CN111337089B - 用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置与方法。用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置，包括：压力检测组件，压力检测组件包括第一压力检测组件和第二压力检测组件，压力检测组件设置在高温清洗风支管的内部，且第一压力检测组件位于高温清洗风支管弯头外侧，第二压力检测组件位于高温清洗风支管弯头内侧；风量检测组件，风量检测组件与压力检测组件相连，以获取高温清洗风支管弯头外侧压力与高温清洗风支管弯头内侧压力的压差，并根据压差计算得到一次风流量。本发明的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置可以准确地测量出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

Description

用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置与方法

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域，特别涉及一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置与方法。

背景技术

随着火电厂超低排放改造的推进，越来越多的电厂出现了过量喷氨及过量喷氨所带来的硫酸氢铵堵塞问题，造成回转式空气预热器堵塞和阻力增大，影响机组安全稳定运行，并且增大了三大风机功耗，对火电厂节能减排十分不利。

为了降低空气预热器由于硫酸氢铵粘结堵塞所带来的危害，采用热力方法，将局部的换热元件进行周期性升温加热，达到硫酸氢铵的升华点，实现空气预热器转子元件的粘结物质分解，并且在热风吹扫作用下剥离脱落，从而达到减轻或者清除空气预热器换热元件上硫酸氢铵的危害。所采用的技术路线为分为风机强制二次风循环法和热一次风自平衡法，由于前者需要设置耐高温、耐磨损的风机，并且需要配置动力电源和风机基础等，投资较高，系统可靠性较差，在工程推广应用中受到了限制；后者利用高压头的热一次风作为驱动热源，在满足一、二风压头差的动力推动下，将部分热一次风从空气预热器冷段引入，通过对局部的换热元件进行加热和高速冲刷，分解换热元件上粘结的硫酸氢铵，该技术路线简单可靠，投资低，具有非常良好的推广价值。

然而，一次风作为制粉系统的用风，设计裕量通常不太大，为了防止该热风清洗中分流过多的热一次风，影响一次风机、制粉系统和燃烧系统的正常运行，需要在热风清洗系统中设置一次风测量装置，用来监控一次风量的大小，并且利用一次风量来反馈空气预热器的堵塞情况。

由于新设置的热风清洗系统直管段较短，并且热风道形状变化差异大，安装传统的差压式测量方式难于准确地测量风量，风道内的流场变化较大，从而导致现有技术方案测量误差较大，不能正确反映管道内的流速，无法给运行人员提供实时地、准确地风量指导。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置。该装置可以准确地测量出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

本发明的第二个目的在于提出一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量方法。

本发明的第三个目的在于提出一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算方法。

本发明的第四个目的在于提出一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算装置。

为了实现上述目的，本发明的第一方面公开了一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置，包括：压力检测组件，所述压力检测组件包括第一压力检测组件和第二压力检测组件，所述压力检测组件设置在高温清洗风支管的内部，且所述第一压力检测组件位于所述高温清洗风支管弯头外侧，所述第二压力检测组件位于所述高温清洗风支管弯头内侧；风量检测组件，所述风量检测组件与所述压力检测组件相连，以获取所述高温清洗风支管弯头外侧压力与所述高温清洗风支管弯头内侧压力的压差，并根据所述压差计算得到一次风流量。

根据本发明的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置，可以准确地测量出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

进一步地，所述风量检测组件通过如下公式得到所述一次风流量，所述公式为：

m＝ρvA；

其中，k为流量系数、ΔP为测压式测量装置检测出的压差，Pa、ρ为测量元件部位的空气密度，kg/m³、A为测量截面的面积，m²、v为流速，m/s、m为一次风流量，kg/s。

进一步地，还包括：电流检测组件，以检测一次风机电机的电流；风量计算组件，所述风量计算组件与所述电流检测组件相连，以根据一次风机电机的电流和一次风机电机的电流变化量计算清洗风量。

