CN107120675A - 一种烟风系统和空预器冷端控制方法 - Google Patents

一种烟风系统和空预器冷端控制方法 Download PDF

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杜岩
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Abstract

本发明提供了一种烟风系统，其包括空预器、吹粉送风机、助燃送风机和设置在空预器的箱式蓄热片冷端的吹灰器，吹粉送风机吹送的空气经过空预器加热用于将煤粉送入炉膛，助燃送风机吹送的空气经过空预器加热用于将预热空气送入炉膛内。本发明还提供了一种空预器冷端控制方法。本发明的烟风系统和空预器冷端控制方法通过调整吹粉送风机和助燃送风机的送风量，使得空预器的出口处的烟气当前温度升高，使得吹灰器喷出蒸汽，从而吹掉空预器冷端的沉积物。

Description

一种烟风系统和空预器冷端控制方法
技术领域
本发明涉及一种烟风系统和控制方法，具体而言涉及一种包括空预器的烟风系统和空预器冷端控制方法。
背景技术
对于燃煤锅炉而言，燃煤在燃烧的过程中会产生氮氧化物，其中一氧化氮会氧化为二氧化氮，二氧化氮具有恶臭味，会对空气产生污染，因而目前通常采用催化还原法脱硝装置对氮氧化物进行处理。在对氮氧化物处理的过程中需要用到氨气，而氨逃逸率高所造成的硫酸氢铵粘灰堵塞空预器已经成了影响很多电厂安全经济运行的病症，致使引风机出力不足，机组出力受限。同时，硫酸氢氨造成的堵塞清除比较困难，严重时需停炉进行离线清洗。再有，面对电网峰谷差的逐年增大，电网调度对300MW火电机组深度调峰能力的需求日益凸显。深度调峰低负荷区间致使催化还原脱硝装置脱硝反应器入口烟温逼近催化剂最低使用温度，更有利于硫酸氢铵的生成，这一因素已经成为制约机组能否具备深度调峰的关键。国内应对深度调峰对空预器堵塞的策略，多采用在线高压水冲洗、停半侧人工冲洗等方法。
常规的在线冲洗、停半侧冲洗等方法，对机组接待负荷有影响，而且冲洗效果不佳，往往会造成二次积灰；冲洗周期维持时间较短，维护费用高。本发明旨在提供一种空预器冷端控制方法，其可以不影响机组负荷的情况下，通过调整解决深度调峰下的空预器堵塞问题。
发明内容
本发明提供了一种烟风系统和空预器冷端控制方法，解决了以上问题，所述烟风系统和方法通过以下技术方案得以实现。
本发明的一个实施方式提供了一种烟风系统，其包括空预器、吹粉送风机、助燃送风机和设置在空预器的箱式蓄热片冷端的吹灰器，空预器包括第一空气入口、第二空气入口、第一预热空气出口、第二热空气出口、烟气入口和烟气出口，吹粉送风机与空预器的第一空气入口连通且经空预器加热后输送到第一预热空气出口，进而用于将煤粉进入炉膛内，助燃送风机与空预器的第二空气入口连通并经空预器加热后输送到空预器的第二热空气出口，进而用于将预热的空气送入炉膛内，烟气与空预器的烟气入口连通并经空预器降温后输送到烟气出口，通过调整吹粉送风机和助燃送风机的送风量，使得空预器的出口处的当前烟气温度升高并使得吹灰器喷出蒸汽，从而吹掉空预器冷端的沉积物。
根据本发明的上述一个实施方式提供的烟风系统，其中，空预器为三分仓回转式空预器，其换热原件为箱式蓄热片，分为热端和冷端上下两层。
