CN110243557B - 管道检测系统、锅炉组件以及管道检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了提供一种管道检测系统、锅炉组件以及管道检测方法，管道检测系统包括：混合器用于将氨气与空气进行混合；喷射支管可选择地与混合器连通，喷射支管设置在锅炉内，以通过喷射支管向锅炉内喷射氨气和空气的混合气体；连接管道设置在混合器和喷射支管之间，喷射支管通过连接管道与混合器连通；检测装置与连接管道连接，检测装置用于测试喷射支管是否存在磨损；检测装置包括检测管路和检测组件，检测管路可选择地与连接管道连通，检测管路用于向喷射支管引入外界空气；检测组件设置在检测管路上，检测组件用于测取检测管路内的风速和差压。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中无法快速地检测出管道破损的技术问题。

Description

管道检测系统、锅炉组件以及管道检测方法

技术领域

本发明涉及SCR脱销技术领域，具体而言，涉及一种管道检测系统、锅炉组件以及管道检测方法。

背景技术

目前，SCR选择性催化还原脱硝技术近几年来发展较快，技术较为成熟，其原理是在催化剂的作用下，还原剂(氨)与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而除去烟气中的NOx。SCR脱硝流程一般为：还原剂(氨)以液体形态储存在氨罐中，液氨在注入SCR系统烟气之前经由蒸发器蒸发气化，气化的氨和稀释空气混合，通过喷氨格栅喷入SCR反应器上游的烟气中，充分混合后的还原剂和烟气在催化剂的作用下发生反应，以去除NOx。

在SCR脱硝系统中，核心设备为SCR反应器和喷氨格栅(AIG)，喷氨格栅通常是在一个钢制网格架上水平均匀排布氨气喷射管，其中，喷射管矩阵由氨喷嘴、喷氨支管、喷氨联箱、手动调节阀门、喷氨母管、阻力平衡管、防堵器和防磨角钢等组成。每只喷氨支管上设置数个氨喷嘴(部分型式氨喷嘴内部设置防堵器)，氨喷嘴的喷口直径很小(约6～18mm)。喷氨格栅的喷嘴布置在喷氨格栅的背风向，喷口朝上设置，烟气自下而上流动，喷嘴将氨气顺着烟气流向喷入烟气中。该种布置方式有利于喷氨的均匀分布，并可有效避免喷嘴迎风向布置的堵塞。

一般而言，SCR脱硝催化剂的活性温度通常为310～410℃，通常布置在锅炉省煤器后、空预器前，在该位置，烟气温度能够达到反应的最佳温度。但是此区域烟气含灰量高，是所谓的“高灰区域”，喷嘴上方烟道支撑及其拐弯处往往存在积灰且积灰量大。在系统开停机或正常运行时，由于流动烟气的撞击或扰动，积灰很容易大块掉落，堵塞顺着烟气流向竖直向上设置的喷嘴喷口，造成局部喷嘴无法正常喷氨。

此外，喷氨格栅管道运行周期长，飞灰不断冲刷；喷氨格栅管道防磨措施不足；燃烧灰分高的煤种，都使得排列密集的炉内喷氨格栅管道，在飞灰长久冲刷下被磨损或磨穿，造成管道漏氨并一定程度上影响末端喷嘴压力，导致局部喷氨不均。

