一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其工作方法，它包括入爐煤處理單元、灰渣處理單元、煙氣處理單元、靜壓處理單元、煙溫處理單元、壓降計(jì)算模塊和堵灰評(píng)估模塊，各處理單元均包括采樣模塊和分析模塊，各個(gè)采樣模塊采集對(duì)應(yīng)信息，傳輸給各自的分析模塊，分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并將結(jié)果傳輸給壓降計(jì)算模塊，壓降計(jì)算模塊計(jì)算出對(duì)煙氣流量和煙溫偏離設(shè)計(jì)值修正的空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)壓降值，并傳輸給堵灰評(píng)估模塊，堵灰評(píng)估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計(jì)算值與設(shè)計(jì)值的相對(duì)變化量判斷空氣預(yù)熱器堵灰程度。該發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)空氣預(yù)熱器堵灰的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且由于對(duì)空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)壓降值進(jìn)行了煙氣流量和煙溫偏離設(shè)計(jì)值修正，保證堵灰評(píng)判的準(zhǔn)確性。
【專利說(shuō)明】一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其工作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其工作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 2012年1月1日，我國(guó)正式實(shí)施《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2011)》，標(biāo) 準(zhǔn)中明確要求重點(diǎn)地區(qū)自2012年1月1日起，新建火力發(fā)電鍋爐NOx排放量上限為100mg/ m3 ;自2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐NOx排放量上限為100mg/m3。為了滿足排放要 求，發(fā)電企業(yè)需在省煤器出口和空氣預(yù)熱器入口采用選擇性催化還原SCR技術(shù)。SCR技術(shù)是 目前世界上發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的煙氣脫硝技術(shù)，當(dāng)其投運(yùn)時(shí)，煙氣中的N0x、S0 2、還原劑（尿 素或氨）等在催化劑的作用下，一方面可以將NOx還原成無(wú)害的N2和H 20,另一方面，也會(huì)產(chǎn) 生硫酸氫氨副產(chǎn)物。由于空氣預(yù)熱器出入口煙氣側(cè)溫度跨越l〇〇°C?400°C區(qū)間，正好涵蓋 了硫酸氫氨呈現(xiàn)液態(tài)的146°C?207°C溫度范圍，液態(tài)硫酸氫氨捕捉煙氣中的飛灰粒子，附 著與預(yù)熱器傳熱元件上形成融鹽狀的積灰，若不注重監(jiān)控，就會(huì)造成空氣預(yù)熱器嚴(yán)重堵灰， 影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003] 目前，電廠技術(shù)人員采用空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)出入口差壓DCS顯示值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行 比較，評(píng)判其堵灰程度。由于電廠燃煤和運(yùn)行方式多變，導(dǎo)致流經(jīng)空氣預(yù)熱器的煙氣量和煙 溫與設(shè)計(jì)值存在差異，若直接用DCS顯示值與設(shè)計(jì)值比較會(huì)產(chǎn)生較大誤差。以某電廠的空 氣預(yù)熱器為例，其煙氣側(cè)差壓DCS顯示值為1200Pa，而對(duì)煙氣流量和煙溫偏離設(shè)計(jì)值修正 的煙氣側(cè)差壓值為1520Pa，兩者相差約25%?？梢?jiàn)，依靠 DCS顯示差壓值評(píng)判空氣預(yù)熱器 堵灰程度會(huì)產(chǎn)生較大的偏差，不能正確反映設(shè)備真實(shí)狀況，繼而延誤處理的最佳時(shí)機(jī)，造成 堵灰的加劇。