根据本发明的上述一个实施方式提供的烟风系统，其中，吹粉送风机通过空预器的第一空气输入管道和设置在其上的第一冷风挡板与空预器的第一空气入口连通，第一空气入口与第一预热空气出口连通，第一预热空气出口与第一预热空气输出管道连通，第一预热空气输出管道上设置有第一预热空气挡板。根据本发明的上述一个实施方式提供的烟风系统，其中，助燃送风机通过空预器的第二空气输入管道和设置在其上的第二冷风挡板与空预器的第二空气入口连通，第二空气入口与第二预热空气出口连通，第二预热空气出口与第二预热空气输出管道连通，第二预热空气输出管道上设置有第二预热空气挡板。
根据本发明的上述一个实施方式提供的烟风系统，其中，空预器的烟气入口与空预器的烟气输入管道连通，空预器的烟气输入管道上设置有烟气挡板，空预器的烟气出口与烟气输出管道连通。
根据本发明的上述一个实施方式提供的烟风系统，其中，在空预器的第一预热空气输出管道设置有温度传感器用于测量经过所述管道的预热空气的当前温度T1当前。
根据本发明的上述一个实施方式提供的烟风系统，其中，在空预器的第二预热空气输出管道上设置有温度传感器，用于测量经过所述管道的预热空气的当前温度T2当前。
根据本发明的上述一个实施方式提供的烟风系统，其中，空预器烟气输入管道和烟气输出管道上设置有用于测量烟气的温度传感器和/或烟气压力的压力传感器，用于测量经过相应烟气管道的烟气的当前压力和/或当前温度。
根据本发明的上述一个实施方式提供的烟风系统，其中，烟气出口通过烟气输出管道与烟气除尘器的入口连通，烟气除尘器出口与烟气除尘器输出管道连通，烟气除尘器输出管道上依次设置有引风机入口挡板、引风机和引风机出口挡板，经过空预器降温的烟气在引风机的作用下经过烟气除尘器除尘，烟气经引风机入口挡板进入引风机通过引风机出口挡板进入烟道排出。
本发明的另一个实施方式提供了一种空预器控制方法，其包括以下步骤：
步骤1：判断△P绝对是否大于△P目标或者判断∑T当前是否小于∑T目标；
步骤2：检测空预器烟气出口侧的当前烟气温度T3当前、锅炉负荷、炉膛负压和火焰强度；
步骤3：判断当前烟气温度T3当前是否小于目标烟气温度T3目标，锅炉负荷是否在60％以上以及炉膛负压和火焰强度是否表明燃烧稳定；
步骤4：使得烟气挡板、第一预热空气挡板和第二预热空气挡板以开满状态运行；
步骤5：按照一定设定量逐步降低助燃送风机和吹粉送风机的送风量；
步骤6：判断当前烟气温度T3当前是否升高到目标烟气温度T3目标；
步骤7：启动吹灰器，使得其喷出蒸汽吹掉空预器冷端的沉积物并返回步骤1。
根据本发明的上述另一个实施方式提供的空预器控制方法，其中在上述步骤1中，如果判断为“否”，则执行步骤8：空预器冷端控制方法结束。
根据本发明的上述另一个实施方式提供的空预器控制方法，其中在上述步骤1中，ΣT当前＝T1当前+T2当前，为空预器的第一预热空气出口侧和第二预热空气出口侧的当前温度T1当前和T2当前的和；ΣT目标＝T1目标+T2目标，为空预器的第一预热空气出口侧和第二预热空气出口侧的目标温度T1目标和T2目标的和，△P绝对＝∣P2-P1∣，其中P1为烟气入口侧当前压力，P2为烟气出口侧当前压力，△P目标为烟气入口侧目标压力和烟气出口侧压目标压力差的绝对值。
根据本发明的上述另一个实施方式提供的空预器控制方法，其中在上述步骤3中，如果判断为“否”，则执行步骤8：空预器冷端控制方法结束。根据本发明的上述另一个实施方式提供的空预器控制方法，其中在上述步骤6中，如果判断为“否”，则返回步骤5：按照一定设定量逐步降低助燃送风机和吹粉送风机的送风量。