现有技术中，漏氨现象不仅增大了不必要的氨需量，而且过量的氨气与硫酸蒸汽生成硫酸氢胺，加剧了烟道尾部至烟囱段设备的积灰及腐蚀程度。炉内的喷氨格栅管道的检漏，当前检漏工作尚无较好的先进办法，一般是通过检修人员进入炉内直接目测发现磨损程度及磨穿位置，但是这种方法费时费力，且具有一定局限性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种管道检测系统、锅炉组件以及管道检测方法，以解决现有技术中无法快速地检测出管道破损的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种管道检测系统，包括：混合器，混合器用于将氨气与空气进行混合，混合器设置在锅炉外；喷射支管，可选择地与混合器连通，喷射支管设置在锅炉内，以通过喷射支管向锅炉内喷射氨气和空气的混合气体；连接管道，连接管道设置在混合器和喷射支管之间，喷射支管通过连接管道与混合器连通；检测装置，检测装置的至少部分与连接管道连接，检测装置的至少部分设置在锅炉外，检测装置用于测试喷射支管是否存在磨损；检测装置包括检测管路和检测组件，检测管路可选择地与连接管道连通，检测管路用于向喷射支管引入外界空气；检测组件的至少部分设置在检测管路上，检测组件用于测取检测管路内的风速和差压。

进一步地，检测组件包括：测速仪，设置在检测管路上，测速仪用于测量检测管路内的风速。

进一步地，检测组件包括：第一测压件，设置在检测管路上；第二测压件，设置在喷射支管上。

进一步地，检测组件还包括：第一调节阀，设置在连接管道上，以通过第一调节阀控制混合器与喷射支管的连通状态。

进一步地，检测组件还包括：第二调节阀，设置在检测管路上，以通过第二调节阀控制检测管路与连接管道的连通状态。

进一步地，检测组件还包括：测温件，设置在喷射支管上，测温件用于测量喷射支管内的温度。

进一步地，检测管路包括：第一连接管路，第一连接管路与连接管道连接，第一连接管路由钢材制成。

进一步地，检测组件还包括：第二调节阀，设置在第一连接管路上，以通过第二调节阀控制检测管路与第一连接管路的连通状态。

进一步地，检测管路还包括：第二连接管路，第二连接管路设置在第一连接管路远离连接管道的一端，检测组件设置在第二连接管路上，第二连接管路上，第二连接管路由弹性材料制成。

根据本发明的另一方面，提供了一种锅炉组件，锅炉组件包括管道检测系统，管道检测系统为上述提供的管道检测系统。

根据本发明的另一方面，提供了一种管道检测方法，应用于上述提供的管道检测系统，管道检测方法包括：S10：首次测试，在确保管道检测系统的喷射支管没有漏点的情况下，将管道检测系统的检测装置接入管道检测系统的连接管道，并使管道检测系统的检测管路与管道检测系统的连接管道连通；利用管道检测系统的检测组件测取管道检测系统的检测管路内的风速V₁和差压P₁，根据测量得到的数据计算出管道检测系统的检测管路的空气流通量q₁；S20：检修测试，将管道检测系统的检测装置接入管道检测系统的连接管道，并使管道检测系统的检测管路与管道检测系统的连接管道连通；利用管道检测系统的检测组件测量管道检测系统的检测管路的风速V₂和差压P₂，根据测量得到的数据计算出管道检测系统的检测管路的空气流通量q₂；S30：根据q₁和q₂的差值判断管道检测系统的喷射支管是否存在漏点。

