一種電站鍋爐空氣預熱器堵灰監(jiān)測系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電站鍋爐空氣預熱器堵灰監(jiān)測系統(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、壓降計算模塊和堵灰評估模塊，各處理單元均包括采樣模塊和分析模塊，各個采樣模塊采集對應信息，傳輸給各自的分析模塊，分析模塊進行數(shù)據(jù)分析并將結(jié)果傳輸給壓降計算模塊，壓降計算模塊計算出對煙氣流量和煙溫偏離設計值修正的空氣預熱器煙氣側(cè)壓降值，并傳輸給堵灰評估模塊，堵灰評估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計算值與設計值的相對變化量判斷空氣預熱器堵灰程度。該發(fā)明不僅實現(xiàn)空氣預熱器堵灰的實時監(jiān)測，而且由于對空氣預熱器煙氣側(cè)壓降值進行了煙氣流量和煙溫偏離設計值修正，保證堵灰評判的準確性。
【專利說明】一種電站鍋爐空氣預熱器堵灰監(jiān)測系統(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熱器堵灰監(jiān)測系統(tǒng)及其工作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 2012年1月1日，我國正式實施《火電廠大氣污染排放標準（GB13223-2011)》，標 準中明確要求重點地區(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)達國家普遍采用的煙氣脫硝技術(shù)，當其投運時，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還原成無害的N2和H 20,另一方面，也會產(chǎn) 生硫酸氫氨副產(chǎn)物。由于空氣預熱器出入口煙氣側(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 著與預熱器傳熱元件上形成融鹽狀的積灰，若不注重監(jiān)控，就會造成空氣預熱器嚴重堵灰， 影響機組的安全穩(wěn)定運行。
[0003] 目前，電廠技術(shù)人員采用空氣預熱器煙氣側(cè)出入口差壓DCS顯示值與設計值進行 比較，評判其堵灰程度。由于電廠燃煤和運行方式多變，導致流經(jīng)空氣預熱器的煙氣量和煙 溫與設計值存在差異，若直接用DCS顯示值與設計值比較會產(chǎn)生較大誤差。以某電廠的空 氣預熱器為例，其煙氣側(cè)差壓DCS顯示值為1200Pa，而對煙氣流量和煙溫偏離設計值修正 的煙氣側(cè)差壓值為1520Pa，兩者相差約25%。可見，依靠 DCS顯示差壓值評判空氣預熱器 堵灰程度會產(chǎn)生較大的偏差，不能正確反映設備真實狀況，繼而延誤處理的最佳時機，造成 堵灰的加劇。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種電站鍋爐空氣預熱器堵灰監(jiān)測系統(tǒng)及其工 作方法，其綜合考慮燃煤特性、燃燒特性和運行狀況的影響，實現(xiàn)了空氣預熱器堵灰的實 時、準確監(jiān)測。
[0005] 為了實現(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熱器堵灰監(jiān)測系統(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、壓降計算模塊和堵灰評估模塊，其中，各個處理 單元均包括采樣模塊和分析模塊，各個采樣模塊采集對應信息，并將其傳輸給各自的分析 模塊，分析模塊進行數(shù)據(jù)分析處理并將結(jié)果傳輸給壓降計算模塊，壓降計算模塊讀取設計 參數(shù)模塊中存儲的相對應的設計參數(shù)，計算出對煙氣流量和煙溫偏離設計值修正的空氣預 熱器煙氣側(cè)壓降值，并傳輸給堵灰評估模塊，堵灰評估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計算值與設計 值的相對變化量判斷空氣預熱器堵灰程度。
[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) 并傳輸給壓降計算模塊，當電廠安裝有煤質(zhì)在線測量裝置時，直接讀取煤質(zhì)成份數(shù)據(jù)，否 貝1J，采用人工化驗分析，并將化驗分析數(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)并傳輸給壓降計算 模塊，當電廠安裝有飛灰在線測量裝置時，直接讀取數(shù)據(jù)，否則，采用人工化驗分析，并將化 驗分析數(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 空氣預熱器出入口的煙溫數(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數(shù)據(jù)， 剔除壞值后取算術(shù)平均，并傳輸給壓降計算模塊。
[0012] 基于上述監(jiān)測系統(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 輸給對應的分析模塊；
[0014] 步驟2 :煙氣分析模塊、靜壓分析模塊和煙溫分析模塊對空氣預熱器出入口的煙 氣成份數(shù)據(jù)、煙氣靜壓數(shù)據(jù)和煙氣溫度數(shù)據(jù)進行壞值剔除后取算術(shù)平均，并將結(jié)果傳輸給 壓降計算模塊；
[0015] 步驟3 :壓降計算模塊讀取煤質(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)、煙溫數(shù) 據(jù)和空氣預熱器相關(guān)設計參數(shù)，計算出對煙氣流量和煙溫偏離設計值修正的空氣預熱器煙 氣側(cè)壓降值，并將其傳輸給堵灰評估模塊；
[0016] 步驟4 :堵灰評估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計算值與設計值的相對變化量，引入空氣 預熱器的堵灰判斷因子，判斷空氣預熱器堵灰程度。
