CN105571381A - 一种热媒水管式换热器控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热媒水管式换热器控制系统，包括烟气冷却器、烟气加热器、热媒水补水箱、热媒水泵、热媒水蒸汽加热器、A通道热媒水进水调节阀、B通道热媒水进水调节阀、热媒水旁路调节阀和蒸汽调节阀，所述热媒水补水箱与烟气加热器和热媒水泵相连，热媒水泵分别连接A通道热媒水进水调节阀和B通道热媒水进水调节阀，A通道热媒水进水调节阀和B通道热媒水进水调节阀分别连接一组烟气冷却器，两组烟气冷却器连至热媒水蒸汽加热器，所述热媒水蒸汽加热器再连接至烟气加热器。本发明的有益效果是：可很好的控制烟气冷却器出口的烟气温度维持在一定的范围内，更好的保证电除尘器高的除尘效率。
Description
技术领域
本发明专利涉及控制系统和方法，尤其涉及一种热媒水管式换热器控制系统和方法。
背景技术
为解决燃煤电厂目前普遍存在的“石膏雨”问题，并且更好地满足烟气污染物日益严格的排放要求，一般设置热媒水管式换热器，其包括烟气冷却器和烟气加热器。其可以达到以下三个目的：烟气冷却器设置在干式静电除尘器前，降低进入电除尘器的烟气温度，在各种工况下控制进入电除尘器的温度维持在在一定的范围内，保证电除尘器较高的除尘效率；烟气加热器布置在湿式电除尘器后，通过热媒水媒介传递热量，与回转式GGH相比，不会造成烟气泄漏，更好保证脱硫和除尘效果；通过烟气余热利用，抬升进入烟囱的烟气温度，解决“石膏雨”问题。
在机组启动阶段，锅炉点火产生烟气SO2、SO3以及烟气水雾，如果烟气冷却器和烟气加热器水温低于烟气温度，会引起烟气冷却器和烟气加热器管壁结露、腐蚀，同时因烟气冷却器所处的环境烟尘浓度较高，易使烟尘黏附、积灰和结垢，影响换热面并恶化。在机组停机过程，类似于机组启动阶段，烟气温度低低于烟气露点温度，给烟气冷却器带来腐蚀。在机组的正常运行过程中，需要保证媒水管式换热器在各种工况下电除尘器入口的烟气温度在一定范围内，需要保证在各种工况下烟气加热器出口的烟气温度达到设计要求，需要保证在各种工况下烟气冷却器和烟气加热器的换热面不发生因换热管壁温度低导致的积灰和腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足,提供一种结构合理,符合各项要求的热媒水管式换热器控制系统和方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
热媒水管式换热器控制系统，包括烟气冷却器、烟气加热器、热媒水补水箱、热媒水泵、热媒水蒸汽加热器、A通道热媒水进水调节阀、B通道热媒水进水调节阀、热媒水旁路调节阀和蒸汽调节阀，所述热媒水补水箱与烟气加热器和热媒水泵相连，热媒水泵分别连接A通道热媒水进水调节阀和B通道热媒水进水调节阀，A通道热媒水进水调节阀和B通道热媒水进水调节阀分别连接一组烟气冷却器，两组烟气冷却器连至热媒水蒸汽加热器，所述热媒水蒸汽加热器再连接至烟气加热器，在热媒水泵和热媒水蒸汽加热器之间还设有热媒水旁路调节阀。
作为优选：所述热媒水蒸汽加热器上设有蒸汽源和蒸汽调节阀。
这种热媒水管式换热器控制系统的方法，包括如下步骤：
在机组启动阶段，锅炉点火之前，烟气冷却器和烟气加热器中的热媒水一同循环升温；
锅炉点火之后，根据热媒水蒸汽加热器的加热容量选择烟气冷却器和烟气加热器中的热媒水一同循环升温或者进烟气加热器中的热媒水升温；
在机组运行阶段，通过A通道进水调节阀和B通道进水调节阀与热媒水旁路调节阀的开度，控制烟气冷却器出口烟温和烟气加热器出口烟温设计范围内；
在机组停运阶段，通过控制A通道进水调节阀和B通道进水调节阀与热媒水旁路调节阀的开关，直至锅炉熄火。
作为优选：通过A通道进水调节阀、B通道进水调节阀和热媒水旁路调节阀，调节热媒水流量将烟气冷却器出口的烟气温度控制在一定温度范围；在机组低负荷情况下，通过蒸汽调节阀调节辅助蒸汽的补充量，控制烟气加热器出口烟气温度达到设计值或者控制烟气冷却器出水温度达到设计值。
本发明的有益效果是：
1、在机组各种运行工况下可很好的控制烟气冷却器出口的烟气温度维持在在一定的范围内，更好的保证电除尘器高的除尘效率。
2、在机组各种运行工况下，可保证烟气加热器出口的烟温达到设计要求。
3、在机组各种运行工况下，最大程度保证热媒水管式换热器的管壁温度，避免烟气冷却器和烟气加热器换热管管壁的结露和腐蚀。
