CN110580062B - 一种湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于火力发电领域，公开了一种湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，所述的捞渣机中所用的水为脱硫废水；所述的方法具体为：步骤1：获取捞渣机中的炉渣代入热Qb、炉膛辐射热Qr、炉渣热损Qw、捞渣机的槽体的散热热损Qs；步骤2：根据热量守恒原则，根据炉渣代入热Qb、炉膛辐射热Qr、炉渣热损Qw、捞渣机的槽体的散热热损Qs计算捞渣机中的水蒸发所吸收的热量Qe；步骤3：根据水蒸发所吸收的热量Qe计算蒸发的水量M；步骤4：根据步骤3计算得到的蒸发的水量M计算需要向捞渣机中补充的脱硫废水的量M1。该方法基于热量守恒的原则，能精确的控制捞渣机的壳体内的水位平衡，无需进行频繁的补水阀门的开关，并且保证了脱硫废水系统的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电领域，特别是一种湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法。
背景技术
单独的捞渣机设备仅具有除渣功能。近年来，随着科技发展，逐步深度挖掘设备潜力，经过技术分析论证，捞渣机内的炉渣废热完全可作为脱硫废水蒸发热源，即将捞渣机当作脱硫废水的蒸发结晶器。
原捞渣机补水是依靠电动门或调节门，根据雷达液位测量值进行调节控制，存在水位波动大、阀门快关频繁的问题，不利于捞渣机的安全稳定运行。尤其是当脱硫废水排入捞渣机后，过量或欠调方式，都会引发脱硫废水系统的不稳定运行。
申请人中国神华能源股份有限公司等于2018年提出了一项发明专利申请CN201810664443.9，其公开了一种捞渣机，其中，所述捞渣机包括：捞渣池；主供水管路，其设置有链条冲洗水管路、手动门持续补水管、电动门补水管路以及电动门紧急补水管路；集水池；捞渣机紧急补水管路；其中，所述捞渣机设置为：随着所述捞渣池液位下降，依次开启所述电动门补水管路、所述电动门紧急补水管路和所述捞渣机紧急补水管路，该方案如果用于脱硫废水注入捞渣机的工况，其极易引起系统运行的稳定性降低的问题。
申请人大唐贵州发耳发电有限公司于2017年提出了一项发明专利申请CN201710416670.5，其公开了一种脱硫废水回收利用装置，包括废水池、管道、法兰、阀门、水泵以及捞渣机，废水池、水泵以及捞渣机依次通过管道连接，在管道上设有法兰以及阀门。由于脱硫废水含盐量较高，脱硫废水的排放会直接造成土壤和水体理化性质的改变，破坏土壤生态、影响水生生物以及地表和地下水源，用脱硫废水来补水捞渣机船体水位运行，减少循环水的补水量，节省水资源。
其在说明书第19段记载：湿排渣水处理系统车运渣带走的水约占总渣量的25-30％，根据经验及初步估算，在1台600MW机组零溢流时，补水量在15-30t/h之间便可达到水量平衡和热量平衡。
其仅仅是通过估算来进行水量和热量平衡的控制。
在实际应用中，如何去精确控制热量平衡，是保证整个捞渣机系统平稳运行的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，该方法基于热量守恒的原则，能精确的控制捞渣机的壳体内的水位平衡，无需进行频繁的补水阀门的开关，并且保证了脱硫废水系统的稳定。
本发明提供的技术方案为：一种湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，所述的捞渣机中所用的水为脱硫废水；所述的方法具体为：
步骤1：获取捞渣机中的炉渣代入热Qb、炉膛辐射热Qr、炉渣热损Qw、捞渣机的槽体的散热热损Qs；
步骤2：根据热量守恒原则，根据炉渣代入热Qb、炉膛辐射热Qr、炉渣热损Qw、捞渣机的槽体的散热热损Qs计算捞渣机中的水蒸发所吸收的热量Qe；
步骤3：根据水蒸发所吸收的热量Qe计算蒸发的水量M；
步骤4：根据步骤3计算得到的蒸发的水量M计算需要向捞渣机中补充的脱硫废水的量M1。
