一种回转式空气预热器优化吹灰系统和吹灰方法
技术领域
本发明涉及空气预热器吹灰技术领域，尤其是涉及一种回转式空气预热器优化吹灰系统和吹灰方法。
背景技术
相关技术中指出，回转式空气预热器，一般采用蒸汽吹灰的方式，对空气预热器的冷端、热端进行吹扫，确保锅炉启动和正常运行过程中的受热面表面清洁。当前主要根据运行规程，当锅炉启动时，保持空气预热器吹灰系统投入，采用程序控制模式，连续吹灰，吹灰的汽源来自于辅助蒸汽系统，确保锅炉在启动过程中的不完全燃烧的飞灰不沉积到换热元件上，从而避免发生二次燃烧等事故；当锅炉正常运行时，根据运行规程，采用锅炉吹灰程序控制逻辑，对空气预热器进行吹灰，一般在每个运行值班期间吹扫一次，或者一天一次，主要取决于运行人员习惯和对锅炉及空气预热器运行状态的判断。
而这种根据运行规程或者运行人员的经验进行吹灰的吹灰控制方式存在以下两方面的弊端：
(1)没有合理地安排空气预热器的吹灰时机，可能造成空气预热器发生局部的堵塞和玷污，从而影响后期的防堵清理；
(2)当空气预热器阻力过大时，采用蒸汽吹灰器反复吹扫，会对换热元件造成致命损失，可能造成开包破损，影响通流，加重堵塞区域。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种回转式空气预热器的优化吹灰系统，所述优化吹灰系统可以自动清除回转式空气预热器内的积灰。
本发明还提出一种用于上述优化吹灰系统的吹灰方法。
根据本发明第一方面的回转式空气预热器的优化吹灰系统，包括：回转式空气预热器,所述回转式空气预热器包括在周向方向均匀排布的多个扇形分仓，每个所述扇形分仓包括在径向方向依次布置的多个换热仓格；用于检测所述回转式空气预热器的阻力系数的检测装置，所述检测装置包括清洗热风组件，所述清洗热风组件构造成适于向每个所述换热仓格内喷射清洗热风，所述阻力系数ξ为：
根据本发明的回转式空气预热器的优化吹灰系统，通过将控制装置分别与检测装置和蒸汽吹灰器通讯连接，使得控制装置根据检测装置的检测值控制蒸汽吹灰器的启停，由此，使得吹灰工作更加科学化，精细化，提升了回转式空气预热器吹灰工作的自动化程度及时效性，防止空气预热器发生局部的堵塞和玷污，在一定程度上使得锅炉更加节能，及提升回转式空气预热器的工作寿命。
根据本发明的一些实施例，所述清洗热风组件包括：清洗风总管，所述清洗风总管的一端与热一次风风源相连，多个清洗风支路，多个所述清洗风支路与所述多个换热仓格一一对应，且多个所述清洗风支路并联在所述清洗风总管的另一端，每个所述清洗风支路上均串接有支路控制阀，且每个所述清洗风支路的自由端均连接至适于朝向对应的所述换热仓格喷射清洗热风的喷嘴通道。
进一步地，所述清洗热风组件包括：用于检测清洗风流量的流量检测器，所述流量检测器串接于所述清洗风总管上，或所述流量检测器串接于所述清洗分支路上，且所述清洗风流量检测器与所述控制装置相连，用于检测每个所述喷嘴通道对应的所述换热仓格的阻力的压差检测器，所述压差检测器的一端与所述清洗风总管的所述另一端或所述清洗风支路相连，且所述压差检测器的另一端与所述换热仓格的出口端相连，所述压差检测传感器与所述控制装置相连。
根据本发明的一些实施例，所述清洗风总管上还串接有总控制阀，且所述总控制阀位于所述流量检测器的沿气流流向方向的上游，所述清洗风总管的所述一端与所述回转式空气预热器的一次风出口管路连通；所述回转式空气预热器的所述清洗热风的出风口连通至所述回转式空气预热器的二次风出口。
根据本发明的一些实施例，所述蒸汽吹灰器包括用于清理所述回转式空气预热器的冷端的冷端蒸汽吹灰器和用于清理所述回转式空气预热器热端的热端蒸汽吹灰器。
在一些实施例中，所述检测装置包括：用于检测所述回转式空气预热器的烟气入口温度、烟气出口温度和空气入口温度的温度检测器。
进一步地，所述控制器与所述温度检测器通讯连接，所述控制器根据所述温度检测器检测出的所述烟气入口温度、所述烟气出口温度和所述空气入口温度得出所述回转式空气预热器的烟气侧的换热效率η，其中，所述烟气侧的换热效率η满足：