进一步地，S30还包括：当(q₁-q₂)/q₁＜5％时，管道检测系统的喷射支管不存在漏点；当(q₁-q₂)/q₁≥5％时，管道检测系统的喷射支管存在漏点。

应用本发明的技术方案，在确认喷射支管无破损时，检测管路与连接管道连通，检测组件测试风速和差压以计算在管道无破损时的空气流通量大小。当需要对喷射支管的破损进行检测时，检测管路与连接管道连通，以通过检测管路向喷射支管通入外界空气。通过检测组件检测到的检测管路的风速和差压计算检测得到的检测时的空气流通量，并将检测得到的空气流通量与无破损时的空气流通量进行比对，当二者的差值较大时即可判断喷射支管出现破损，当二者的差值较小时即可判断喷射支管未出现破损。采用该检测装置对管道进行检测，不需要工作人员进入锅炉内进行目测，因而节约了测试时间，也方便了操作。因此通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中无法快速地检测出管道破损的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例提供的管道检测系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、喷射支管；20、连接管道；30、检测装置；31、测速仪；32、第二调节阀；33、第一连接管路；34、第二连接管路；40、第一调节阀；50、喷嘴；60、混合母管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明实施例一提供了一种管道检测系统，管道检测系统包括：混合器、喷射支管10、连接管道20和检测装置30。其中，混合器用于将氨气与空气进行混合，混合器设置在锅炉外。喷射支管10可选择地与混合器连通，具体的，喷射支管10与混合器的混合母管60连通。喷射支管10设置在锅炉内，以通过喷射支管10向锅炉内喷射氨气和空气的混合气体。具体的，喷射支管10上设置有喷嘴50，以通过喷嘴50向锅炉内喷射氨气和空气的混合气体。连接管道20设置在混合器和喷射支管10之间，喷射支管10通过连接管道20与混合器连通。检测装置30的至少部分与连接管道20连接，检测装置30的至少部分设置在锅炉外，检测装置30用于测试喷射支管10是否存在磨损。具体的，这里的喷射支管10主要为炉内的喷氨支管(一般指喷氨管道的末端部分)。检测装置30包括检测管路和检测组件，检测管路可选择地与连接管道20连通，检测管路用于向喷射支管10引入外界空气。检测组件的至少部分设置在检测管路上，检测组件用于测取检测管路内的风速和差压。具体的，这里的差压是指外界环境压力与喷射支管10末端漏点的压力差。

采用本发明提供的管道检测系统，在确认喷射支管10无破损或首次安装检测时，喷射支管10与混合器不连通，检测管路与连接管道20连通以向喷射支管10通入外界空气，该外界空气可以为高压气体。检测组件测试风速和差压以计算在管道无破损时的空气流通量的大小。当需要对喷射支管10的破损情况进行检测时，喷射支管10与混合器不连通，检测管路与连接管道20连通，以通过检测管路向喷射支管10引入外界空气，在检测时通入的空气的压力和风速与无破损时通入空气的压力和风速相同。

通过检测组件检测到的检测管路的风速、差压等数据计算检测得到的检测时的空气流通量，并将检测得到的空气流通量与无破损时的空气流通量进行比对，当二者的差值较大且大于某一值时即可判断喷射支管10出现破损。采用该检测装置30对管道进行检测，不需要工作人员进入锅炉内进行目测检测，因而节约了测试时间，也方便了操作。

具体的，为了更好地测量检测管路内的风速，本实施例中的检测组件包括测速仪31。测速仪31设置在检测管路上，测速仪31用于测量检测管路内的风速。具体的，该测速仪31可以为热敏式测速仪31。

在本实施例中，检测组件包括第一测压件和第二测压件，其中，第一测压件设置在检测管路上，第二测压件设置在喷射支管10上，以通过第二测压件检测喷射支管10喷出口的压力。第一测压件可以为大气压力表，一般通过过滤运行测点检测喷射支管10喷出口的压力。采用这样的设置，第一测压件检测到的压力值与第二测压件检测到的压力值的差值即为差压，因而能够方便地得到差压值。

在本实施例中，检测组件还包括第一调节阀40，第一调节阀40设置在连接管道20上，以通过第一调节阀40控制混合器与喷射支管10的连通状态。具体的，当需要用检测装置30对喷射支管10的磨损情况进行检测时，调节第一调节阀40以使混合器与喷射支管10处于断开状态；当处于正常的喷氨状态时，调节第一调节阀40以使混合器与喷射支管10连通，以使喷射支管10进行喷氨。

在本实施例中，检测组件还包括第二调节阀32，第二调节阀32设置在检测管路上，以通过第二调节阀32控制检测管路与连接管道20的连通状态。具体的，当需要用检测装置30对喷射支管10上的磨损情况进行检测时，调节第二调节阀32以使检测管路与连接管路连通；当处于正常的喷氨状态时，调节第二调节阀32以使检测管路与连接管路断开。