在上述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法中，所述的炉渣代入热的计算公式为：Qb＝GZ×CZ×(Tz-T1)；
其中，GZ为锅炉排渣量，CZ为炉渣的平均比热，Tz为炉渣平均温度，T1为捞渣机的槽体内渣水温度。
在上述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法中，所述的炉膛辐射热的计算公式为：Qr＝Ft×C0×φ12×ε1×ε2×(tb-T1)；
其中，Ft为锅炉排渣口面积；C0为黑体辐射系数；φ12为角系数；ε1为炉膛排渣口的黑度；ε2为槽体内水的黑度；tb为锅炉炉膛排渣口区域温度；T1为捞渣机槽体内渣水温度。
在上述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法中，所述的炉渣热损的计算公式为：Qw＝q×Cp×(T1-T0)；
其中，q为炉渣带水量；Cp为水的比热容；T1为捞渣机槽体内渣水温度；T0为进入槽体的净补给水温度。净补给水是指脱硫废水。
在上述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法中，所述的捞渣机的槽体的散热热损的计算公式为：Qs＝2(ac+an)×L×h×(ts-ta)；
其中，ac为槽体的对流传热系数；an为槽体的辐射传热系数；L为槽体的长度；h为槽体的高度；ts为槽体的壁温；ta为环境温度。
在上述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法中，所述的捞渣机包括壳体、用于检测壳体内液位高度的液位计、用于向壳体内补充脱硫废水的补水管，所述的补水管上设有控制阀；
所述的方法还包括：步骤5：根据最近两次液位计检测的数据计算水量变化值M2，并根据步骤4计算得到的向捞渣机中补充的脱硫废水的量M1，根据M1和M2调整控制阀的开度。
在上述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法中，按照预设的时间周期重复进行步骤5。
在上述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法中，所述的捞渣机还包括设置在壳体上方的落渣口、通过链条带动的刮板单元、设置在壳体外侧用于接收刮板单元输出的固体的渣仓。
本发明在采用上述技术方案后，其具有的有益效果为：
本发明重点解决捞渣机水位调节的稳定性和快速性。从捞渣机功能需求及工作原理，分析并构建出捞渣机内部热量的平衡关系，通过外接锅炉负荷、炉渣量和渣温、外界环境温度、等条件，计算出补入水量，该水量作为PID调节控制系统的前馈信号。
进一步的，可以结合该数据与雷达测量数据的△差值作为反馈信号，精准调节控制补水量，实现捞渣机无溢流的水位平衡。
附图说明
图1是本发明实施例1的主视图；
图2是本发明实施例1的流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1：
参考图1，在阐述本实施例的方法前，先描述捞渣机的结构，具体如下：
捞渣机包括壳体1、用于检测壳体1内液位高度的液位计2、用于向壳体1内补充脱硫废水的补水管3、设置在壳体1上方的落渣口4、通过链条带动的刮板单元5、设置在壳体1外侧用于接收刮板单元5输出的固体的渣仓6，所述的补水管3上设有控制阀7；刮板单元5延伸到壳体1的底部，用于将壳体1内的固体输送到渣仓6内。
需要说明的是，刮板单元5是本领域常用的，通过链条带动，链条上设置多个刮板。
本捞渣机可以视作脱硫废水的结晶器，是对于炉渣热量利用的一种环保、节能的利用方式。
在本实施例中，液位计2可以是本领域各种常用的液位计2，如雷达式、浮球式等，对此本实施例不过多限制。捞渣机的壳体1、刮板单元5、渣仓6均可以采购本领域成型的设备。
由于本设备是采用脱硫废水作为冷却炉渣的吸热材料，所以本设备优选都采用抗腐蚀材料制作。