根据本发明的上述另一个实施方式提供的空预器控制方法，其中在上述步骤7中，执行完步骤7，则返回步骤1：判断△P绝对是否大于△P目标或者判断ΣT当前是否小于ΣT目标。
根据本发明的烟风系统和针对其的空预器冷端控制方法的优点在于：满足其中一个触发条件则触发空预器金属蓄热片污染报警，提高了变工况下空预器的污染监视的实时性。利用硫酸氢铵的汽化温度低的物理特性，通过提高空预器金属蓄热片金属温度使得沉积在空预器金属蓄热片上的硫酸氢铵汽化，并使用吹灰器的外力对空预器冷端进行连续吹扫，使得污染物脱落，基本解决了脱硝催化还原脱硝装置对机组带来的经济和安全方面不利影响，降低了因空预器堵塞造成的维护运营成本。具体而言由于硫酸氢铵的气化温度为150℃～230℃，对空预器升温后硫酸氢铵从液态变成气态随烟气排出，空预器换热面上的粘结的积灰附着力降低，通过连续吹灰很容易清除积灰。再有，升温对蓄热片无影响；另外，空预器升温后注意监视电流变化，不会发生动静摩擦。此方法对现在火电行业采用率比较高的催化还原脱硝装置配合回转式空预器的机组具有推广性。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施方式的烟风系统的结构示意图；
图2示出了用于根据图1的烟风系统的一种空预器冷端控制方法流程图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
图1是本发明中所述烟风系统的结构示意图。如图1所示，本发明一个实施方式的烟风系统包括空预器1、吹粉送风机10、助燃送风机11和设置在空预器1的箱式蓄热片冷端的吹灰器(未示出)，其中空预器1包括第一空气入口1a、第二空气入口1b、第一预热空气出口1c、第二热空气出口1d、烟气入口1e和烟气出口1f，吹粉送风机10与空预器的第一空气入口1a连通且经空预器加热后输送到第一预热空气出口1c，进而用于将煤粉进入炉膛内，助燃送风机11与空预器的第二空气入口1b连通并经空预器加热后输送到空预器的第二热空气出口1d，进而用于将预热的空气送入炉膛内，烟气与空预器的烟气入口1e连通并经空预器降温后输送到烟气出口1f，通过调整吹粉送风机10和助燃送风机11的送风量，使得空预器的出口处的当前烟气温度T3升高和吹灰器喷出的蒸汽用于吹掉空预器冷端的沉积物。
如图1所示，吹粉送风机10通过空预器1的第一空气输入管道100和设置在其上的第一冷风挡板15与空预器1的第一空气入口1a连通，第一空气入口1a与第一预热空气出口1c连通，第一预热空气出口1c与第一预热空气输出管道120连通，第一预热空气输出管道120上设置有第一预热空气挡板12。
如图1所示，助燃送风机11通过空预器1的第二空气输入管道110和设置在其上的第二冷风挡板16与空预器1的第二空气入口1b连通，第二空气入口1b与第二预热空气出口1d连通，第二预热空气出口1d与第二预热空气输出管道130连通，第二预热空气输出管道130上设置有第二预热空气挡板13。
如图1所示，空预器1的烟气入口1e与空预器1的烟气输入管道140连通，空预器1的烟气输入管道140上设置有烟气挡板14。
图1所示，在空预器1的第一预热空气输出管道120和第二预热空气输出管道130上设置有温度传感器，用于测量经过所述管道的预热空气的当前温度T1当前和T2当前。空预器1的烟气出口1f与烟气输出管道300连通，空预器烟气输入管道140和烟气输出管道300上设置有用于测量烟气的温度传感器和/或测量烟气压力的压力传感器，用于测量经过相应烟气管道的烟气的当前压力P1、P2和当前温度T3当前。
