CN113819482A - 火电站空预器防堵控制方法及系统和火电站空预器系统 - Google Patents

火电站空预器防堵控制方法及系统和火电站空预器系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火电站空预器防堵控制方法及系统和火电站空预器系统，应用于电力生产技术领域，包括以下步骤：数据获取步骤：用于获取相关参数数据；函数建立步骤：根据获取的相关参数数据，计算空预器阻力系数和漏风系数；吹灰时刻判断步骤：根据所述锅炉总风量、所述引流机电流、所述空预器阻力系数和所述漏风系数与历史数据相比较，得到空预器吹灰时刻。本发明采用空预器阻力系数、漏风系数以及锅炉总风量等技术特征，综合分析，与历史数据进行比较，获得可靠和精确的空预器吹灰时刻，结构简单，有效的预防空预器堵塞的情况产生，提高预热效果和保证机组正常安全的运行。

Description

火电站空预器防堵控制方法及系统和火电站空预器系统
技术领域
本发明涉及电力生产技术领域，尤其涉及一种火电站空预器防堵控制方法及系统和火电站空预器系统。
背景技术
空预器(也即空气预热器的简称)堵塞是燃煤火电站普遍面临的痛点问题，给火电站的安全经济运行带来了诸多不利影响，导致排烟温度升高、漏风率增大、一二次风机和引风机电流增加甚至喘振。空预器堵塞严重时机组将不得不限负荷运行或停机进行空预器离线冲洗。为了对火电厂的排除物进行脱硝处理，则必须安装SCR脱硝系统，但是该系统对空预器的运行有不利影响，具体如下：
1)在催化剂作用下，烟气中由SO2向SO3的转化率增加，即烟气中的SO3含量增加，同时烟气酸露点温度也将升高，加剧了空气预热器的酸腐蚀和堵灰。
2)SCR脱硝系统中的逸出氨(NH3)与烟气中的SO3和水蒸气生成硫酸氢铵(ABS)凝结物，在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。对于燃煤机组，烟气中飞灰含量较高，硫酸氢铵在146℃--207℃温度范围内为液态；对于燃油、燃气机组，烟气中飞灰含量较低，硫酸氢铵在146℃--232℃温度范围内为液态。液态硫酸氢铵捕捉飞灰能力极强，与烟气中的飞灰粒子相结合，附着于预热器传热元件上形成融盐状的积灰，造成预热器腐蚀、堵灰等，从而削弱预热器换热效果并危及机组正常安全的运行。
因此，根据空预器堵塞原因，提出一种火电站空预器防堵控制方法及系统和火电站空预器系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供火电站空预器防堵控制方法及系统和火电站空预器系统，可简单、有效的预防空预器堵塞的情况产生，提高预热效果和保证机组正常安全的运行。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
火电站空预器防堵控制方法，包括以下步骤：
数据获取步骤：采集锅炉总风量、引风机电流、送风机电流、空预器烟气出入口压力、空预器出口烟气温度、空预器出口烟气流速和烟道氧气含量；
函数建立步骤：根据大气压力、所述空预器烟气出入口压力、所述空预器出口烟气温度和所述空预器出口烟气流速获取空预器阻力系数；根据所述烟道氧气含量获取漏风系数；
吹灰时刻判断步骤：根据所述锅炉总风量、所述引流机电流、所述空预器阻力系数和所述漏风系数与历史数据相比较，得到空预器吹灰时刻。
优选的，所述数据获取步骤中，在所述空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上相互间隔排列设置测速点，用于所述空预器出口烟气流速的测量。
优选的，在所述函数建立步骤中，所述空预器阻力系数的计算公式如下：
Figure BDA0003252528910000021
其中，K表示所述空预器阻力系数，pout、pin分别表示空预器烟气出口压力和空预器烟气入口压力，
Figure BDA0003252528910000022
表示流经所述空预器的烟气平均密度且其大小相关于所述大气压力和所述空预器出口烟气温度，Aph表示空预器烟气出口面积，Qv表示流经所述空预器的烟气体积流量且其大小取决于所述空预器出口烟气流速。
优选的，在所述函数建立步骤中，所述漏风系数的计算过程如下：
α＝21/(21-β) (2)
Δα＝α2-α1 (3)
