CN110486737A - 一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置及方法 - Google Patents

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程琛
刘玉鑫
杨辉
陶汉训
王淑全
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Abstract

本发明公开了一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置及方法，包括一抽蒸汽管道，所述一抽蒸汽管道依次连接有一抽管道闸阀、一抽管道压力调节器，所述压力调节器的另一侧连接有蒸汽喷射器，所述蒸汽喷射器远离压力调节器的一侧连接有吹灰器入口管道，所述蒸汽喷射器与吹灰器入口管道之间依次连接有吹灰器入口管道压力变送器、吹灰器入口管道温度测点和吹灰器入口管道闸阀。本发明在使用时对于管道和阀门的要求较低，无任何安全隐患，能够节省高品质屏过蒸汽的使用量，避免了高温高压的屏过蒸汽未做功就用于蒸汽吹灰，提高整个机组的经济性，且可根据客户需求，自行调节蒸汽流量和压力、温度等参数，安全性高，运行周期长，节约维护费用和成本。

Description

一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置及方法
技术领域
本发明涉及智能调节锅炉技术领域，尤其涉及一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置及方法。
背景技术
锅炉在运行过程中各受热面不可避免的会有积灰、结渣等现象，迄今为止仅通过设计手段及运行调整手段还不能完全解决受热面的沾污积灰与结渣，因此大容量锅炉通常配置有不同形式的吹灰器。目前超临界机组锅炉多采用蒸汽吹灰系统，蒸汽吹灰是利用一定压力和干度的蒸汽，从吹灰器的喷嘴高速喷出，对受热面进行吹扫，达到清洁受热面的目的，它是以蒸汽的消耗及蒸汽携带能力的损失为代价的，而许多厂家设计时往往忽视了这一点，过分注重蒸汽吹灰系统的安全性，所以在汽源选择上过于保守，虽保证了安全性却降低了机组运行经济性。
目前电站锅炉对蒸汽吹灰系统汽源蒸汽的选择，一般有屏式过热器出口蒸汽、低温再热器入口蒸汽和低温再热器出口蒸汽等。屏式过热器出口的高温高压蒸汽，因为其汽源参数较高，需减温减压后才能供蒸汽吹灰器使用，故存在以下弊端：
(1)高温高压的过热蒸汽没有做工就减温减压用于蒸汽吹灰，影响了整个机组的经济性；
(2)屏式过热器出口蒸汽参数较高，对管道和减温减压装置的要求也相应较高，都需要高压管道和阀门，那样设备的初投资就会相应增加；
(3)由于屏式过热器出口蒸汽参数较高，而蒸汽吹灰器需要的工作参数较低，造成减压装置前后压差过大，对阀门冲刷严重，长时间运行易造成阀门内漏；
(4)由于屏式过热器出口蒸汽参数较高，一旦减温减压站故障，对受热面的安全性存在威胁。
与屏式过热器出口蒸汽相比，利用在汽轮机高压缸做完工的再热蒸汽作为蒸汽吹灰汽源，机组的经济性有显著的提高，同时由于再热蒸汽参数相对较低，阀门磨损的问题可大大缓解，而且阀门选型时也不用选择等级很高的阀门。再热蒸汽作为吹灰汽源，低温再热器入口蒸汽和低温再热器出口蒸汽这两种目前在电站锅炉上都有应用。但由于再热蒸汽压力并未高出吹灰器工作压力许多，所以应避免锅炉过长或者阀门型式不当造成吹灰系统汽源压力损失过多，影响了吹灰器的正常工作范围。
因此在保证锅炉及吹灰系统安全、稳定运行的前提下，合理选择蒸汽吹灰的汽源，对降低机组吹灰过程损耗、提高机组经济性具有十分重要的意义。
目前电厂普遍采用的是屏过蒸汽作为吹灰汽源，将高温高压的屏过蒸汽经过减温减压装置，之后通入到吹灰器入口管道，此方式浪费大量能量，造成极大经济损失，不利于机组的经济性，同时对于减压装置损坏严重；