在本实施例中，检测组件还包括测温件，测温件设置在喷射支管10上，测温件用于测量喷射支管10内的温度。采用这样的设置，可以比较喷射支管10无破损时和检测时的温度差值，当温度差值相差较大时，可以判断喷射支管10存在磨损；当温度差值相差较小时，可以判断喷射支管10不具有磨损。

具体的，本实施例中的检测管路包括第一连接管路33，第一连接管路33与连接管道20连接，第一连接管路33由钢材制成。采用这样的设置，能够方便第一连接管路33与连接管道20的连接，以便于提高连接的可靠性。

具体的，本实施例中的第二调节阀32设置在第一连接管路33上，以通过第二调节阀32控制第一连接管路33与连接管道20的连通状态。采用这样的设置，能够更好地调节连接管路与连接管道20的连通状态，以便于更好地对管路的连通状态进行控制和调节。

具体的，本实施例中的检测管路还包括第二连接管路34，第二连接管路34设置在第一连接管路33远离连接管道20的一端。检测组件设置在第二连接管路34上，第二连接管路34上，第二连接管路34由弹性材料制成。采用这样的设置，能够便于第二连接管路34与检测组件的连接，方便工作人员的操作。

本发明实施例二提供了一种锅炉组件，该锅炉组件包括管道检测系统，管道检测系统为实施例一提供的管道检测系统。

本发明实施例三提供了一种管道检测方法，应用于实施例一提供的管道检测系统。具体的，管道检测方法包括：S10：首次测试，在确保管道检测系统的喷射支管没有漏点的情况下，将管道检测系统的检测装置接入管道检测系统的连接管道，并使管道检测系统的检测管路与管道检测系统的连接管道连通；利用管道检测系统的检测组件测取管道检测系统的检测管路内的风速V₁和差压P₁，根据测量得到的数据计算出管道检测系统的检测管路的空气流通量q₁；S20：检修测试，将管道检测系统的检测装置接入管道检测系统的连接管道，并使管道检测系统的检测管路与管道检测系统的连接管道连通；利用管道检测系统的检测组件测量管道检测系统的检测管路的风速V₂和差压P₂，根据测量得到的数据计算出管道检测系统的检测管路的空气流通量q₂；S30：根据q₁和q₂的差值判断管道检测系统的喷射支管是否存在漏点。采用上述方法，能够方便快捷可靠地对喷射支管的磨损情况进行检测，以便于更好地进行脱销系统炉内氨管道的检漏工作。

具体的，S30还包括：当(q₁-q₂)/q₁＜5％时，管道检测系统的喷射支管不存在漏点；当(q₁-q₂)/q₁≥5％时，管道检测系统的喷射支管存在漏点。

本实施例中的混合器为氨-空混合器，在氨-空混合器后母管上各喷氨支管调节门后适当位置新设检测管路，用以接通压缩空气以及连接测压装置，管路配套一段DN40钢管(含接头)、球阀等。测试时关闭喷氨支管调节阀，稳定3～5min；将接头接入压力测量装置，稳定后读数并记录；将检测管路末端连接软管、测试元件及热敏式测速仪后，打开测试管球阀，稳定后读取温度、风速并记录。计算并比较首次及第二次记录中测量装置的空气流通流量，因流量与通流面积成比例，当空气通流量偏差≥5％时，初步判断该支管炉内氨管存在磨穿现象。(首次测试安排在氨管新装或检修后测试，确保该支管的炉内氨管无漏点。)

锅炉临检前或检修期间，需保证各风机投入状态，锅炉负压稳定，喷氨未投入(或停止喷氨)，且喷氨支管调节阀处于关闭状态。连接测试元件后，经调试正常后检测。锅炉运行中进行测试时，应在保证环保各项指标满足当地要求下方可进行。

