPt1x＝ΔPt1×α，ΔPt2x＝ΔPt2×α，ΔPt3x＝ΔPt3×α。

此外，额定运转的变换系数α是在运转状态量F t中将测定的各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3变换为额定送风量时的值的变换系数α。

运转状态量Ft为风量时的变换系数α成为，α＝(Fo/Ft)²。

即，在产生有某种程度的水垢等的高温传热管束11中，测定差压值ΔPt1时的风量为运转状态量Ft时，为了对在该高温传热管束11中流动额定的风量时的差压值进行修正，而乘以变换系数α。

各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3、修正差压值ΔPt1x、ΔPt2x、ΔPt3x、运转状态量Ft向监视盘20内的数据管理器23发送。

(泄漏监视)

在热回收装置3a中也设置有图5所示的泄漏检测装置。

如图5所示，在高温传热管束11a的上游侧、中温传热管束12a的上游侧、低温传热管束13a的上游侧及下游侧中，在热回收装置3a的底板内面上分别安装有挡板(排液收集板)30。

所述各挡板(排液收集板)30成为ㄑ字的形状，中央部位于下游侧，为了容易收集排液。

为了收集从各传热管束11a、中温传热管束12a、低温传热管束13a泄漏的热介质，而在各挡板30的中央部的上游侧分别安装有排液回收管31。

在各排液回收管31的中途分别设置有停止阀32。

各排液回收管31的下游端分别与排液罐33(排液箱)连接。

在各排液罐33的下部分别连接有用于将排液抽出到排液成分分析器36中的排液抽出管(取样管)34。

另外，在各排液抽出管34上分别夹装有遥控操作阀35。

排液成分分析器36定期地或者根据来自监视盘20的测定要求信号，对各遥控操作阀35依次进行开闭操作，检测是否从哪个部位(排液回收管31)混入有脱氧剂(例如肼)及/或脱氧剂(例如肼)的浓度。

其结果(检测每个排液回收管31有无脱氧剂(例如肼)及/或脱氧剂(例如肼)的浓度)发送给监视盘20内的数据管理器23。

此外，排液成分分析器36也可以在每个排液抽出管34上分别设置。

(数据管理)

如上所述，在数据管理器23中从修正器22发送有各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3、修正差压值ΔPt1x、ΔPt2x、ΔPt3x、运转状态量Ft的各种数据。

另外，如上所述，从排液成分分析器36发送检测每个排液回收管31有无脱氧剂(例如肼)及/或肼的浓度。

再者，根据需要，通过图示省略的输入装置输入关于上述的各种测定的数据为何种状态(例如，操作开始、明确指示吹灰器作业之前，明确指示吹灰器作业之后，作为基准数据使用等)来作为事件数据IVTt。

此外，在事件数据IVTt＝基准数据的情况下，在火力发电设备的试运转时或者操作开始时，优选在进行100％负载运转时测定的值。

另外，通过内藏在计算机内的时钟，取得测定年月、时刻的数据(测定时刻t)。

并且，数据管理器23将由所述测定时刻t、事件数据IVTt、各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3、修正差压值ΔPt1x、ΔPt2x、ΔPt3x、运转状态量Ft、额定运转状态量Fo、检测每个排液回收管31有无肼及/或肼的浓度所构成的数据群向监视盘20内的存储器24发送。

在存储器24中，时间序列性地存储发送来的所述数据群。

(显示)

接下来，基于图6说明显示的一个例子。

显示器25从存储器24读取所需的数据，并将所述数据通过周知的方法变换为图像数据进行显示。

另外，图6所示的图像的显示例通过周知的方法重叠显示多个画面。

首先，在显示器25的左上的文本显示图像La1中，将运转状态量Ft及额定运转状态量Fo与名称及单位一同显示。

例如，运转状态量Ft为风量的情况下，显示为“废气风量：1000m³/h，额定风量：1200km³/h”。

另外，在位于后述的各柱状图的上方的文本显示图像La2、La3、La4中，显示检测有无各脱氧剂(例如肼)。

例如，显示为“泄漏肼浓度：0mmg”，“泄漏肼浓度：5mmg”，或者“无肼泄漏”，“有肼泄漏”。

在显示器25中以左右横穿画面的方式显示有至少一个以上的行显示图像(图6所示为两个图像Lb1、Lb2)。

如图6所示，行显示图像Lb1表示基准值(或初始值)的行。

另外，行显示图像Lb2表示各束压损的容许值的行，例如，在Lb1×1.2～1.4倍的位置进行显示。

在显示器25中，显示有在左右方向上排列，并向上方延伸的九根柱状的测定差压显示图像Lc11、Lc12、Lc13、Lc21、Lc22、Lc23、Lc31、Lc32、Lc33。