T′fg,out＝Tfg,out+L(Tfg,out-Tair,in)；
其中，Tfg,in为回转式空气预热器烟气入口温度，单位℃；T′fg,out为回转式空气预热器经过漏风修正后的真实排烟温度，单位℃；Tfg,out为回转式空气预热器实际排烟温度，单位℃；Tair,in为空气入口平均温度，单位℃；L为回转式空气预热器的漏风率，所述控制装置根据所述烟气侧的换热效率控制所述蒸汽吹灰器的启停。
根据本发明第二方面的用于所述回转式空气预热器的优化吹灰系统的吹灰方法，所述吹灰方法包括：所述回转式空气预热器在运行中，获取整个所述回转式空气预热器圆周方向360度范围的阻力系数ξ，根据阻力系数ξ的大小分布规律，启动所述蒸汽吹灰器针对性地对阻力系数超过设定阻力系数的所述换热仓格进行蒸汽吹灰。
根据本发明的回转式空气预热器的吹灰方法，通过为回转式空气预热器设定吹灰条件，设置检测装置和蒸汽吹灰器，并设置如下吹灰控制逻辑：当检测装置检测到回转式空气预热器的积灰程度达到设定的吹灰条件时，启动蒸汽吹灰器对回转式空气预热器吹灰，使得吹灰工作更加科学化、精细化，提升了回转式空气预热器吹灰工作的自动化程度和时效性，防止空气预热器发生局部的堵塞和玷污，在一定程度上使得锅炉更加节能，并提升回转式空气预热器的工作寿命。
根据本发明的一些实施例，所述吹灰方法还包括：在所述获取整个所述回转式空气预热器圆周方向360度范围的阻力系数ξ之前，先获取所述回转式空气预热器在烟气侧的换热效率η，当换热效率η小于设定换热效率η0时，所述控制装置启动所述蒸汽吹灰器进行吹灰；当换热效率η大于等于设定换热效率η0时，再所述获取整个所述回转式空气预热器圆周方向360度范围的阻力系数ξ。
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
图1为根据本发明的回转式空气预热器的烟风系统热力计算模型示意图；
图2为本发明的回转式空气预热器换热仓格示意图；
图3为本发明的回转式空气预热器的优化吹灰系统的检测装置的部分示意图；
图4为根据本发明回转式空气预热器的蒸汽吹灰器的示意图。
附图标记：
优化吹灰系统100：
回转式空气预热器1，
中心筒11，换热仓格12，烟气入口13，烟气出口14，空气入口15，一次风出口16，二次风出口17，
检测装置2，
流量检测器22，压差检测器23，
清洗热风组件24，清洗风总管241，总控制阀242，清洗风支路243，支路控制阀2431，第一风机244，第二风机245，
蒸汽吹灰器3，热端蒸汽吹灰器31，热端吹灰母管311，热端吹灰喷嘴312，冷端蒸汽吹灰器32。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1到图4描述根据本发明第一方面的回转式空气预热器1的优化吹灰系统100。
根据本发明第一方面的回转式空气预热器1的优化吹灰系统100，包括：回转式空气预热器1、检测装置2、蒸汽吹灰器3及控制装置(图未示出)。
具体地，回转式空气预热器包括多个扇形分仓，多个扇形分仓在回转式空气预热器的周向方向均匀排布，每个扇形分仓包括多个换热仓格12，多个换热仓格12在径向方向依次布置；
检测装置2可以用于检测回转式空气预热器1的阻力系数，检测装置2包括清洗热风组件24，清洗热风组件24构造成适于向每个换热仓格12内喷射清洗热风，阻力系数ξ为：
蒸汽吹灰器3可以用于清理回转式空气预热器1积灰的；控制装置分别与检测装置2和蒸汽吹灰器3通讯连接，控制装置根据检测装置2检测出的阻力系数值控制蒸汽吹灰器3的启停。
根据本发明的回转式空气预热器1的优化吹灰系统100，通过将控制装置分别与检测装置2和蒸汽吹灰器3通讯连接，并由控制装置根据检测装置2检测到的回转式空气预热器1的阻力系数来判定是否启动蒸汽吹灰器3进行吹灰，由此，将积灰情况参数化可以使得吹灰工作更加科学化、精细化，提升了回转式空气预热器1吹灰工作的自动化程度和时效性，防止空气预热器发生局部的堵塞和玷污，在一定程度上使得锅炉更加节能，并提升回转式空气预热器1的工作寿命。