具体的操作步骤如下：

测试前措施：锅炉运行稳定，调整各风机运行状态，应使喷氨区域锅炉负压应尽量维持在某一定值(如-300Pa)；

关闭喷氨支管调节阀，稳定3～5min；

将接头(可借用孔板后接口，若有)接入压力测量装置，稳定后读数并记录；

将测试管路末端连接软管、测试元件及热敏式测速仪后，打开测试管球阀，稳定后读取温度、风速并记录；

例：某600MW机组，额定负荷下锅炉烟气量约2x106m3/h,烟道尺寸为15.1mx3.53m，计算烟气流速为5.21m/s，每个供氨单元管道尺寸如下表所示(估算)：

计算过程如下：

边界条件：

某锅炉设计氨耗量350kg/h，设计稀释风耗量3200m3/h，炉内喷氨区域压力-300Pa；氨/空混合母管压力3～5kPa；单个喷嘴氨设计耗量0.58kg/h；单个喷嘴设计稀释风耗量约6m³/h；分支氨管炉内部分设有9个喷嘴，其他系统配置见上表。

流量计算：

支管Z1炉内9只喷嘴流量：该支管格栅上喷嘴总通流面积为9只面积之和(9*Ф18)，总流量也为之和。

全启测试管路后流量：大气与烟气之间通道打开，稳定后，进出空气量处于平衡状态。但外界气温经通道进炉内后达至喷嘴，温度有一定幅度升高，即流通过程中体积不断增大，进出体积流量不等，但质量流量相等，考虑到温升幅度未知，末端喷嘴处指标不予计算。当两次记录的喷氨处烟温偏差≤±20℃时,影响出口烟气量<±5％,但两次测试时所选烟温原则上仍要求一致，力求误差最低。

记录1：

空气通道进、出口压力为：100kPa，99.7kPa，差压300Pa；

空气推动力f＝300*A(A为空气通道面积，需折算)；

根据上表1数据计算进口处流量(折算至标况下)：

q₁＝3.14*0.025^2*17＝0.033379m³/s；

折算至标况下并换算单位：36563cm³/s；

记录2：

空气通道进出口压力为：101kPa，100.68kPa，差压320Pa；空气推动力f＝320*A(A为空气通道面积，需折算)

根据上表1数据计算进口处流量(折算至标况下)：

q₂＝3.14*0.025^2*19＝0.037305m³/s；

折算至标况下并换算单位：41953cm³/s；

考虑到两次记录所用空气通道相同：“记录1”与“记录2”的“导管”的通导能力(流导)之比为：

UB1：UB2＝(100+99.7):(101+100.68)＝0.99:1(根据低真空的流导公式)

“记录2”换算后流量：41534cm³/s；

结论：

“记录1”为新管，所有喷嘴通流面积(9*Ф18)为：2290cm²；

“记录2”较“记录1”增加磨穿面积约：

2290*(41534-36563)/36563＝311.34cm²

“记录2”计算的空气通流量较“记录1”有明显增加，因流量与通流面积成比例，初步判断该支管炉内氨管存在磨穿现象。

其他情况：

当“记录2”相较于“记录1”计算的空气通流量偏差＜5％时，考虑到参数计量误差以及喷嘴本身堵塞等不确定因素，不足以说明氨管发生磨穿。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本方法与当前检修查看方式相比，有如下优点：可在较短时间内，判断整台炉所有喷氨支管的格栅管道的磨损情况，并较为准确的判断某一支管道炉内格栅管是否磨穿及严重程度；可在检修人员不进炉内的情况下，了解喷氨格栅管道的磨损情况，减低了人工成本和安全隐患；理论上可在任何时段下(包括在线)，及时了解喷氨格栅管是否磨穿及严重程度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管道检测系统，其特征在于，包括：