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其工 作方法，其綜合考慮燃煤特性、燃燒特性和運(yùn)行狀況的影響，實(shí)現(xiàn)了空氣預(yù)熱器堵灰的實(shí) 時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括入爐煤處理單元、灰渣處理單元、煙 氣處理單元、靜壓處理單元、煙溫處理單元、壓降計(jì)算模塊和堵灰評(píng)估模塊，其中，各個(gè)處理 單元均包括采樣模塊和分析模塊，各個(gè)采樣模塊采集對(duì)應(yīng)信息，并將其傳輸給各自的分析 模塊，分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理并將結(jié)果傳輸給壓降計(jì)算模塊，壓降計(jì)算模塊讀取設(shè)計(jì) 參數(shù)模塊中存儲(chǔ)的相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算出對(duì)煙氣流量和煙溫偏離設(shè)計(jì)值修正的空氣預(yù) 熱器煙氣側(cè)壓降值，并傳輸給堵灰評(píng)估模塊，堵灰評(píng)估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計(jì)算值與設(shè)計(jì) 值的相對(duì)變化量判斷空氣預(yù)熱器堵灰程度。
[0007] 所述入爐煤處理單元，包括入爐煤采樣模塊和入爐煤分析模塊，其中，入爐煤采樣 模塊采集入爐煤樣品并送至入爐煤分析模塊，入爐煤分析模塊獲取入爐煤樣品的成份數(shù)據(jù) 并傳輸給壓降計(jì)算模塊，當(dāng)電廠安裝有煤質(zhì)在線測(cè)量裝置時(shí)，直接讀取煤質(zhì)成份數(shù)據(jù)，否 貝1J，采用人工化驗(yàn)分析，并將化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)在輸入終端錄入。
[0008] 所述灰渣處理單元，包括灰渣采樣模塊和灰渣分析模塊，其中，灰渣采樣模塊采集 灰渣樣品并送至灰渣分析模塊，灰渣分析模塊獲取灰渣可燃物含量數(shù)據(jù)并傳輸給壓降計(jì)算 模塊，當(dāng)電廠安裝有飛灰在線測(cè)量裝置時(shí)，直接讀取數(shù)據(jù)，否則，采用人工化驗(yàn)分析，并將化 驗(yàn)分析數(shù)據(jù)在輸入終端錄入。
[0009] 所述煙氣處理單元，包括煙氣采樣模塊和煙氣分析模塊，其中，煙氣采樣模塊采集 空氣預(yù)熱器出入口的煙氣成份數(shù)據(jù)并傳輸給煙氣分析模塊，煙氣分析模塊分析處理煙氣成 份數(shù)據(jù)，剔除壞值后取算術(shù)平均，并傳輸給壓降計(jì)算模塊。
[0010] 所述靜壓處理單元，包括煙氣靜壓采樣模塊和煙氣靜壓分析模塊，其中，煙氣靜壓 采樣模塊采集空氣預(yù)熱器煙氣出入口處的靜壓數(shù)據(jù)并傳輸給煙氣靜壓分析模塊，煙氣靜壓 分析模塊分析處理靜壓數(shù)據(jù)，剔除壞值后取算術(shù)平均，并傳輸給壓降計(jì)算模塊。
[0011] 所述煙溫處理單元，包括煙溫采樣模塊和煙溫分析模塊，其中，煙溫采樣模塊采集 空氣預(yù)熱器出入口的煙溫?cái)?shù)據(jù)并傳輸給煙溫分析模塊，煙溫分析模塊分析處理煙溫?cái)?shù)據(jù)， 剔除壞值后取算術(shù)平均，并傳輸給壓降計(jì)算模塊。
[0012] 基于上述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：
[0013] 步驟1 :入爐煤采樣模塊、灰渣采樣模塊、煙氣采樣模塊、靜壓采樣模塊和煙溫采 樣模塊分別米集煤質(zhì)信息、灰漁信息、煙氣成份信息、煙氣靜壓信息和煙氣溫度信息，并傳 輸給對(duì)應(yīng)的分析模塊；
[0014] 步驟2 :煙氣分析模塊、靜壓分析模塊和煙溫分析模塊對(duì)空氣預(yù)熱器出入口的煙 氣成份數(shù)據(jù)、煙氣靜壓數(shù)據(jù)和煙氣溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行壞值剔除后取算術(shù)平均，并將結(jié)果傳輸給 壓降計(jì)算模塊；
[0015] 步驟3 :壓降計(jì)算模塊讀取煤質(zhì)數(shù)據(jù)、灰渣數(shù)據(jù)、煙氣成份數(shù)據(jù)、靜壓數(shù)據(jù)、煙溫?cái)?shù) 據(jù)和空氣預(yù)熱器相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算出對(duì)煙氣流量和煙溫偏離設(shè)計(jì)值修正的空氣預(yù)熱器煙 氣側(cè)壓降值，并將其傳輸給堵灰評(píng)估模塊；
[0016] 步驟4 :堵灰評(píng)估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計(jì)算值與設(shè)計(jì)值的相對(duì)變化量，引入空氣 預(yù)熱器的堵灰判斷因子，判斷空氣預(yù)熱器堵灰程度。
[0017] 所述步驟2的具體方法為：計(jì)算所有采集樣本的平均值，利用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo) 準(zhǔn)偏差及其最大誤差范圍，根據(jù)其進(jìn)行壞值判斷，剔除壞值。
[0018] 所述步驟2的具體方法包括：
[0019] (1)取子樣的平均值?