参考图2，本实施例的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法具体为：
步骤1：获取捞渣机中的炉渣代入热Qb、炉膛辐射热Qr、炉渣热损Qw、捞渣机的槽体的散热热损Qs；
炉渣代入热的计算公式为：Qb＝GZ×CZ×(Tz-T1)；
其中，GZ为锅炉排渣量，CZ为炉渣的平均比热，Tz为炉渣平均温度，T1为捞渣机的槽体内渣水温度；
炉膛辐射热的计算公式为：Qr＝Ft×C0×φ12×ε1×ε2×(tb-T1)；
其中，Ft为锅炉排渣口面积；C0为黑体辐射系数；φ12为角系数；ε1为炉膛排渣口的黑度；ε2为槽体内水的黑度；tb为锅炉炉膛排渣口区域温度；T1为捞渣机槽体内渣水温度；
炉渣热损的计算公式为：Qw＝q×Cp×(T1-T0)；
其中，q为炉渣带水量；Cp为水的比热容；T1为捞渣机槽体内渣水温度；T0为进入槽体的净补给水温度；
捞渣机的槽体的散热热损的计算公式为：Qs＝2(ac+an)×L×h×(ts-ta)；
其中，ac为槽体的对流传热系数；an为槽体的辐射传热系数；L为槽体的长度；h为槽体的高度；ts为槽体的壁温；ta为环境温度；
步骤2：根据热量守恒原则，根据炉渣代入热Qb、炉膛辐射热Qr、炉渣热损Qw、捞渣机的槽体的散热热损Qs计算捞渣机中的水蒸发所吸收的热量Qe；
步骤3：根据水蒸发所吸收的热量Qe计算蒸发的水量M；
步骤4：根据步骤3计算得到的蒸发的水量M计算需要向捞渣机中补充的脱硫废水的量M1。
步骤5：根据最近两次液位计检测的数据计算水量变化值M2，并根据步骤4计算得到的向捞渣机中补充的脱硫废水的量M1，根据M1和M2调整控制阀的开度。
步骤6：按照预设的时间周期重复进行步骤5，当然如果涉及到工况的变化，则步骤1-4也应当重新进行，本步骤6是指在工况不变的情况下可重复步骤5，若工况发生明显变化，则应当进行步骤1-6。
实施例2
下面结合具体的实例进行详细说明：
本实例所涉及的锅炉的参数为：上海锅炉厂，60万MW锅炉；
根据能量守恒定律：输入热＝输出热。
输入热：炉渣代入热、炉膛的辐射热(系统摩擦热不计)。
输出热：水蒸发吸热、炉渣损热和散热损热。
具体参考表1-5。
1.1炉渣代入热
表1炉渣代入热计算参数表
基于表1，炉渣代入热Qb＝GZ×CZ×(Tz-T1)＝1141221.36(W)；
1.2炉膛辐射热
表2炉膛辐射热计算参数表
基于表2，炉膛辐射热Qr＝Ft×C0×φ12×ε1×ε2×(tb-T1)＝30573(w)；
1.3水蒸发吸热
表3水蒸发吸热计算参数表
基于表3，水蒸发吸热Qe＝1000×M×Cv＝2358000.6M(w)
1.4炉渣损热
表3炉渣损热计算参数表
基于表4，炉渣损热Qw＝q×Cp×(t1-t0)＝60870(w)；
1.5散热损热
表3散热损热计算参数表
基于表5，散热损热Qs＝2(ac+an)×L×h×(ts-ta)＝17398.3(w)。
根据热量守恒定律求解得出M＝0.4637Kg/s＝1.667t/h
同理，低负荷状态下求解得出M＝0.752t/h。
从传热学计算结果总结如下：
低负荷消纳水量0.752+1.05＝1.802t/h；
高负荷消纳水量1.667+1.5＝3.167t/h；
需要说明的是：70-100％为高负荷，50-70％为中负荷，50％以下为低负荷。
实施例3
基于实施例2的统计和计算结果，并结合捞渣机自带液位计，就可以更为准确的控制控制阀的开度。
以一个例子说明：当前工况为高负荷状态。
如果液位计的测试周期为10min一次，则在第0min，测试得到的液位为h1；在第10min，测试得到的液位为h2；
如果实施例2的计算结果绝对准确，则无论在什么时间，捞渣机的壳体内的液位都是可控的，不变的。
但是，计算和实际值总有偏差，基于实施例2的计算结果，偏差可以控制在液位波动50mm以内。
为了避免偏差累计导致的系统整体故障的出现，在此需要计算h1和h2之间的水量变化值M2；假设在10min内水位降低，水量变化值M2为-0.01t。