进一步地，还包括：提示组件，所述提示组件分别与所述风量检测组件和所述风量计算组件相连，以根据一次风量和清洗风量的差值进行提示。

本发明的第二方面公开了一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量方法，包括：获取所述高温清洗风支管弯头外侧压力与所述高温清洗风支管弯头内侧压力；根据所述高温清洗风支管弯头外侧压力与所述高温清洗风支管弯头内侧压力的压差，得到一次风流量。

根据本发明的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量方法，可以准确地测量出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

进一步地，所述风量检测组件通过如下公式得到所述一次风流量，所述公式为：

m＝ρvA；

其中，k为流量系数、ΔP为测压式测量装置检测出的压差，Pa、ρ为测量元件部位的空气密度，kg/m³、A为测量截面的面积，m²、v为流速，m/s、m为一次风流量，kg/s。

进一步地，还包括：检测一次风机电机的电流；根据一次风机电机的电流和一次风机电机的电流变化量计算清洗风量。

进一步地，还包括：根据一次风量和清洗风量的差值进行提示。

本发明的第三方面公开了一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算方法，包括：检测一次风机电机的电流；根据锅炉总风流量、送风流量和一次风流量之间的关系，得到一次风量变化量；根据所述一次风机电机的电流和所述一次风量变化量计算得到所述一次风流量。

根据本发明的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算方法，可以准确地计算出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

进一步地，所述一次风量变化量是通过如下公式得到的，所述公式为：

其中，所述m₀为所述锅炉总风流量，所述m₁为所述一次风流量，所述m₂为送风流量，所述I为所述一次风机电机的电流。

进一步地，通过如下公式计算得到所述一次风流量，所述公式为：

本发明的第四方面公开了一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算装置，包括：检测单元，用于检测一次风机电机的电流；计算模块，用于根据锅炉总风流量、送风流量和一次风流量之间的关系，得到一次风量变化量，并根据所述一次风机电机的电流和所述一次风量变化量计算得到所述一次风流量。

根据本发明的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算装置，可以准确地计算出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

进一步地，所述一次风量变化量是通过如下公式得到的，所述公式为：

其中，所述m₀为所述锅炉总风流量，所述m₁为所述一次风流量，所述m₂为送风流量，所述I为所述一次风机电机的电流。

进一步地，通过如下公式计算得到所述一次风流量，所述公式为：

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述的或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置的结构框图；

图2是本发明实施例中锅炉烟风系统的示意图；

图3是本发明实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置的安装示意图；

图4是本发明一个实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例所述的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置与方法。

图1是根据本发明一个实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置的结构框图。如图1所示，根据本发明一个实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置100，包括：压力检测组件110和风量检测组件120。

其中，压力检测组件110包括第一压力检测组件111和第二压力检测组件112，所述压力检测组件110设置在高温清洗风支管的内部，且第一压力检测组件111位于所述高温清洗风支管弯头外侧，所述第二压力检测组件112位于所述高温清洗风支管弯头内侧；风量检测组件120与所述压力检测组件110相连，以获取所述高温清洗风支管弯头外侧压力与所述高温清洗风支管弯头内侧压力的压差，并根据所述压差计算得到一次风流量。

具体来说，所述风量检测组件120通过如下公式得到所述一次风流量，所述公式为：

m＝ρvA (2)；

其中，k为流量系数、ΔP为测压式测量装置检测出的压差，Pa、ρ为测量元件部位的空气密度，kg/m³、A为测量截面的面积，m²、v为流速，m/s、m为一次风流量，kg/s。

测量装置(即：用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置)安装在清洗风道的弯头部位，利用清洗风道上的风道弯头测量热一次风量，热一次风流量测量弯头时，由于流动离心力的作用，在外头的内外部由于流动速度存在差异，产生压力差，由于该压力差与弯头内的流动平均速度之间存在一定的函数关系，通过测量弯头内外部的压力差，从而测量热一次风量。