式(2)、(3)中，α为过量空气系数，β为烟道氧气含量，α1为空预器烟气入口过量空气系数，α2为空预器烟气出口过量空气系数，Δα为漏风系数，σ为漏风率。
一种火电站空预器防堵控制系统，包括：
锅炉总风量测量模块、引风机电流测量模块、送风机电流测量模块、空预器出入口压力测量模块、空预器出口烟气温度测量模块、空预器出口烟气流速测量模块、烟道氧气测量模块、信号传输模块、中央处理器和吹灰模块；
所述锅炉总风量测量模块，与所述信号传输模块的第一输入端连接，用于测量锅炉总风量数据，并将所述锅炉总风量数据发送至所述信号传输模块；
所述引风机电流测量模块，与所述信号传输模块的第二输入端连接，用于测量引风机电流数据，并将所述引风机电流数据发送至所述信号传输模块；
所述送风机电流测量模块，与所述信号传输模块的第三输入端连接，用于测量送风机电流数据，并将所述送风机电流数据发送至所述信号传输模块；
空预器出入口压力测量模块，与所述信号传输模块的第四输入端连接，用于测量空预器出入口压力数据，并将所述空预器出入口压力数据发送至所述信号传输模块；
空预器出口烟气温度测量模块，与所述信号传输模块的第五输入端连接，用于测量空预器出口烟气温度数据，并将所述空预器出口烟气温度数据发送至所述信号传输模块；
所述空预器出口烟气流速测量模块，与所述信号传输模块的第六输入端连接，用于测量空预器出口烟气流速数据，并将所述空预器出口烟气流速数据发送至所述信号传输模块；
所述烟道氧气测量模块，与所述信号传输模块的第七输入端连接，用于测量烟道内氧气数据，并将所述烟道内氧气数据发送至所述信号传输模块；
所述信号传输模块，与所述中央处理器的输入端连接，用于将接收到的数据发送至所述中央处理器；
所述中央处理器，与所述吹灰模块连接，用于计算空预器阻力系数和漏风系数，并与历史数据进行比较，获得吹灰时刻；启动所述吹灰模块，对所述空预器进行吹灰操作。
优选的，所述空预器出口烟气流速测量模块包括至少一个流速传感器，所述流速传感器安装在所述空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上相互间隔排列设置测速点上。
优选的，所述中央处理器用于根据大气压力、所述空预器烟气出入口压力、所述空预器出口烟气温度和所述空预器出口烟气流速获取空预器阻力系数采用以下公式：
Figure BDA0003252528910000041
其中，K表示所述空预器阻力系数，pout、pin分别表示空预器烟气出口压力和空预器烟气入口压力，
Figure BDA0003252528910000042
表示流经所述空预器的烟气平均密度且其大小相关于所述大气压力和所述空预器出口烟气温度，Aph表示空预器烟气出口面积，Qv表示流经所述空预器的烟气体积流量且其大小取决于所述空预器出口烟气流速。
优选的，所述中央处理器用于根据所述内氧气数据获取漏风系数采用以下公式：
α＝21/(21-β) (2)
Δα＝α2-α1 (3)
式(2)、(3)中，α为过量空气系数，β为烟道氧气含量，α1为空预器烟气入口过量空气系数，α2为空预器烟气出口过量空气系数，Δα为漏风系数，σ为漏风率。
优选的，还包括：服务器和终端；
所述服务器，与所述中央处理器的第一输入/输出端连接，用于根据所述中央处理器发送的所述空预器阻力系数、所述漏风系数、所述锅炉总风量数据和所述引风机电流数据，与历史数据相比较获取所述空预器的堵塞状态；
所述终端，与所述服务器的第二输入/输出端连接，用于接收所述空预器的堵塞状态，并根据所述空预器的堵塞状态做出是否进行吹灰操作，并将所述吹灰操作通过所述服务器发送至所述中央处理器。
一种火电站空预器系统，包括：
空预器；
压力测点，设置在所述空预器的烟气出入口；
温度测点，设置在所述空预器的烟气出口；
流速测点，设置在所述空预器的烟气出口；
其中，所述流速测点在所述空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上间隔设置。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种火电站空预器防堵控制方法及系统和火电站空预器系统，采用空预器阻力系数、漏风系数以及锅炉总风量等技术特征，综合分析，与历史数据进行比较，获得可靠和精确的空预器吹灰时刻，结构简单，有效的预防空预器堵塞的情况产生，提高预热效果和保证机组正常安全的运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种火电站空预器防堵控制方法流程图；