需要说明的是，阻力系数ξ可以表明回转式空气预热器1的积灰程度，ξ越大，表明积灰越严重，表明需要进行及时吹灰；ξ越小，表明积灰越少，控制装置可以将实际的阻力系数ξ与设定阻力系数ξ0进行比对并判定是否满足吹灰条件：当回转式空气预热器1的阻力系数ξ小于设定阻力系数ξ0时，开始启动蒸汽吹灰器3进行吹灰；当回转式空气预热器1的阻力系数ξ大于或等于设定阻力系数ξ0时，蒸汽吹灰器3停止运行。
根据本发明的一些实施例，清洗热风组件24包括：清洗风总管241及多个清洗风支路243。具体地，清洗风总管241的一端与热一次风风源相连，多个清洗风支路243与多个扇形分仓一一对应，且多个清洗风支路243并联在清洗风总管241的另一端，每个清洗风支路243上均可以串接有支路控制阀2431，且每个清洗风支路243的自由端均连接至喷嘴通道，喷嘴通道适于朝向对应的扇形分仓喷射清洗热风。
进一步地，检测装置2可以包括：流量检测器22与压差检测器23。具体地，流量检测器22可以用于检测清洗风流量，流量检测器22串接于清洗风总管241上，或流量检测器22串接于清洗分支路上，且清洗风流量检测器22与控制装置相连。
压差检测器23可以每个喷嘴通道对应的换热仓格12的阻力，压差检测器23的一端可以与清洗风总管241的另一端相连，或压差检测器23的一端可以与清洗风支路243相连，且压差检测器23的另一端与换热仓格12的出口端相连，压差检测传感器与控制装置相连。
根据本发明的一些实施例，清洗风总管241上还可以串接有总控制阀242，且总控制阀242位于流量检测器22的沿气流流向方向的上游，清洗风总管241的一端可以与回转式空气预热器1的一次风出口16管路连通；回转式空气预热器1的清洗热风的出风口连通至回转式空气预热器1的二次风出口17。
根据本发明的一些实施例，蒸汽吹灰器3包括：冷端蒸汽吹灰器32和热端蒸汽吹灰器31，冷端蒸汽吹灰器32可以用于清理回转式空气预热器1的冷端积灰，热端蒸汽吹灰器31可以用于清理回转式空气预热器1的热端积灰。
根据本发明的一些实施例，检测装置2还可以包括：温度检测器(图未示出)。具体地，温度检测器可以用于检测回转式空气预热器1的烟气入口13温度、烟气出口14温度和空气入口15温度。
进一步地，控制装置根据温度检测器检测出的烟气入口温度、烟气出口温度和空气入口温度得出回转式空气预热器的烟气侧的换热效率η，其中，烟气侧的换热效率η满足：，
T′fg,out＝Tfg,out+L(Tfg,out-Tair,in)；
其中，Tfg,in为回转式空气预热器1烟气入口13温度，单位℃；T′fg,out为回转式空气预热器1经过漏风修正后的真实排烟温度，单位℃；Tfg,out为回转式空气预热器1实际排烟温度，单位℃；Tair,in为空气入口15平均温度，单位℃；L为回转式空气预热器1的漏风率。
这里，烟气侧换热效率η可以表明烟气侧的积灰程度，η越小，表明积灰越严重，表明需要进行及时吹灰；η越大，表明积灰较轻，控制装置可以将实际的换热效率η与设定换热效率η0进行比对并判定是否满足吹灰条件：当回转式空气预热器1的换热效率η小于设定换热效率η0时，开始启动蒸汽吹灰器3进行吹灰；当回转式空气预热器1的换热效率η大于或等于设定换热效率η0时，蒸汽吹灰器3停止运行，由此，控制装置根据烟气侧的换热效率控制蒸汽吹灰器3的启停。
本实施例通过设置流量检测器22以及压差检测器23，可以实时检测防堵清洗热风的流量和换热仓格12的阻力，并由控制装置将所测得检测值代入公式计算出实时的回转式空气预热器1内的360度阻力系数ξ。
下面描述回转式空气预热器1的热端蒸汽吹灰器31的结构，本领域技术人员在阅读了下述技术方案后，显然能够理解“回转式空气预热器1的冷端蒸汽吹灰器32的结构”，这里不再一一赘述。