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：包括入爐煤處理單元、灰渣處 理單元、煙氣處理單元、靜壓處理單元、煙溫處理單元、壓降計(jì)算模塊和堵灰評(píng)估模塊，其 中，各個(gè)處理單元均包括采樣模塊和分析模塊，各個(gè)采樣模塊采集對(duì)應(yīng)信息，并將其傳輸給 各自的分析模塊，分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理并將結(jié)果傳輸給壓降計(jì)算模塊，壓降計(jì)算模 塊讀取煤質(zhì)數(shù)據(jù)、灰渣數(shù)據(jù)、煙氣成份數(shù)據(jù)、靜壓數(shù)據(jù)、煙溫?cái)?shù)據(jù)和空氣預(yù)熱器相關(guān)設(shè)計(jì)參 數(shù)，計(jì)算出對(duì)煙氣流量和煙溫偏離設(shè)計(jì)值修正的空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)壓降值，并傳輸給堵灰 評(píng)估模塊，堵灰評(píng)估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計(jì)算值與設(shè)計(jì)值的相對(duì)變化量判斷空氣預(yù)熱器堵 灰程度。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述入爐 煤處理單元，包括入爐煤采樣模塊和入爐煤分析模塊，其中，入爐煤采樣模塊采集入爐煤樣 品并送至入爐煤分析模塊，入爐煤分析模塊獲取入爐煤樣品成份數(shù)據(jù)并傳輸給壓降計(jì)算模 塊，當(dāng)電廠安裝有煤質(zhì)在線測(cè)量裝置時(shí)，直接讀取煤質(zhì)成份數(shù)據(jù)，否則，采用人工化驗(yàn)分析， 并將化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)在輸入終端錄入。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述灰渣 處理單元，包括灰渣采樣模塊和灰渣分析模塊，其中，灰渣采樣模塊采集灰渣樣品并送至灰 渣分析模塊，灰渣分析模塊獲取灰渣可燃物含量數(shù)據(jù)并傳輸給壓降計(jì)算模塊，當(dāng)電廠安裝 有飛灰在線測(cè)量裝置時(shí)，直接讀取數(shù)據(jù)，否則，采用人工化驗(yàn)分析，并將化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)在輸 入終錄入。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述煙氣 處理單元，包括煙氣采樣模塊和煙氣分析模塊，其中，煙氣采樣模塊采集空氣預(yù)熱器出入口 的煙氣成份數(shù)據(jù)并傳輸給煙氣分析模塊，煙氣分析模塊分析處理煙氣成份數(shù)據(jù)，剔除壞值 后取算術(shù)平均，并傳輸給壓降計(jì)算模塊。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述靜壓 處理單元，包括煙氣靜壓采樣模塊和煙氣靜壓分析模塊，其中，煙氣靜壓采樣模塊采集空氣 預(yù)熱器煙氣出入口處的靜壓數(shù)據(jù)并傳輸給煙氣靜壓分析模塊，煙氣靜壓分析模塊分析處理 靜壓數(shù)據(jù)，剔除壞值后取算術(shù)平均，并傳輸給壓降計(jì)算模塊。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：所述煙溫 處理單元，包括煙溫采樣模塊和煙溫分析模塊，其中，煙溫采樣模塊采集空氣預(yù)熱器出入口 的煙溫?cái)?shù)據(jù)并傳輸給煙溫分析模塊，煙溫分析模塊分析處理煙溫?cái)?shù)據(jù)，剔除壞值后取算術(shù) 平均，并傳輸給壓降計(jì)算模塊。
7. 基于如權(quán)利要求1-6中所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作方法，其特征是：包括以下步驟： (1) 入爐煤采樣模塊、灰渣采樣模塊、煙氣采樣模塊、靜壓采樣模塊和煙溫采樣模塊分 別米集煤質(zhì)信息、灰漁信息、煙氣成份信息、煙氣靜壓信息和煙氣溫度信息，并傳輸給對(duì)應(yīng) 的分析模塊； (2) 煙氣分析模塊、靜壓分析模塊和煙溫分析模塊對(duì)空氣預(yù)熱器出入口的煙氣成份數(shù) 據(jù)、煙氣靜壓數(shù)據(jù)和煙氣溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行壞值剔除后取算術(shù)平均，并將結(jié)果傳輸給壓降計(jì)算 模塊； (3) 壓降計(jì)算模塊讀取煤質(zhì)數(shù)據(jù)、灰渣數(shù)據(jù)、煙氣成份數(shù)據(jù)、靜壓數(shù)據(jù)、煙溫?cái)?shù)據(jù)和空氣 預(yù)熱器相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算出對(duì)煙氣流量和煙溫偏離設(shè)計(jì)值修正的空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)壓降 值，并將其傳輸給堵灰評(píng)估模塊； (4)堵灰評(píng)估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計(jì)算值與設(shè)計(jì)值的相對(duì)變化量，引入空氣預(yù)熱器的 堵灰判斷因子，判斷空氣預(yù)熱器堵灰程度。
8. 如權(quán)利要求7所述的工作方法，其特征是：所述步驟（2)的具體方法為：計(jì)算所有采 集樣本的平均值，利用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差及其最大誤差范圍，根據(jù)其進(jìn)行壞值判斷， 剔除壞值。
9. 如權(quán)利要求8所述的工作方法，其特征是：所述步驟（2)的具體方法包括： (1) 取子樣的平均值?