图2为本发明一种火电站空预器防堵控制系统结构框图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，本实发明公开了火电站空预器防堵控制方法，包括以下步骤：
数据获取步骤：采集锅炉总风量、引风机电流、送风机电流、空预器烟气出入口压力、空预器出口烟气温度、空预器出口烟气流速和烟道氧气含量；
函数建立步骤：根据大气压力、空预器烟气出入口压力、空预器出口烟气温度和空预器出口烟气流速获取空预器阻力系数；根据烟道氧气含量获取漏风系数；
吹灰时刻判断步骤：根据锅炉总风量、引流机电流、空预器阻力系数和漏风系数与历史数据相比较，得到空预器吹灰时刻。
在一个具体实施例中，历史数据为从空预器未堵塞到空预器堵塞过程的相关数据。
在一个具体实施例中，锅炉运行中，空预器进出口烟气差压增大，引风机电流增加，锅炉总风量答复波动，炉膛负压摆动，排烟温度偏差增大，堵灰严重时有时会引起风机喘振。蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司制造的三分仓回转式空气预热器中任一锅炉空余器堵灰前后参数变化，如表1所示：
表1托克3号锅炉空预器堵灰前、后参数对比
Figure BDA0003252528910000071
可以看出，空预器堵灰前和堵灰后的相关参数均发生一定范围的改变，而且堵灰后的参数不利于空预器以及锅炉的安全、可靠的运行。
在一个具体实施例中，数据获取步骤中，在空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上相互间隔排列设置测速点，用于空预器出口烟气流速的测量。
在一个具体实施例中，在函数建立步骤中，空预器阻力系数的计算公式如下：
Figure BDA0003252528910000072
其中，K表示空预器阻力系数，pout、pin分别表示空预器烟气出口压力和空预器烟气入口压力，
Figure BDA0003252528910000073
表示流经空预器的烟气平均密度且其大小相关于大气压力和空预器出口烟气温度，Aph表示空预器烟气出口面积，Qv表示流经空预器的烟气体积流量且其大小取决于空预器出口烟气流速。
在一个具体实施例中，在函数建立步骤中，漏风系数的计算过程如下：
α＝21/(21-β) (2)
Δα＝α2-α1 (3)
式(2)、(3)中，α为过量空气系数，β为烟道氧气含量，α1为空预器烟气入口过量空气系数，α2为空预器烟气出口过量空气系数，Δα为漏风系数，σ为漏风率。
在一个具体实施例中，参照图2所示，公开了一种火电站空预器防堵控制系统，锅炉总风量测量模块、引风机电流测量模块、送风机电流测量模块、空预器出入口压力测量模块、空预器出口烟气温度测量模块、空预器出口烟气流速测量模块、烟道氧气测量模块、信号传输模块、中央处理器和吹灰模块；
锅炉总风量测量模块，与信号传输模块的第一输入端连接，用于测量锅炉总风量数据，并将锅炉总风量数据发送至信号传输模块；
引风机电流测量模块，与信号传输模块的第二输入端连接，用于测量引风机电流数据，并将引风机电流数据发送至信号传输模块；
送风机电流测量模块，与信号传输模块的第三输入端连接，用于测量送风机电流数据，并将送风机电流数据发送至信号传输模块；
空预器出入口压力测量模块，与信号传输模块的第四输入端连接，用于测量空预器出入口压力数据，并将空预器出入口压力数据发送至信号传输模块；
空预器出口烟气温度测量模块，与信号传输模块的第五输入端连接，用于测量空预器出口烟气温度数据，并将空预器出口烟气温度数据发送至信号传输模块；
空预器出口烟气流速测量模块，与信号传输模块的第六输入端连接，用于测量空预器出口烟气流速数据，并将空预器出口烟气流速数据发送至信号传输模块；
烟道氧气测量模块，与信号传输模块的第七输入端连接，用于测量烟道内氧气数据，并将烟道内氧气数据发送至信号传输模块；
信号传输模块，与中央处理器的输入端连接，用于将接收到的数据发送至中央处理器；
中央处理器，与吹灰模块连接，用于计算空预器阻力系数和漏风系数，并与历史数据进行比较，获得吹灰时刻；启动所灰模块，对空预器进行吹灰操作。