由于锅炉总风量m₀为送风量m₂和一次风量m₁之和，而送风量分别在空气预热器出口的热二次风道上布置风量测量装置，测量得到实时的送风量；一次风量通过检测磨煤机入口混合热一次风流量，累计各台磨煤机的热一次风量之和得到一次风总量，即：

m₀＝m₁+m₂(3)；

对于风机，其轴功率与风机的体积流量和全压之积成正比，而风机电机的功率与风机轴功率密切相关，具体关系如下：

其中：P为风机的全压升，Pa；Q为风机的体积流量，m³/s；η₀为风机的全压效率，％；η_m为风机传动装置效率，％；η_e为电机轴效率，％；U为电动机电压，V；I为电动机的线电流，A；

为电动机的功率因子。

对于公式(4)，两边先进行取对数计算，然后全微分求解可以得到：

对于大型燃煤锅炉所配置的引风机、送风机和一次风机而言，风机在运行过程中，影响风机轴功率的上述相关变量在风机运行工况点发生较小波动时，电机的电压U、功率因子

和电机轴效率η_e发生微小变动或者不变，风机的全压效率η₀和风机传动效率η_m发生微小变动或者不变，因此，公式(5)可以简化为：

本发明将少量热一次风分流，引入到空气预热器冷端设置的小扇形分区中，用于冲刷清洗空气预热器转子换热元件，清洗后的热一次风进入热二次风风中，混合后的热二次风通过锅炉燃烧器进入炉膛，为了保证运行中对原有制粉系统和燃烧系统的影响最小，要求空气预热器防堵清洗风系统投入运行时，磨煤机入口的热一次风母管风压保持不变，因此，对于一次风机而言，空气预热器防堵清洗风系统投入前后的风机全压保持不变或者发生微小变动，对于公式(6)可以简化为：

对于热一次风，工况变化前后的温度基本保持不变，热风密度可认为常量，由此可以得到热一次风量变化量：

因此，通过检测一次风机电机的电流相对变化值和热一次风流量，可以间接地计算出用于空气预热器防堵清洗的热一次风流量，也即：

通过设置的弯头流量计直接测量和简化推导公司间接测量热一次风流量，可以更加直观地实现对新增设的空气预热器热一次风清洗系统风量的实时检测和标定修正，进而，提升测量系统的可靠性和准确性。

结合图2和图3所示，其中，1为一次风机；2为回转式空气预热器；3为空预器出口热一次风母管；4为清洗风流量测量装置；5为高温清洗风支管；6为降温降压后的清洗风支管；7为制粉一次风流量测量装置；8为制粉一次风支管；9为制粉装置；10为送风机；11为空预器出口热二次风母管；12为热二次风流量测量装置；13为燃烧二次风母管；14为主燃烧器；15为燃尽风燃烧器；16为除尘装置；17为引风机；18为风量测量截面；19为负压侧取样点；20为正压侧取样点。

空气经过一次风机1和送风机10增压后通过回转式空气预热器2，从空预器出口热一次风母管3上接出一路高温清洗风支管5，在热一次风进入制粉一次风支管8上设置有制粉一次风流量测量装置7，在高温清洗风支管5上设置有清洗风流量测量装置4，制粉一次风流量测量装置7测出的风量为m₁ kg/s；在空预器出口热二次风母管11上设置有热二次风流量测量装置12，可以检测送入锅炉燃烧二次风母管13中的风量，其数值为m₂ kg/s，进入炉膛主燃烧器14和燃尽风燃烧器15的总风量为(m₁+m₂)kg/s。

SCR脱硝反应器出口的烟气进入回转式空气预热器2，将热量交换给一次风和送风后，降低温度后的烟气依次经过除尘装置16和引风机17，再进入尾部的烟气净化装置。从空预器出口热一次风母管3上分流的部分热一次风经过设置的小扇形分区进入空气预热器冷端，局部加热空气预热器换热元件，提升金属温度后实现对其表面硫酸氢铵的分解和冲刷，从而实现在线清洗空气预热器转子的目的。清洗风经过空气预热器后通过降温降压后的清洗风支管6与空预器出口热二次风母管11汇合，进入热二次风流量测量装置12。