[0017] 所述步驟2的具體方法為：計算所有采集樣本的平均值，利用貝塞爾公式計算標 準偏差及其最大誤差范圍，根據(jù)其進行壞值判斷，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熱器堵灰監(jiān)測系統(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、壓降計算模塊和堵灰評估模塊，其 中，各個處理單元均包括采樣模塊和分析模塊，各個采樣模塊采集對應信息，并將其傳輸給 各自的分析模塊，分析模塊進行數(shù)據(jù)分析處理并將結(jié)果傳輸給壓降計算模塊，壓降計算模 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)、煙溫數(shù)據(jù)和空氣預熱器相關(guān)設計參 數(shù)，計算出對煙氣流量和煙溫偏離設計值修正的空氣預熱器煙氣側(cè)壓降值，并傳輸給堵灰 評估模塊，堵灰評估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計算值與設計值的相對變化量判斷空氣預熱器堵 灰程度。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐空氣預熱器堵灰監(jiān)測系統(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)并傳輸給壓降計算模 塊，當電廠安裝有煤質(zhì)在線測量裝置時，直接讀取煤質(zhì)成份數(shù)據(jù)，否則，采用人工化驗分析， 并將化驗分析數(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熱器堵灰監(jiān)測系統(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)并傳輸給壓降計算模塊，當電廠安裝 有飛灰在線測量裝置時，直接讀取數(shù)據(jù)，否則，采用人工化驗分析，并將化驗分析數(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熱器堵灰監(jiān)測系統(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，并傳輸給壓降計算模塊。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐空氣預熱器堵灰監(jiān)測系統(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，并傳輸給壓降計算模塊。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐空氣預熱器堵灰監(jiān)測系統(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熱器出入口 的煙溫數(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數(shù)據(jù)，剔除壞值后取算術(shù) 平均，并傳輸給壓降計算模塊。
7. 基于如權(quán)利要求1-6中所述的監(jiān)測系統(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，并傳輸給對應 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空氣預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)進行壞值剔除后取算術(shù)平均，并將結(jié)果傳輸給壓降計算 模塊； (3) 壓降計算模塊讀取煤質(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)、煙溫數(shù)據(jù)和空氣 預熱器相關(guān)設計參數(shù)，計算出對煙氣流量和煙溫偏離設計值修正的空氣預熱器煙氣側(cè)壓降 值，并將其傳輸給堵灰評估模塊； (4)堵灰評估模塊根據(jù)煙氣側(cè)壓降計算值與設計值的相對變化量，引入空氣預熱器的 堵灰判斷因子，判斷空氣預熱器堵灰程度。
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：計算所有采 集樣本的平均值，利用貝塞爾公式計算標準偏差及其最大誤差范圍，根據(jù)其進行壞值判斷， 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%，當子樣平均值為^偏差4=弋-&， 在最大誤差范圍為±3 〇時，測量值不是壞值的概率為99. 73%，由此進行壞值判斷，同時， 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，計算煙氣量、煙氣側(cè)壓 降的方法為： (1) 空氣預熱器出入口煙氣量的計算公式如下：
式中：We，14為空氣預熱器入口煙氣質(zhì)量，kg/kg燃料;We， 15為空氣預熱器出口煙氣質(zhì)量， kg/kg燃料；C02、02、CO、N2分別為干煙氣中的二氧化碳、氧氣、一氧化碳和氮氣的容積百分 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為實際燒掉的碳質(zhì)量， kg/kg ； (2) 空氣預熱器煙氣側(cè)壓降的計算公式如下：
式中：ΛΡ(14_15)δ為煙氣側(cè)壓降計算值，Pa;AP(14_ 15)為煙氣側(cè)壓降測量值，Pa;WeD為 設計的煙氣流量，kg/kg燃料；Tei4D為煙氣入口溫度設計值，°C ;Tei5D為煙氣出口溫度設計 值，°C;We為實際煙氣流量，kg/kg燃料；^為空氣預熱器入口煙溫測量值，°C;t ei5為空 氣預熱器出口煙溫測量值，°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)壓降計算 值與設計值的相對變化量判斷空氣預熱器的堵灰程度的具體方法為： 空氣預熱器的堵灰判斷因子σ的計算公式如下：

式中：
為煙氣側(cè)壓降計算值，Pa ; 為煙氣側(cè)壓降設計值，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，當〇 <50%，視為空 氣預熱器輕度堵灰，電廠運行人員通過增加空氣預熱器吹灰頻率的方法降低堵灰程度；當 σ <70%，視為空氣預熱器中度堵灰，電廠運行人員通過增加空氣預熱器吹灰頻率 和吹灰壓力的方法降低堵灰程度；當σ >70%，視為空氣預熱器重度堵灰，電廠運行人員 在采取以上措施后，需特別注意防止風機失速事故，另外，應考慮采用單空氣預熱器運行的 高壓水沖洗處理方案或停機徹底沖洗蓄熱元件。
【文檔編號】G01N7/06GK104215546SQ201410406505
【公開日】2014年12月17日 申請日期: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, 趙晴川, 姜波 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院