在一个具体实施例中，锅炉总风量测量模块采用锅炉风量测量表、引风机电流测量模块采用引风机电流表、送风机电流测量模块采用送风机电流表、空预器出入口压力测量模块采用压力表、空预器出口烟气温度测量模块采用温度传感器、烟道氧气测量模块采用氧气传感器空预器出口烟气流速测量模块采用流速传感器。
在一个具体实施例中，空预器出口烟气流速测量模块包括至少一个流速传感器，流速传感器安装在空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上相互间隔排列设置测速点上。
在一个具体实施例中，流速传感器采用热式流速传感器。
在一个具体实施例中，中央控制器存储有空预器未堵塞到空预器堵塞过程的相关历史数据。
在一个具体实施例中，中央处理器用于根据大气压力、空预器烟气出入口压力、空预器出口烟气温度和空预器出口烟气流速获取空预器阻力系数采用以下公式：
Figure BDA0003252528910000091
其中，K表示空预器阻力系数，pout、pin分别表示空预器烟气出口压力和空预器烟气入口压力，
Figure BDA0003252528910000092
表示流经空预器的烟气平均密度且其大小相关于大气压力和空预器出口烟气温度，Aph表示空预器烟气出口面积，Qv表示流经空预器的烟气体积流量且其大小取决于空预器出口烟气流速。
在一个具体实施例中，中央处理器用于根据内氧气数据获取漏风系数采用以下公式：
α＝21/(21-β) (2)
Δα＝α2-α1 (3)
式(2)、(3)中，α为过量空气系数，β为烟道氧气含量，α1为空预器烟气入口过量空气系数，α2为空预器烟气出口过量空气系数，Δα为漏风系数，σ为漏风率。
在一个具体实施例中，还包括：服务器和终端；
服务器，与中央处理器的第一输入/输出端连接，用于根据中央处理器发送的空预器阻力系数、漏风系数、锅炉总风量数据和引风机电流数据，与历史数据相比较获取空预器的堵塞状态；
终端，与服务器的第二输入/输出端连接，用于接收空预器的堵塞状态，并根据空预器的堵塞状态做出是否进行吹灰操作，并将吹灰操作通过服务器发送至中央处理器。
在一个具体实施例中，终端的数量不唯一，可以是多个终。
一种火电站空预器系统，包括：
空预器；
压力测点，设置在空预器的烟气出入口；
温度测点，设置在空预器的烟气出口；
流速测点，设置在空预器的烟气出口；
其中，流速测点在空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上间隔设置。
在另一个具体实施例中，流速测量点的数量不唯一，可根据测量需求进行数量和位置的调整。
对所公开的实施例的上述说明，按照递进的方式进行，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.火电站空预器防堵控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
数据获取步骤：采集锅炉总风量、引风机电流、送风机电流、空预器烟气出入口压力、空预器出口烟气温度、空预器出口烟气流速和烟道氧气含量；
函数建立步骤：根据大气压力、所述空预器烟气出入口压力、所述空预器出口烟气温度和所述空预器出口烟气流速获取空预器阻力系数；根据所述烟道氧气含量获取漏风系数；
吹灰时刻判断步骤：根据所述锅炉总风量、所述引流机电流、所述空预器阻力系数和所述漏风系数与历史数据相比较，得到空预器吹灰时刻。
2.根据权利要求1所述的火电站空预器防堵控制方法，其特征在于，
所述数据获取步骤中，在所述空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上相互间隔排列设置测速点，用于所述空预器出口烟气流速的测量。
3.根据权利要求1所述的火电站空预器防堵控制方法，其特征在于，
在所述函数建立步骤中，所述空预器阻力系数的计算公式如下：
Figure FDA0003252528900000011
其中，K表示所述空预器阻力系数，pout、pin分别表示空预器烟气出口压力和空预器烟气入口压力，
Figure FDA0003252528900000012
表示流经所述空预器的烟气平均密度且其大小相关于所述大气压力和所述空预器出口烟气温度，Aph表示空预器烟气出口面积，Qv表示流经所述空预器的烟气体积流量且其大小取决于所述空预器出口烟气流速。
4.根据权利要求1所述的火电站空预器防堵控制方法，其特征在于，
在所述函数建立步骤中，所述漏风系数的计算过程如下：
α＝21/(21-β) (2)