烟气出口1f通过烟气输出管道300与烟气除尘器3的入口连通，烟气除尘器3出口与烟气除尘器输出管道500连通，烟气除尘器输出管道500上依次设置有引风机入口挡板51、引风机5和引风机出口挡板52。经过空预器1降温的烟气在引风机5的作用下经过烟气除尘器3除尘。烟气经引风机入口挡板51进入引风机5通过引风机出口挡板52进入烟道排出。
可选地，在一个实施方式中，空预器1为三分仓回转式空预器，其换热原件为箱式蓄热片，分为热端和冷端上下两层。
可选地，在一个实施方式中，空预器1的烟气入口侧和烟气出口侧设置有压力传感器，其测量出烟气入口侧压力为P1，烟气出口侧压力为P2，烟气出口侧压力P2与烟气入口侧压力P1的压差的绝对值为：△P绝对＝∣P2-P1∣，设定目标压差△P目标。可选地，在一个实施方式中，空预器1的第一预热空气出口1c侧、第二预热空气出口1d侧和烟气出口1f侧设置有温度传感器，测得的当前温度为：T1当前、T2当前和T3当前，空预器1的第一预热空气出口1c侧和第二预热空气出口1d侧的目标温度为：T1目标、T2目标。，则空预器1的第一预热空气出口1c侧和第二预热空气出口1d侧的当前温度的和ΣT当前＝T1当前+T2当前，空预器1的第一预热空气出口1c侧和第二预热空气出口1d侧的目标温度的和ΣT目标＝T1目标+T2目标。
可选地，在一个实施方式中，每个挡板均起阻隔作用，正常为全开位置。
可选地，在一个实施方式中，沉积物包括硫酸氢铵和灰尘。由于硫酸氢铵的露点温度为147℃，在此温度以下其以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中，液态的硫酸氢铵是一种粘性很强的物质，在烟气中会粘附灰尘；空预器冷端温度接近此温度，所以硫酸氢铵会粘附在回转式空预器冷端的换热板上，进一步使灰尘也粘结在此，造成空预器差压大进而堵塞空预器。本发明由于可以调节进入空预器的空气量，从而调整离开空预器的当前烟气温度T3当前高于设定目标烟气温度T3目标，由于目标烟气温度T3目标远大于硫酸氢铵的露点温度，所以硫酸氢铵被汽化，从而防止阻塞空预器。
可选地，在一个实施方式中，判断△P绝对大于△P目标或者判断ΣT当前小于ΣT目标时则触发空预器金属蓄热片污染报警，这提高了变工况下空预器的污染监视的实时性。
可选地，在一个实施方式中，当离开空预器的当前烟气温度T3当前小于目标烟气温度T3目标，锅炉负荷在60％以上以及炉膛负压和火焰强度表明燃烧稳定时，启动吹灰器，使得其喷出蒸汽吹掉空预器冷端的沉积物。吹灰器设置成临近空预器1的冷端，即空预器1的烟气出口侧。
图2示出了用于根据图1的烟风系统的一种空预器冷端控制方法流程图。根据本发明一个实施方式的一种空预器冷端控制方法包括如下步骤：
步骤100：空预器冷端控制方法开始；
步骤101：判断△P绝对是否大于△P目标或者判断ΣT当前是否小于ΣT目标；
步骤102：检测空预器烟气出口侧的当前烟气温度T3当前、锅炉负荷、炉膛负压和火焰强度；
步骤103：判断当前烟气温度T3当前是否小于目标烟气温度T3目标，锅炉负荷是否在60％以上以及炉膛负压和火焰强度是否表明燃烧稳定；
步骤104：使得烟气挡板、第一预热空气挡板和第二预热空气挡板以开满状态运行；
步骤105：按照一定设定量逐步降低助燃送风机和吹粉送风机的送风量；
步骤106：判断当前烟气温度T3当前是否升高到目标烟气温度T3目标；
步骤107：启动吹灰器，使得其喷出蒸汽吹掉空预器冷端的沉积物并返回步骤101。