式中η為子樣總數(shù)目，Xi為第i個(gè)子樣的樣本值，i彡η ; (2) 由貝塞爾公式可得：
(3) 在區(qū)間（為3σ，+3〇)內(nèi)，概率值為99.73%，當(dāng)子樣平均值為^偏差4=弋-&， 在最大誤差范圍為±3 〇時(shí)，測(cè)量值不是壞值的概率為99. 73%，由此進(jìn)行壞值判斷，同時(shí)， 將剔除壞值后的數(shù)據(jù)求取算術(shù)平均。
10. 如權(quán)利要求7所述的工作方法，其特征是：所述步驟⑶中，計(jì)算煙氣量、煙氣側(cè)壓 降的方法為： (1) 空氣預(yù)熱器出入口煙氣量的計(jì)算公式如下：
式中：We，14為空氣預(yù)熱器入口煙氣質(zhì)量，kg/kg燃料;We， 15為空氣預(yù)熱器出口煙氣質(zhì)量， kg/kg燃料；C02、02、CO、N2分別為干煙氣中的二氧化碳、氧氣、一氧化碳和氮?dú)獾娜莘e百分 數(shù)；S、H、N分別為燃料的收到基硫、收到基氫和收到基氮含量，％ ;Cb為實(shí)際燒掉的碳質(zhì)量， kg/kg ； (2) 空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)壓降的計(jì)算公式如下：
式中：ΛΡ(14_15)δ為煙氣側(cè)壓降計(jì)算值，Pa;AP(14_ 15)為煙氣側(cè)壓降測(cè)量值，Pa;WeD為 設(shè)計(jì)的煙氣流量，kg/kg燃料；Tei4D為煙氣入口溫度設(shè)計(jì)值，°C ;Tei5D為煙氣出口溫度設(shè)計(jì) 值，°C;We為實(shí)際煙氣流量，kg/kg燃料；^為空氣預(yù)熱器入口煙溫測(cè)量值，°C;t ei5為空 氣預(yù)熱器出口煙溫測(cè)量值，°C。
11. 如權(quán)利要求7所述的工作方法，其特征是：所述步驟（4)中，根據(jù)煙氣側(cè)壓降計(jì)算 值與設(shè)計(jì)值的相對(duì)變化量判斷空氣預(yù)熱器的堵灰程度的具體方法為： 空氣預(yù)熱器的堵灰判斷因子σ的計(jì)算公式如下：

式中：
為煙氣側(cè)壓降計(jì)算值，Pa ; 為煙氣側(cè)壓降設(shè)計(jì)值，Pa ; 〇為堵 灰判斷因子。
12.如權(quán)利要求11所述的工作方法，其特征是：所述步驟4中，當(dāng)〇 <50%，視為空 氣預(yù)熱器輕度堵灰，電廠運(yùn)行人員通過(guò)增加空氣預(yù)熱器吹灰頻率的方法降低堵灰程度；當(dāng) σ <70%，視為空氣預(yù)熱器中度堵灰，電廠運(yùn)行人員通過(guò)增加空氣預(yù)熱器吹灰頻率 和吹灰壓力的方法降低堵灰程度；當(dāng)σ >70%，視為空氣預(yù)熱器重度堵灰，電廠運(yùn)行人員 在采取以上措施后，需特別注意防止風(fēng)機(jī)失速事故，另外，應(yīng)考慮采用單空氣預(yù)熱器運(yùn)行的 高壓水沖洗處理方案或停機(jī)徹底沖洗蓄熱元件。
【文檔編號(hào)】G01N7/06GK104215546SQ201410406505
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】周新剛, 劉福國(guó), 趙晴川, 姜波 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院