在本发明的一个实施例中，用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置，其特征在于，还包括：电流检测组件，以检测一次风机电机的电流；风量计算组件，所述风量计算组件与所述电流检测组件相连，以根据一次风机电机的电流和一次风机电机的电流变化量计算清洗风量。具体来说，运行中通过设置的清洗风流量测量装置4可以实时地测量出清洗风流量，并且根据一次风机电机的电流变化ΔI和原电流I的变化，通过计算公式m₁*ΔI/I可以间接计算出清洗风流量，计算风量与测量风量之间进行对比，实现风量的自动标定，从而达到对防堵清洗风系统热一次风流量的实时监控和评估，即：还可包括：提示组件，所述提示组件分别与所述风量检测组件和所述风量计算组件相连，以根据一次风量和清洗风量的差值进行提示。进而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

通过本发明的实施例，(1)可以充分利用有限的烟道布置空间，采用弯头测量风量，直观地显示空气预热器防堵清洗系统的热一次风流量，简化了风量测量系统的布置形式，节省成本；(2)利用锅炉总风量和送风量的测量值以及一次风机电机电流的变化，计算出一次风机出口风量的变化，从而间接测量出用于空气预热器防堵清洗系统的热一次风流量；(3)根据系统上布置的风量测量装置的直接测量和物理数学方程推导出理论计算公式的间接测量，可以实时进行空气预热器防堵清系统的热一次风流量的对比和标定，提高风量测量的可靠性和准确性；(4)解决了锅炉改造后新增加系统风量测量的技术问题；(5)对评估空气预热器防堵清洗系统的效果和论证对锅炉整体系统的影响提供了技术捷径。

根据本发明实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置，可以准确地测量出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

如图4所示，本发明的实施例公开了一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量方法，包括：

S401：获取所述高温清洗风支管弯头外侧压力与所述高温清洗风支管弯头内侧压力；

S402：根据所述高温清洗风支管弯头外侧压力与所述高温清洗风支管弯头内侧压力的压差，得到一次风流量。

进一步地，所述风量检测组件通过如下公式得到所述一次风流量，所述公式为：

m＝ρvA；

其中，k为流量系数、ΔP为测压式测量装置检测出的压差，Pa、ρ为测量元件部位的空气密度，kg/m³、A为测量截面的面积，m²、v为流速，m/s、m为一次风流量，kg/s。

进一步地，还包括：检测一次风机电机的电流；根据一次风机电机的电流和一次风机电机的电流变化量计算清洗风量。

进一步地，还包括：根据一次风量和清洗风量的差值进行提示。

根据本发明实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量方法，可以准确地测量出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

需要说明的是，本发明实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量方法的具体实现方式与本发明实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置的具体实现方式类似，具体请参见装置部分的描述，此处不做赘述。

进一步地，本发明的实施例还公开了一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算方法，包括：检测一次风机电机的电流；根据锅炉总风流量、送风流量和一次风流量之间的关系，得到一次风量变化量；根据所述一次风机电机的电流和所述一次风量变化量计算得到所述一次风流量。

根据本发明的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算方法，可以准确地计算出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

进一步地，所述一次风量变化量是通过如下公式得到的，所述公式为：

其中，所述m₀为所述锅炉总风流量，所述m₁为所述一次风流量，所述m₂为送风流量，所述I为所述一次风机电机的电流。

进一步地，通过如下公式计算得到所述一次风流量，所述公式为：

此外，本发明的实施例还公开了一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算装置，包括：检测单元，用于检测一次风机电机的电流；计算模块，用于根据锅炉总风流量、送风流量和一次风流量之间的关系，得到一次风量变化量，并根据所述一次风机电机的电流和所述一次风量变化量计算得到所述一次风流量。