另一种方式是用冷再蒸汽作为吹灰汽源，但由于冷再压力并不是很高，在流动过程中，造成压力损失，使得到达吹灰器入口的冷再蒸汽压力达不到吹灰所需压力，影响吹灰器的正常工作范围；同时由于冷再蒸汽的过热度不高，在吹灰时会造成吹气器结渣情况，影响机组安全稳定运行。
由于以上所存在的缺点，为此我们设计出了一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置及方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置，包括一抽蒸汽管道，所述一抽蒸汽管道依次连接有一抽管道闸阀、一抽管道压力调节器，所述压力调节器的另一侧连接有蒸汽喷射器，所述蒸汽喷射器远离压力调节器的一侧连接有吹灰器入口管道，所述蒸汽喷射器与吹灰器入口管道之间依次连接有吹灰器入口管道压力变送器、吹灰器入口管道温度测点和吹灰器入口管道闸阀，所述蒸汽喷射器上的一侧安装有蒸汽喷射器电动控制杆，所述蒸汽喷射器上的另一侧安装有辅助蒸汽管道压力调节器，所述压力调节器、蒸汽喷射器、蒸汽喷射器电动控制杆、辅助蒸汽管道压力调节器、吹灰器入口管道压力变送器和吹灰器入口管道温度测点均连接有控制器。
优选的，所述压力调节器、蒸汽喷射器、蒸汽喷射器电动控制杆、辅助蒸汽管道压力调节器、吹灰器入口管道压力变送器和吹灰器入口管道温度测点均与控制器之间连接有导线。
优选的，所述辅助蒸汽管道压力调节器远离蒸汽喷射器一侧连接有原辅助蒸汽管道，所述辅助蒸汽管道压力调节器与原辅助蒸汽管道之间连接有辅汽管道闸阀。
优选的，所述蒸汽喷射器与所述一抽蒸汽管道、吹灰器入口管道和原辅助蒸汽管道之间均连接有运输管道。
优选的，所述一抽蒸汽管道内部运输有蒸汽。
一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造方法，包括以下步骤：
S1、运用蒸汽喷射器的引射原理，用一抽蒸汽作为动力蒸汽，引射辅助蒸汽；
S2、在吹灰器入口管道上设有压力变送器和温度测点，当吹灰器所用吹灰蒸汽流量变大时，其入口压力值降低；
S3、压力变送器将压力变化情况反馈到控制器，之后控制器发出调节指令，使蒸汽喷射器电动控制杆向外移动，减小蒸汽喷射器的输出，使吹灰器用蒸汽流量回到正常值，压力恢复正常；反之，同样可实现自动调节；
S4、当蒸汽喷射器电动控制杆移动到上限，而吹灰器用蒸汽压力仍不能满足吹灰要求时，可增大一抽蒸汽管道上一抽管道闸阀和一抽管道压力调节器的开度，从而增大蒸汽喷射器的输出流量；当蒸汽喷射器电动控制杆开度过大、吹灰器入口压力过高时，本发明还可实现反向调节，将信号反馈到控制器，然后控制器发出调节指令，减小电动控制杆的开度，将吹灰器入口压力维持在稳定值；
当一抽蒸汽和辅助蒸汽的压力增大、吹灰器入口蒸汽流量也变化时，控制器的计算程序会根据一抽蒸汽、辅助蒸汽、吹灰器用蒸汽压力、流量和温度的变化趋势，进行自动分析及计算，从而给出调节指令；在一抽蒸汽管道压力调节器和蒸汽喷射器电动控制杆的联合协作下，保证吹灰器所用汽源的压力、温度和流量满足用户需求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、用一抽蒸汽引射辅助蒸汽，节省高品质屏过蒸汽的使用量，避免了高温高压的屏过蒸汽未做功就用于蒸汽吹灰，提高整个机组的经济性；
2、一抽蒸汽和辅助蒸汽的压力、温度适中，对于管道和阀门的要求较低，无任何安全隐患；
3、本系统在整个运行过程中可连续投入使用，无需切换，安全性高，运行周期长，可根据客户需求，自行调节蒸汽流量和压力、温度等参数；
4、蒸汽喷射器属无转动设备，维护量极低，节约维护费用和成本。
本发明在使用时对于管道和阀门的要求较低，无任何安全隐患，能够节省高品质屏过蒸汽的使用量，避免了高温高压的屏过蒸汽未做功就用于蒸汽吹灰，提高整个机组的经济性，且可根据客户需求，自行调节蒸汽流量和压力、温度等参数，安全性高，运行周期长，节约维护费用和成本。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置及方法的结构示意图。