在上述步骤101中，如果判断为“否”，则执行步骤108：空预器冷端控制方法结束。在上述步骤101中，ΣT当前＝T1当前+T2当前，为空预器的第一预热空气出口1c侧和第二预热空气出口1d侧的当前温度的和；ΣT目标＝T1目标+T2目标，为空预器的第一预热空气出口1c侧和第二预热空气出口1d侧的目标温度的和。
在上述步骤103中，如果判断为“否”，则执行步骤108：空预器冷端控制方法结束。
在上述步骤105中，如果判断为“否”，则返回步骤104：按照一定设定量逐步降低助燃送风机和吹粉送风机的送风量。
在上述步骤107中，执行完步骤107，则返回步骤101：判断△P绝对是否大于△P目标或者判断ΣT当前是否小于ΣT目标。
在本发明的一个实施方式中，判断△P绝对是否大于△P目标是指△P绝对与△P目标的差的绝对值在目标温度差△P目标的±％5以内。
在本发明的一个实施方式中，判断ΣT当前是否小于ΣT目标是指ΣT当前与∑T目标差的绝对值在∑T目标的±％5以内。
在本发明的一个实施方式中，判断当前烟气温度T3当前是否升高到目标烟气温度T3目标是指：当前烟气温度T3当前与目标烟气温度T3目标差的绝对值在目标烟气温度T3目标的±％5以内。
在本发明的一个实施方式中，判断当前烟气温度T3当前是否小于目标烟气温度T3目标是指：当前烟气温度T3当前与目标烟气温度T3目标差的绝对值在目标烟气温度T3目标的±％10以内。
根据本发明的烟风系统和针对其的空预器冷端控制方法的优点在于：满足其中一个触发条件则触发空预器金属蓄热片污染报警，提高了变工况下空预器的污染监视的实时性。利用硫酸氢铵的汽化温度低的物理特性，通过提高空预器金属蓄热片金属温度使得沉积在空预器金属蓄热片上的硫酸氢铵汽化，并使用吹灰器的外力对空预器冷端进行连续吹扫，使得污染物脱落，基本解决了脱硝催化还原脱硝装置对机组带来的经济和安全方面不利影响，降低了因空预器堵塞造成的维护运营成本。具体而言由于硫酸氢铵的气化温度为150℃～230℃，对空预器升温后硫酸氢铵从液态变成气态随烟气排出，空预器换热面上的粘结的积灰附着力降低，通过连续吹灰很容易清除积灰。再有，升温对蓄热片无影响；另外，空预器升温后注意监视电流变化，不会发生动静摩擦。此方法对现在火电行业采用率比较高的催化还原脱硝装置配合回转式空预器的机组具有推广性。

Claims (15)

1.一种烟风系统，其包括空预器、吹粉送风机、助燃送风机和设置在空预器的箱式蓄热片冷端的吹灰器，空预器包括第一空气入口、第二空气入口、第一预热空气出口、第二热空气出口、烟气入口和烟气出口，吹粉送风机与空预器的第一空气入口连通且经空预器加热后输送到第一预热空气出口，进而用于将煤粉进入炉膛内，助燃送风机与空预器的第二空气入口连通并经空预器加热后输送到空预器的第二热空气出口，进而用于将预热的空气送入炉膛内，烟气与空预器的烟气入口连通并经空预器降温后输送到烟气出口，通过调整吹粉送风机和助燃送风机的送风量，使得空预器的出口处的当前烟气温度升高并使得吹灰器喷出蒸汽，从而吹掉空预器冷端的沉积物。
2.如权利要求1所述的烟风系统，其中，空预器为三分仓回转式空预器，其换热原件为箱式蓄热片，分为热端和冷端上下两层。
3.如权利要求2所述的烟风系统，其中，吹粉送风机通过空预器的第一空气输入管道和设置在其上的第一冷风挡板与空预器的第一空气入口连通，第一空气入口与第一预热空气出口连通，第一预热空气出口与第一预热空气输出管道连通，第一预热空气输出管道上设置有第一预热空气挡板。