4、可避免因烟气冷却器所处的环境烟尘浓度较高带来的烟尘黏附、积灰及结垢，影响换热面并恶化。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
附图标记说明：热媒水补水箱1、热媒水泵2、A通道热媒水进水调节阀3、B通道热媒水进水调节阀4、热媒水旁路调节阀5、烟气冷却器6、热媒水蒸汽加热器7、烟气加热器8、蒸汽源9、蒸汽调节阀10。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
本实施例的热媒水管式换热器除烟气冷却器6和烟气加热器8外，由以下辅助系统组成：热媒水补水系统，主要设备包括热媒水补水箱1、热媒水循环系统，主要设备包括热媒水泵2、热媒水蒸气加热系统，主要设备包括热媒水蒸汽加热器7和相应的调节控制阀门，主要包括A通道热媒水进水调节阀3、B通道热媒水进水调节阀4、热媒水旁路调节阀5和蒸汽调节阀10等组成。
根据附图1系统示意，在机组启动、运行和停运的不同阶段，热媒水管式换热器采取不同的控制模式。
在机组启动阶段，机组引风机启动前完成热媒水管式换热器的上水工作。在锅炉点火前预热热媒水，对烟气冷却器6和烟气加热器8进行管壁升温。在锅炉点火之前，烟气冷却器6和烟气加热器8中的热媒水一同循环升温，此时烟气冷却器6出口水温相对最低，使该点水温高于烟气酸露点，可控制好整个系统的热媒水温下限。可通过全开A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4，全关热媒水旁路调节阀5，热媒水旁路调节阀5根据烟气冷却器6出口热媒水温度逐渐调整并跟踪，直至温度达到设计值。在锅炉点火之后，烟气温度较低时，热媒水与烟气将发生换热，烟气将带走部分热量，在热媒水蒸汽加热器7的加热容量足够时，采用烟气冷却器6和烟气加热器8同时循环升温；在热媒水蒸汽加热器7的加热容量有限时，把烟气冷却器6隔离，保证烟气加热器8的管壁温度，此时烟气加热器8出口水温相对最低，应使该点水温高于烟气酸露点，可控制好热媒水温下限。通过全关A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4，全开热媒水旁路调节阀5，并根据烟气加热器8出口水温逐渐调整热媒水旁路调节阀5的开度并跟踪，直至温度达到设计值。
在机组正常运行阶段，烟气冷却器6和烟气加热器8热媒水均已升温至正常。烟气冷却器6出口烟温上升，则开大A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4，关小热媒水旁路调节阀5；烟气冷却器6出口烟温下降，则关小A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4，开大热媒水旁路调节阀5，主要控制烟气冷却器6出口烟温在设计值范围。烟气加热器8出口烟温上升，则关小蒸汽调节阀10；反则反之，控制烟气加热器8出口烟温在设计范围内。
在机组停运阶段，全开热媒水旁路调节阀5，全关A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4，热媒水泵2运行，保持除烟气冷却器6以外其他系统的循环。增大蒸汽调节阀10开度，烟气加热器8热媒水通过蒸汽加热保温，烟气冷却器6热媒水则随烟温同步下降，直至锅炉熄火。在机组脱硫吸收塔再循环泵等未停运阶段，控制烟气加热器8出口热媒水温高于烟气露点温度。在空气流动而锅炉未点火阶段，保持烟气加热器8出口热媒水温度略高于烟气温度。
结合附图1系统示意，对热媒水管式换热器系统，主要采取下述控制思路：
通过A通道进水调节阀3、B通道进水调节阀4和热媒水旁路调节阀5，调节热媒水流量将烟气冷却器出口的烟气温度控制在一定温度范围；在机组低负荷情况下，通过蒸汽调节阀10调节辅助蒸汽的补充量，控制烟气加热器8出口烟气温度达到设计值或者控制烟气冷却器6出水温度达到设计值。本系统组态逻辑主要是4个调节阀的调节回路的设计。分别表述如下：
热媒水旁路调节阀5：