混合器，所述混合器用于将氨气与空气进行混合，所述混合器设置在锅炉外；

喷射支管(10)，可选择地与所述混合器连通，所述喷射支管(10)设置在所述锅炉内，以通过所述喷射支管(10)向所述锅炉内喷射氨气和空气的混合气体；

连接管道(20)，所述连接管道(20)设置在所述混合器和所述喷射支管(10)之间，所述喷射支管(10)通过所述连接管道(20)与所述混合器连通；

检测装置(30)，所述检测装置的至少部分与所述连接管道(20)连接，所述检测装置(30)的至少部分设置在锅炉外，所述检测装置(30)用于测试所述喷射支管(10)是否存在磨损；所述检测装置(30)包括检测管路和检测组件，所述检测管路可选择地与所述连接管道(20)连通，所述检测管路用于向所述喷射支管(10)引入外界空气；所述检测组件的至少部分设置在所述检测管路上，所述检测组件用于测取所述检测管路内的风速和差压；

所述检测组件还包括：第二调节阀(32)，设置在所述检测管路上，以通过所述第二调节阀(32)控制所述检测管路与所述连接管道(20)的连通状态；

所述检测管路包括：

第一连接管路(33)，所述第一连接管路(33)与所述连接管道(20)连接，所述第一连接管路(33)由钢材制成；

第二连接管路(34)，所述第二连接管路(34)设置在所述第一连接管路(33)远离所述连接管道(20)的一端，所述检测组件设置在所述第二连接管路(34)上，所述第二连接管路(34)上，所述第二连接管路(34)由弹性材料制成。

2.根据权利要求1所述的管道检测系统，其特征在于，所述检测组件包括：

测速仪(31)，设置在所述检测管路上，所述测速仪(31)用于测量所述检测管路内的风速。

3.根据权利要求1所述的管道检测系统，其特征在于，所述检测组件包括：

第一测压件，设置在所述检测管路上；

第二测压件，设置在所述喷射支管(10)上。

4.根据权利要求1所述的管道检测系统，其特征在于，所述检测组件还包括：

第一调节阀(40)，设置在所述连接管道(20)上，以通过所述第一调节阀(40)控制所述混合器与所述喷射支管(10)的连通状态。

5.根据权利要求1所述的管道检测系统，其特征在于，所述检测组件还包括：

测温件，设置在所述喷射支管(10)上，所述测温件用于测量所述喷射支管(10)内的温度。

6.根据权利要求1所述的管道检测系统，其特征在于，所述第二调节阀(32)设置在所述第一连接管路(33)上，以通过所述第二调节阀(32)控制所述第一连接管路(33)与所述连接管道(20)的连通状态。

7.一种锅炉组件，其特征在于，所述锅炉组件包括管道检测系统，所述管道检测系统为权利要求1至6中任一项所述的管道检测系统。

8.一种管道检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的管道检测系统，所述管道检测方法包括：

S10：首次测试，在确保所述管道检测系统的喷射支管(10)没有漏点的情况下，将所述管道检测系统的检测装置(30)接入所述管道检测系统的连接管道(20)，并使所述管道检测系统的检测管路与所述管道检测系统的连接管道(20)连通；利用所述管道检测系统的检测组件测取所述管道检测系统的检测管路内的风速V₁和差压P₁，根据测量得到的数据计算出所述管道检测系统的检测管路的空气流通量q₁；

S20：检修测试，将所述管道检测系统的检测装置(30)接入所述管道检测系统的连接管道(20)，并使所述管道检测系统的检测管路与所述管道检测系统的连接管道(20)连通；利用所述管道检测系统的检测组件测量所述管道检测系统的检测管路的风速V₂和差压P₂，根据测量得到的数据计算出所述管道检测系统的检测管路的空气流通量q₂；

S30：根据q₁和q₂的差值判断所述管道检测系统的喷射支管(10)是否存在漏点。

9.根据权利要求8中的管道检测方法，其特征在于，所述S30还包括：

当(q₁-q₂)/q₁＜5％时，所述管道检测系统的喷射支管(10)不存在漏点；

当(q₁-q₂)/q₁≥5％时，所述管道检测系统的喷射支管(10)存在漏点。

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