图中：1一抽蒸汽管道、2一抽管道闸阀、3压力调节器、4蒸汽喷射器、5辅助蒸汽管道压力调节器、6辅汽管道闸阀、7原辅助蒸汽管道、8蒸汽喷射器电动控制杆、9吹灰器入口管道压力变送器、10吹灰器入口管道温度测点、11吹灰器入口管道闸阀、12吹灰器入口管道、13控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1，一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置，包括一抽蒸汽管道1，所述一抽蒸汽管道1依次连接有一抽管道闸阀2、一抽管道压力调节器3，所述压力调节器3的另一侧连接有蒸汽喷射器4，所述蒸汽喷射器4远离压力调节器3的一侧连接有吹灰器入口管道12，所述蒸汽喷射器4与吹灰器入口管道12之间依次连接有吹灰器入口管道压力变送器9、吹灰器入口管道温度测点10和吹灰器入口管道闸阀11，所述蒸汽喷射器4上的一侧安装有蒸汽喷射器电动控制杆8，所述蒸汽喷射器4上的另一侧安装有辅助蒸汽管道压力调节器5，所述压力调节器3、蒸汽喷射器4、蒸汽喷射器电动控制杆8、辅助蒸汽管道压力调节器5、吹灰器入口管道压力变送器9和吹灰器入口管道温度测点10均连接有控制器13，所述压力调节器3、蒸汽喷射器4、蒸汽喷射器电动控制杆8、辅助蒸汽管道压力调节器5、吹灰器入口管道压力变送器9和吹灰器入口管道温度测点10均与控制器13之间连接有导线，所述辅助蒸汽管道压力调节器5远离蒸汽喷射器4一侧连接有原辅助蒸汽管道7，所述辅助蒸汽管道压力调节器5与原辅助蒸汽管道7之间连接有辅汽管道闸阀6，所述蒸汽喷射器4与所述一抽蒸汽管道1、吹灰器入口管道12和原辅助蒸汽管道7之间均连接有运输管道，所述一抽蒸汽管道1内部运输有蒸汽；
一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造方法，包括以下步骤：
S1、运用蒸汽喷射器4的引射原理，用一抽蒸汽作为动力蒸汽，引射辅助蒸汽；
S2、在吹灰器入口管道上设有压力变送器9和温度测点10，当吹灰器所用吹灰蒸汽流量变大时，其入口压力值降低；
S3、压力变送器9将压力变化情况反馈到控制器13，之后控制器13发出调节指令，使蒸汽喷射器电动控制杆8向外移动，减小蒸汽喷射器4的输出，使吹灰器用蒸汽流量回到正常值，压力恢复正常；反之，同样可实现自动调节；
S4、当蒸汽喷射器4电动控制杆8移动到上限，而吹灰器用蒸汽压力仍不能满足吹灰要求时，可增大一抽蒸汽管道1上一抽管道闸阀2和一抽蒸汽管道1压力调节器3的开度，从而增大蒸汽喷射器的输出流量；当蒸汽喷射器电动控制杆8开度过大、吹灰器入口压力过高时，本发明还可实现反向调节，将信号反馈到控制器13，然后控制器13发出调节指令，减小电动控制杆8的开度，将吹灰器入口压力维持在稳定值；
当一抽蒸汽和辅助蒸汽的压力增大、吹灰器入口蒸汽流量也变化时，控制器13的计算程序会根据一抽蒸汽管道1、辅助蒸汽、吹灰器用蒸汽压力、流量和温度的变化趋势，进行自动分析及计算，从而给出调节指令；在一抽蒸汽管道1压力调节器3和蒸汽喷射器电动控制杆8的联合协作下，保证吹灰器所用汽源的压力、温度和流量满足用户需求；
需要强调的是，本发明中，喷射器的动力汽源和引射汽源，并不仅限于一抽汽源和辅助蒸汽，还包括电厂中其它可用汽源；
该发明运用蒸汽喷射器4的引射原理，用一抽蒸汽作为动力蒸汽，引射辅助蒸汽，经混合后的中等品位的蒸汽通入锅炉的吹灰器内，作为吹灰用蒸汽，节省高品质蒸汽的使用，提高锅炉发电效率；
其中，一定量的蒸汽喷射器出口混合蒸汽，其温度、压力、流量等参数，可以由等焓切换的原则来确定：
Y—压缩比，即喷射泵排出压力与吸入压力之比；
PK—喷射泵排汽压力；
PS—喷射泵吸汽压力；