在该显示例中，测定差压显示图像Lc11显示最新的明确指示吹灰器作业之前的修正差压值ΔPt1x，测定差压显示图像Lc12显示最新的明确指示吹灰器作业之后的修正差压值ΔPt1x，测定差压显示图像Lc13显示现在的修正差压值ΔPt1x。

此外，所述各测定差压显示图像Lc11、Lc12、Lc13是将在事件数据IVTt中存储为“基准数据”的数据群内的差压值ΔPt1形成为基准值(或初始值)时的柱状图。

在该例子中，在高温传热管束11中，无论是否进行吹灰器作业，而表示灰或水垢的附着、堆积随时间增加的情况。

测定差压显示图像Lc21、Lc22、Lc23是每隔规定时间(例如3个月)而显示的例子。

测定差压显示图像Lc21显示6个月前，测定差压显示图像Lc22显示3个月前，测定差压显示图像Lc23显示现在的修正差压值ΔPt2x。

在该例子中，显示随着时间经过，在中温传热管束12a上，灰或水垢的附着、堆积增加的情况。

测定差压显示图像Lc31、Lc32、Lc33与测定差压显示图像Lc21、Lc22、Lc23相同，也是每隔规定时间(例如3个月)显示的例子。

测定差压显示图像Lc31显示6个月前，测定差压显示图像Lc22显示3个月前，测定差压显示图像Lc33显示现在的修正差压值ΔPt3x。

在该例子中，显示在低温传热管束13上不产生灰或水垢的附着、堆积的情况。

[其它实施方式]

以上，说明了本发明的各实施方式，但是本发明并不局限于上述的各实施方式，在本发明的范围内也可以施加各种变更的情况不言自明。

例如，在图3所示的例子中，也可以是在数据管理器23中，将由测定时刻t、事件数据IVTt、利用压力检测器P1～P4测定的压力测定值Pt1～Pt4、运转状态量Ft、额定运转状态量Fo、检测每个排液回收管31有无肼及/或肼的浓度所构成的数据群向存储器24发送，在存储器24中存储所述数据群，在显示阶段中，仅为了所需的数据群而通过差压运算器21、修正器22来运算各差压值ΔPt1、ΔPt2、ΔPt3及/或修正差压值ΔPt1x、ΔPt2x、ΔPt3x。

上述的显示器25中的显示例只不过是一个例子，例如，也可以在显示器25中仅关于高温传热管束11而以1个月间距显示的12个(1年量)的修正差压值ΔPt1x，并显示水垢的产生状况。

另外，也可以显示修正前的差压值ΔPt1。

再者，也可以准备各种显示画面，并且在显示器25的右端来显示选择图像的图像选择显示图像Lm，选择并显示图像。

另外，如上所述，在存储器24中，也可以存储各种测定数据及运算、修正后的数据的全部，或者仅存储显示所需的最小限度的数据。

Claims

1.一种传热管监视装置，使用于具有在废气的流动方向上隔开间隔而设置的多段传热管束的热交换器，其特征在于，

具备：

对每个所述传热管束检测上游侧与下游侧的差压值的差压检测机构；

基于所述差压值、运转状态量和额定运转状态量，来运算假定流动有额定的废气量时的修正差压值的修正器。

2.根据权利要求1所述的传热管监视装置，其特征在于，

在各所述传热管束的下游侧分别具备对在各所述传热管束内流动的热介质的泄漏进行检测的热介质检测机构。

3.根据权利要求2所述的传热管监视装置，其特征在于，

具备对通过所述差压检测机构检测出的每个所述传热管束的差压和通过所述热介质检测机构检测出的有无热介质的泄漏进行显示的显示器。