作为烟气冷却器6的第一道调节控制，主要是控制烟气冷却器6所能做到的最大吸热量，即A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4全开时，烟气冷却器6达到最大吸热量。其开度设定遵循以下原则：机组满负荷时，热媒水旁路调节阀5全关，能将烟气冷却器6出口烟温控制在烟气露点温度以下。最低负荷时，A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4全关，热媒水旁路调节阀5全开，使烟气冷却器6出口烟温保持在烟气酸露点温度以上。由于A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4的控制对象也是烟气冷却器6出口烟温，为避免出现A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4与热媒水旁路调节阀5出现“交叉混乱”现象，在进行初期调试时热媒水旁路调节阀5的阀位调节以机组负荷为依据。
A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4：
作为烟气冷却器6的第二道调节控制，主要是控制机组在不同负荷工况下烟气冷却器6出口烟温在合理区间内，相对第一道调节更为精细。当其调节不能满足系统工况时，需配合热媒水旁路调节阀5调节烟气冷却器性能。
A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4主要是与烟气冷却器6出口烟温的闭环调节，通过调节A通道进水调节阀3和B通道进水调节阀4的开度，保证烟气冷却器6出口烟温达到设计值。为避免整个系统调节的迟滞性，同时加入机组负荷和烟气冷却器6出口烟温实测值与设定值的温差作为前馈。
蒸汽调节阀10：
在机组负荷的不同阶段，蒸汽调节阀10根据烟气加热器8出口烟温、烟气加热器8出口水温、热媒水蒸汽加热器7入口水温采用不同的调节对象。主要设计3个闭环调节：与烟气加热器8出口烟温的闭环调节，其主要通过调节蒸汽调节阀10开度，保证烟气加热器8出口烟温达到设计值，与烟气冷却器6出口水温的闭环调节，其主要通过调节蒸汽调节阀10开度，保证烟气冷却器6出口水温达到设计值；与烟气加热器8出口水温的闭环调节，其主要通过调节蒸汽调节阀10开度，保证烟气加热器8出口水温达到设计值。
本发明在浙江浙能嘉华发电有限公司#3机组～#8机组进行应用，控制效果良好。
Claims (4)
1.一种热媒水管式换热器控制系统，其特征在于：包括烟气冷却器(6)、烟气加热器(8)、热媒水补水箱(1)、热媒水泵(2)、热媒水蒸汽加热器(7)、A通道热媒水进水调节阀(3)、B通道热媒水进水调节阀(4)、热媒水旁路调节阀(5)和蒸汽调节阀(10)，所述热媒水补水箱(1)与烟气加热器(8)和热媒水泵(2)相连，热媒水泵(2)分别连接A通道热媒水进水调节阀(3)和B通道热媒水进水调节阀(4)，A通道热媒水进水调节阀(3)和B通道热媒水进水调节阀(4)分别连接一组烟气冷却器(6)，两组烟气冷却器(6)连至热媒水蒸汽加热器(7)，所述热媒水蒸汽加热器(7)再连接至烟气加热器(8)，在热媒水泵(2)和热媒水蒸汽加热器(7)之间还设有热媒水旁路调节阀(5)。
2.根据权利要求1所述的热媒水管式换热器控制系统，其特征在于：所述热媒水蒸汽加热器(7)上设有蒸汽源(9)和蒸汽调节阀(10)。
3.根据权利要求1所述的热媒水管式换热器控制系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：
在机组启动阶段，锅炉点火之前，烟气冷却器(6)和烟气加热器(8)中的热媒水一同循环升温；
锅炉点火之后，根据热媒水蒸汽加热器(7)的加热容量选择烟气冷却器(6)和烟气加热器(8)中的热媒水一同循环升温或者进烟气加热器(8)中的热媒水升温；
在机组运行阶段，通过A通道进水调节阀(3)和B通道进水调节阀(4)与热媒水旁路调节阀(5)的开度，控制烟气冷却器(6)出口烟温和烟气加热器(8)出口烟温设计范围内；
在机组停运阶段，通过控制A通道进水调节阀(3)和B通道进水调节阀(4)与热媒水旁路调节阀(5)的开关，直至锅炉熄火。
4.根据权利要求3所述的热媒水管式换热器控制系统的方法，其特征在于：通过A通道进水调节阀(3)、B通道进水调节阀(4)和热媒水旁路调节阀(5)，调节热媒水流量将烟气冷却器出口的烟气温度控制在一定温度范围；在机组低负荷情况下，通过蒸汽调节阀(10)调节辅助蒸汽的补充量，控制烟气加热器(8)出口烟气温度达到设计值或者控制烟气冷却器(6)出水温度达到设计值。
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