ηd—为能量效率，反映气体在流动时动能与压力能转换过程中的能量损失情况；
—混合气体平均绝热指数，其值为
其中CpS为被抽汽体的定压比热容；CpT为动力蒸汽的定压比热容；CνS为被抽汽体的定压比热容；CνT为动力蒸汽的定压比热容；μ为引射系数；为混合气体进入混合室速度与混合气体临界速度之比由膨胀比决定。
在进行能量分析和经济性比较时，采用火用值法为依据，主要是运用热源火用值Ex进行比较。设有一恒温热源，温度为T，熵为S，热量Q可通过由T、T0组成的卡诺循环获得最大功Exq，同时热流Q中的一部分Qex放热给环境而变成Anq，即
Anq＝Qex＝-T0(S1-S2)＝T0(S2-S1)
因为
所以
式中，S1、S2分别为卡诺循环定温吸热过程起点、终点的熵值。由此得
将本发明应用于电厂中，以吹灰器所用蒸汽流量为1kg/s计算，按照火用值法计算其经济收益，以75％THA工况为例，屏过蒸汽比焓值为3024kJ/kg，一抽蒸汽的比焓值为3050kJ/kg，辅助蒸汽比焓值为2957kJ/kg，则用原屏过蒸汽作为吹灰汽源时，其火用值为
用本发明匹配的蒸汽作为吹灰用汽源，蒸汽引射系数按上述公式计算为1，则其火用值为
Exq混合＝0.5×(1610.95+1300.4)＝1455.68kJ/kg
用本发明匹配的蒸汽与用原屏过蒸汽作为吹灰用汽源，节省火用值为375.81kJ/kg，节省的火用值可用于发电，提高电厂的发电效率，节省能源损耗。
本发明实现的功能是：
用一抽蒸汽引射辅助蒸汽，得到适合吹灰器用蒸汽，节省了高品质屏过蒸汽的使用量，避免能量损失，同时由于一抽蒸汽、辅助蒸汽的压力、温度适中，得到的匹配蒸汽过热度高，因此对管道和阀门的要求较低，降低成本和维护量的同时，增加整个系统的安全性。本发明可根据用户需求自动调节吹灰汽源的压力、温度和流量，整个系统无转动设备，无需维护，安全运行周期长。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置，包括一抽蒸汽管道(1)，其特征在于，所述一抽蒸汽管道(1)依次连接有一抽管道闸阀(2)、一抽管道压力调节器(3)，所述压力调节器(3)的另一侧连接有蒸汽喷射器(4)，所述蒸汽喷射器(4)远离压力调节器(3)的一侧连接有吹灰器入口管道(12)，所述蒸汽喷射器(4)与吹灰器入口管道(12)之间依次连接有吹灰器入口管道压力变送器(9)、吹灰器入口管道温度测点(10)和吹灰器入口管道闸阀(11)，所述蒸汽喷射器(4)上的一侧安装有蒸汽喷射器电动控制杆(8)，所述蒸汽喷射器(4)上的另一侧安装有辅助蒸汽管道压力调节器(5)，所述压力调节器(3)、蒸汽喷射器(4)、蒸汽喷射器电动控制杆(8)、辅助蒸汽管道压力调节器(5)、吹灰器入口管道压力变送器(9)和吹灰器入口管道温度测点(10)均连接有控制器(13)。
2.根据权利要求1所述的一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置，其特征在于，所述压力调节器(3)、蒸汽喷射器(4)、蒸汽喷射器电动控制杆(8)、辅助蒸汽管道压力调节器(5)、吹灰器入口管道压力变送器(9)和吹灰器入口管道温度测点(10)均与控制器(13)之间连接有导线。
3.根据权利要求1所述的一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置，其特征在于，所述辅助蒸汽管道压力调节器(5)远离蒸汽喷射器(4)一侧连接有原辅助蒸汽管道(7)，所述辅助蒸汽管道压力调节器(5)与原辅助蒸汽管道(7)之间连接有辅汽管道闸阀(6)。
4.根据权利要求3所述的一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置，其特征在于，所述蒸汽喷射器(4)与所述一抽蒸汽管道(1)、吹灰器入口管道(12)和原辅助蒸汽管道(7)之间均连接有运输管道。