根据本发明的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算装置，可以准确地计算出一次风量，从而提升烟风系统运行的可靠性和经济性。

进一步地，所述一次风量变化量是通过如下公式得到的，所述公式为：

其中，所述m₀为所述锅炉总风流量，所述m₁为所述一次风流量，所述m₂为送风流量，所述I为所述一次风机电机的电流。

进一步地，通过如下公式计算得到所述一次风流量，所述公式为：

需要说明的是，本发明实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算装置的具体实现方式与本发明实施例的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置，其特征在于，包括：

压力检测组件，所述压力检测组件包括第一压力检测组件和第二压力检测组件，所述压力检测组件设置在高温清洗风支管的内部，且所述第一压力检测组件位于所述高温清洗风支管弯头外侧，所述第二压力检测组件位于所述高温清洗风支管弯头内侧；

风量检测组件，所述风量检测组件与所述压力检测组件相连，以获取所述高温清洗风支管弯头外侧压力与所述高温清洗风支管弯头内侧压力的压差，并根据所述压差计算得到一次风流量；

电流检测组件，以检测一次风机电机的电流；

风量计算组件，所述风量计算组件与所述电流检测组件相连，计算清洗风量：

计算得到一次风量变化量；根据所述一次风机电机的电流和所述一次风量变化量得到所述一次风流量；

所述一次风量变化量是通过如下公式得到的，所述公式为：

其中，所述m₀为锅炉总风流量，所述m₁为所述一次风流量，所述m₂为送风流量，所述I为所述一次风机电机的电流；其中dm₁为一次风流量极小变化量；dI为一次风机电机的极小电流变化量；

通过如下公式计算得到所述一次风流量，所述公式为：

其中Δm₁为用于空气预热器防堵清洗的一次风流量变化量；ΔI为一次风机电机的电流变化量。

2.根据权利要求1所述的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置，其特征在于，所述风量检测组件通过如下公式得到所述一次风流量，所述公式为：

m＝ρvA；

其中，k为流量系数、ΔP为测压式测量装置检测出的压差，Pa、ρ为测量元件部位的空气密度，kg/m³、A为测量截面的面积，m²、v为流速，m/s、m为一次风流量，kg/s。

3.根据权利要求1所述的用于空气预热器防堵清洗的一次风流量测量装置，其特征在于，还包括：

提示组件，所述提示组件分别与所述风量检测组件和所述风量计算组件相连，以根据一次风量和清洗风量的差值进行提示。

4.一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算方法，其特征在于，包括：

检测一次风机电机的电流；

计算得到一次风量变化量；

所述一次风量变化量是通过如下公式得到的，所述公式为：

其中，所述m₀为锅炉总风流量，所述m₁为所述一次风流量，所述m₂为送风流量，所述I为所述一次风机电机的电流；其中dm₁为一次风流量极小变化量；dI为一次风机电机的极小电流变化量；

根据所述一次风机电机的电流和所述一次风量变化量得到所述一次风流量；通过如下公式计算得到所述一次风流量，所述公式为：

其中Δm₁为用于空气预热器防堵清洗的一次风流量变化量；ΔI为一次风机电机的电流变化量。

5.一种用于空气预热器防堵清洗的一次风流量计算装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于检测一次风机电机的电流；

计算模块，计算得到一次风量变化量，并根据所述一次风机电机的电流和所述一次风量变化量得到所述一次风流量；

所述一次风量变化量是通过如下公式得到的，所述公式为：

其中，所述m₀为锅炉总风流量，所述m₁为所述一次风流量，所述m₂为送风流量，所述I为所述一次风机电机的电流；其中dm₁为一次风流量极小变化量；dI为一次风机电机的极小电流变化量；

通过如下公式计算得到所述一次风流量，所述公式为：

其中Δm₁为用于空气预热器防堵清洗的一次风流量变化量；ΔI为一次风机电机的电流变化量。

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