4.如权利要求2所述的烟风系统，其中，助燃送风机通过空预器的第二空气输入管道和设置在其上的第二冷风挡板与空预器的第二空气入口连通，第二空气入口与第二预热空气出口连通，第二预热空气出口与第二预热空气输出管道连通，第二预热空气输出管道上设置有第二预热空气挡板。
5.如权利要求2所述的烟风系统，其中，空预器的烟气入口与空预器的烟气输入管道连通，空预器的烟气输入管道上设置有烟气挡板，空预器的烟气出口与烟气输出管道连通。
6.如权利要求3所述的烟风系统，其中，在空预器的第一预热空气输出管道设置有温度传感器用于测量经过所述管道的预热空气的当前温度T1当前。
7.如权利要求4所述的烟风系统，其中，在空预器的第二预热空气输出管道上设置有温度传感器，用于测量经过所述管道的预热空气的当前温度T2当前。
8.如权利要求5所述的烟风系统，其中，空预器烟气输入管道和烟气输出管道上设置有用于测量烟气的温度传感器和/或烟气压力的压力传感器，用于测量经过相应烟气管道的烟气的当前压力和/或当前温度。
9.如权利要求5所述的烟风系统，其中，烟气出口通过烟气输出管道与烟气除尘器的入口连通，烟气除尘器出口与烟气除尘器输出管道连通，烟气除尘器输出管道上依次设置有引风机入口挡板、引风机和引风机出口挡板，经过空预器降温的烟气在引风机的作用下经过烟气除尘器除尘，烟气经引风机入口挡板进入引风机通过引风机出口挡板进入烟道排出。
10.一种空预器冷端控制方法，其包括以下步骤：
步骤1：判断△P绝对是否大于△P目标或者判断∑T当前是否小于∑T目标；
步骤2：检测空预器烟气出口侧的当前烟气温度T3当前、锅炉负荷、炉膛负压和火焰强度；
步骤3：判断当前烟气温度T3当前是否小于目标烟气温度T3目标，锅炉负荷是否在60％以上以及炉膛负压和火焰强度是否表明燃烧稳定；
步骤4：使得烟气挡板、第一预热空气挡板和第二预热空气挡板以开满状态运行；
步骤5：按照一定设定量逐步降低助燃送风机和吹粉送风机的送风量；
步骤6：判断当前烟气温度T3当前是否升高到目标烟气温度T3目标；
步骤7：启动吹灰器，使得其喷出蒸汽吹掉空预器冷端的沉积物并返回步骤1。
11.如权利要求10所述的空预器冷端控制方法，其中，在上述步骤1中，如果判断为“否”，则执行步骤8：空预器冷端控制方法结束。
12.如权利要求10所述的空预器冷端控制方法，其中，在上述步骤1中，∑T当前＝T1当前+T2当前，为空预器的第一预热空气出口侧和第二预热空气出口侧的当前温度T1当前和T2当前的和；∑T目标＝T1目标+T2目标，为空预器的第一预热空气出口侧和第二预热空气出口侧的目标温度T1目标和T2目标的和，△P绝对＝∣P2-P1∣，其中P1为烟气入口侧当前压力，P2为烟气出口侧当前压力，△P目标为烟气入口侧目标压力和烟气出口侧压目标压力差的绝对值。
13.如权利要求10所述的空预器冷端控制方法，其中，在上述步骤3中，如果判断为“否”，则执行步骤8：空预器冷端控制方法结束。
14.如权利要求10所述的空预器冷端控制方法，其中，在上述步骤6中，如果判断为“否”，则返回步骤5：按照一定设定量逐步降低助燃送风机和吹粉送风机的送风量。
15.如权利要求10所述的空预器冷端控制方法，其中，在上述步骤7中，执行完步骤7，则返回步骤1：判断△P绝对是否大于△P目标或者判断∑T当前是否小于∑T目标。
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