5.根据权利要求1所述的一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造装置，其特征在于，所述一抽蒸汽管道(1)内部运输有蒸汽。
6.一种智能调节锅炉吹扫新汽源的改造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、运用蒸汽喷射器(4)的引射原理，用一抽蒸汽作为动力蒸汽，引射辅助蒸汽；
S2、在吹灰器入口管道上设有压力变送器(9)和温度测点(10)，当吹灰器所用吹灰蒸汽流量变大时，其入口压力值降低；
S3、压力变送器(9)将压力变化情况反馈到控制器(13)，之后控制器(13)发出调节指令，使蒸汽喷射器电动控制杆(8)向外移动，减小蒸汽喷射器(4)的输出，使吹灰器用蒸汽流量回到正常值，压力恢复正常；反之，同样可实现自动调节；
S4、当蒸汽喷射器(4)电动控制杆(8)移动到上限，而吹灰器用蒸汽压力仍不能满足吹灰要求时，可增大一抽蒸汽管道(1)上一抽管道闸阀(2)和一抽蒸汽管道(1)压力调节器(3)的开度，从而增大蒸汽喷射器的输出流量；当蒸汽喷射器电动控制杆(8)开度过大、吹灰器入口压力过高时，本发明还可实现反向调节，将信号反馈到控制器(13)，然后控制器(13)发出调节指令，减小电动控制杆(8)的开度，将吹灰器入口压力维持在稳定值；
当一抽蒸汽和辅助蒸汽的压力增大、吹灰器入口蒸汽流量也变化时，控制器(13)的计算程序会根据一抽蒸汽、辅助蒸汽、吹灰器用蒸汽压力、流量和温度的变化趋势，进行自动分析及计算，从而给出调节指令；在一抽蒸汽管道(1)压力调节器(3)和蒸汽喷射器电动控制杆(8)的联合协作下，保证吹灰器所用汽源的压力、温度和流量满足用户需求。
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Address after: Room a2-3063, 58 Fumin Branch Road, Hengsha Township, Chongming District, Shanghai, 201914 (Shanghai Hengtai Economic Development Zone)

Applicant after: Shanghai Jingchen Electric Power Technology Center

Address before: Room 2093, building 1, 605 Antai Road, Situan Town, Fengxian District, Shanghai

Applicant before: Shanghai Zhouhong Electric Power Engineering Technology Center

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Effective date of registration: 20220922

Address after: 201419 Building 8, No. 251, Liantang Road, Xinghuo Development Zone, Fengxian District, Shanghai

Applicant after: Shanghai Wenmai Power Technology Co.,Ltd.

Address before: Room a2-3063, 58 Fumin Branch Road, Hengsha Township, Chongming District, Shanghai, 201914 (Shanghai Hengtai Economic Development Zone)

Applicant before: Shanghai Jingchen Electric Power Technology Center