Δα＝α2-α1 (3)
式(2)、(3)中，α为过量空气系数，β为烟道氧气含量，α1为空预器烟气入口过量空气系数，α2为空预器烟气出口过量空气系数，Δα为漏风系数，σ为漏风率。
5.一种火电站空预器防堵控制系统，其特征在于，包括：
锅炉总风量测量模块、引风机电流测量模块、送风机电流测量模块、空预器出入口压力测量模块、空预器出口烟气温度测量模块、空预器出口烟气流速测量模块、烟道氧气测量模块、信号传输模块、中央处理器和吹灰模块；
所述锅炉总风量测量模块，与所述信号传输模块的第一输入端连接，用于测量锅炉总风量数据，并将所述锅炉总风量数据发送至所述信号传输模块；
所述引风机电流测量模块，与所述信号传输模块的第二输入端连接，用于测量引风机电流数据，并将所述引风机电流数据发送至所述信号传输模块；
所述送风机电流测量模块，与所述信号传输模块的第三输入端连接，用于测量送风机电流数据，并将所述送风机电流数据发送至所述信号传输模块；
空预器出入口压力测量模块，与所述信号传输模块的第四输入端连接，用于测量空预器出入口压力数据，并将所述空预器出入口压力数据发送至所述信号传输模块；
空预器出口烟气温度测量模块，与所述信号传输模块的第五输入端连接，用于测量空预器出口烟气温度数据，并将所述空预器出口烟气温度数据发送至所述信号传输模块；
所述空预器出口烟气流速测量模块，与所述信号传输模块的第六输入端连接，用于测量空预器出口烟气流速数据，并将所述空预器出口烟气流速数据发送至所述信号传输模块；
所述烟道氧气测量模块，与所述信号传输模块的第七输入端连接，用于测量烟道内氧气数据，并将所述烟道内氧气数据发送至所述信号传输模块；
所述信号传输模块，与所述中央处理器的输入端连接，用于将接收到的数据发送至所述中央处理器；
所述中央处理器，与所述吹灰模块连接，用于计算空预器阻力系数和漏风系数，并与历史数据进行比较，获得吹灰时刻；启动所述吹灰模块，对所述空预器进行吹灰操作。
6.根据权利要求5所述的一种火电站空预器防堵控制系统，其特征在于，
所述空预器出口烟气流速测量模块包括至少一个流速传感器，所述流速传感器安装在所述空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上相互间隔排列设置测速点上。
7.根据权利要求5所述的一种火电站空预器防堵控制系统，其特征在于，
所述中央处理器用于根据大气压力、所述空预器烟气出入口压力、所述空预器出口烟气温度和所述空预器出口烟气流速获取空预器阻力系数采用以下公式：
Figure FDA0003252528900000031
其中，K表示所述空预器阻力系数，pout、pin分别表示空预器烟气出口压力和空预器烟气入口压力，
Figure FDA0003252528900000032
表示流经所述空预器的烟气平均密度且其大小相关于所述大气压力和所述空预器出口烟气温度，Aph表示空预器烟气出口面积，Qv表示流经所述空预器的烟气体积流量且其大小取决于所述空预器出口烟气流速。
8.根据权利要求5所述的一种火电站空预器防堵控制系统，其特征在于，
所述中央处理器用于根据所述内氧气数据获取漏风系数采用以下公式：
α＝21/(21-β) (2)
Δα＝α2-α1 (3)
式(2)、(3)中，α为过量空气系数，β为烟道氧气含量，α1为空预器烟气入口过量空气系数，α2为空预器烟气出口过量空气系数，Δα为漏风系数，σ为漏风率。
9.根据权利要求5所述的一种火电站空预器防堵控制系统，其特征在于，
还包括：服务器和终端；
所述服务器，与所述中央处理器的第一输入/输出端连接，用于根据所述中央处理器发送的所述空预器阻力系数、所述漏风系数、所述锅炉总风量数据和所述引风机电流数据，与历史数据相比较获取所述空预器的堵塞状态；
所述终端，与所述服务器的第二输入/输出端连接，用于接收所述空预器的堵塞状态，并根据所述空预器的堵塞状态做出是否进行吹灰操作，并将所述吹灰操作通过所述服务器发送至所述中央处理器。
10.一种火电站空预器系统，其特征在于，包括：
空预器；
压力测点，设置在所述空预器的烟气出入口；
温度测点，设置在所述空预器的烟气出口；
流速测点，设置在所述空预器的烟气出口；
其中，所述流速测点在所述空预器的烟气出口的宽度方向和长度方向上间隔设置。
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