而根据实施例2计算10min捞渣机中补充的脱硫废水的量M1＝3.167/6＝0.528t。
根据M1和M2，计算可得，在接下来10min内，调整控制阀开度，使其流量达到3.228t/h。
通过不断循环实施本实施例的方法，使控制阀的开度控制更为精准可控。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，其特征在于：所述的捞渣机中所用的水为脱硫废水；所述的方法具体为：
步骤1：获取捞渣机中的炉渣代入热Qb、炉膛辐射热Qr、炉渣热损Qw、捞渣机的槽体的散热热损Qs；
步骤2：根据热量守恒原则，根据炉渣代入热Qb、炉膛辐射热Qr、炉渣热损Qw、捞渣机的槽体的散热热损Qs计算捞渣机中的水蒸发所吸收的热量Qe；
步骤3：根据水蒸发所吸收的热量Qe计算蒸发的水量M；
步骤4：根据步骤3计算得到的蒸发的水量M计算需要向捞渣机中补充的脱硫废水的量M1；
所述的捞渣机包括壳体、用于检测壳体内液位高度的液位计、用于向壳体内补充脱硫废水的补水管，所述的补水管上设有控制阀；
所述的方法还包括：步骤5：根据最近两次液位计检测的数据计算水量变化值M2，并根据步骤4计算得到的向捞渣机中补充的脱硫废水的量M1，根据M1和M2调整控制阀的开度。
2.根据权利要求1所述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，其特征在于：所述的炉渣代入热的计算公式为：Qb =GZ×CZ×（Tz- T1）；
其中，GZ 为锅炉排渣量，CZ为炉渣的平均比热，Tz为炉渣平均温度，T1为捞渣机的槽体内渣水温度。
3.根据权利要求1所述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，其特征在于：所述的炉膛辐射热的计算公式为：Qr=Ft×C0×φ12×ε1×ε2×(tb- T1)；
其中，Ft为锅炉排渣口面积；C0为黑体辐射系数；φ12为角系数；ε1为炉膛排渣口的黑度；ε2为槽体内水的黑度；tb为锅炉炉膛排渣口区域温度；T1为捞渣机槽体内渣水温度。
4.根据权利要求1所述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，其特征在于：所述的炉渣热损的计算公式为：Qw=q×Cp×(T1-T0）；
其中，q为炉渣带水量；Cp为水的比热容；T1为捞渣机槽体内渣水温度；T0为进入槽体的净补给水温度。
5.根据权利要求1所述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，其特征在于：所述的捞渣机的槽体的散热热损的计算公式为：Qs=2（ac+ an）×L×h×(ts-ta）；
其中，ac为槽体的对流传热系数；an为槽体的辐射传热系数；L为槽体的长度；h为槽体的高度；ts为槽体的壁温；ta为环境温度。
6.根据权利要求1所述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，其特征在于：按照预设的时间周期重复进行步骤5。
7.根据权利要求1所述的湿式刮板捞渣机水位平衡控制方法，其特征在于：所述的捞渣机还包括设置在壳体上方的落渣口、通过链条带动的刮板单元、设置在壳体外侧用于接收刮板单元输出的固体的渣仓。
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|---|
| 刮板捞渣机的设计计算;张志华;《水利电力机械》;19911231(第04期);第19页 * |
| 锅炉除渣设备的设计计算;何佩敖;《电站系统工程》;19940122(第01期);第8-9页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110580062A (zh) | 2019-12-17 |
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