例如图4所示，热端蒸汽吹灰器31可以包括热端吹灰母管311，热端吹灰母管311沿回转式空气预热器1的径向延伸，热端吹灰母管311上间隔布置有多个热端吹灰喷嘴312，多个热端吹灰喷嘴312可以与多个换热仓格12在径向方向上一一对应。
下面描述根据本发明第二方面的用于优化吹灰系统100的吹灰方法。
根据本发明第二方面的回转式空气预热器1的吹灰方法，包括：获取整个回转式空气预热器1圆周方向360度范围的阻力系数ξ，根据阻力系数ξ的大小分布规律，启动蒸汽吹灰器3针对性地对阻力系数超过设定阻力系数的换热仓格12进行蒸汽吹灰，由此，可以提升吹灰效率，实现对回转式空气预热器1吹灰工作的精细化控制。
根据本发明的回转式空气预热器1的吹灰方法，通过为回转式空气预热器1设定吹灰条件，设置检测装置2和蒸汽吹灰器3，并设置如下吹灰控制逻辑：当检测装置2检测到回转式空气预热器1的积灰程度达到设定的吹灰条件时，启动蒸汽吹灰器3对回转式空气预热器1吹灰，使得吹灰工作更加科学化、精细化，提升了回转式空气预热器1吹灰工作的自动化程度和时效性，防止空气预热器发生局部的堵塞和玷污，在一定程度上使得锅炉更加节能，并提升回转式空气预热器1的工作寿命。
进一步，吹灰方法还可以包括：在获取整个回转式空气预热器圆周方向360度范围的阻力系数ξ之前，先获取回转式空气预热器在烟气侧的换热效率η，具体地，当换热效率η小于设定换热效率η0时，控制装置启动蒸汽吹灰器进行吹灰；当换热效率η大于等于设定换热效率η0时，再获取整个回转式空气预热器1圆周方向360度范围的阻力系数ξ，当阻力系数ξ大于设定阻力系数时，控制装置启动蒸汽吹灰器3进行吹灰，当阻力系数ξ小于设定阻力系数时，控制装置不启动蒸汽吹灰器3。
下面描述根据本发明一个具体实施例的回转式空气预热器1的优化吹灰系统100。
具体地，参考图1到图4，根据本发明的回转式空气预热器1的优化吹灰系统100包括：回转式空气预热器1、检测装置2、蒸汽吹灰器3、控制装置。
参考图1与图2，回转式空气预热器1的中央为中心筒11，沿着径向方向从内到外依次布置多个换热仓格12。
参考图2与图3，检测装置2包括清洗热风组件24，清洗热风组件24包括：第一风机244、第二风机245、清洗风总管241及多个清洗风支路243。其中，第一风机244与第二风机245可以为回转式空气预热器1提供风源，外界空气经过第一风机244提升压力后的入口一次风从底部的空气入口15进入回转式空气预热器1，加热升温后从顶部离开回转式空气预热器1为高温的出口一次风，外界空气经过第二风机245提升压力后的入口二次风从底部的空气入口15进入回转式空气预热器1，加热升温后从顶部离开回转式空气预热器1为高温的出口二次风；清洗风总管241的一端与出口一次风的出口相连，使得出口一次风可以至少部分进入清洗风总管241作为清洗风的风源，多个清洗风支路243在径向方向上与多个换热仓格12一一对应，且多个清洗风支路243并联在清洗风总管241的另一端，每个清洗风支路243上均可以串接有支路控制阀2431，且每个清洗风支路243的自由端均连接至喷嘴通道，喷嘴通道适于朝向对应的换热仓格12喷射清洗热风。
参考图2到图4，检测装置2包括：温度检测器、流量检测器22及压差检测器23。其中，温度检测器可以用于检测回转式空气预热器1的烟气入口13温度、烟气出口14温度和空气入口15温度。
流量检测器22可以用于检测清洗风流量，流量检测器22串接于清洗风总管241上；压差检测器23的一端可以与清洗风总管241的另一端相连，或压差检测器23的一端可以与清洗风支路243相连，且压差检测器23的另一端与换热仓格12的出口端相连，通过压差检测器23测量出每个喷嘴通道对应的换热仓格12的阻力，并将检测值代入公式计算出回转式空气预热器1圆周方向360度范围的阻力系数ξ。
控制装置分别与检测装置2、蒸汽吹灰器3连接。
根据本发明的回转式空气预热器1的工作过程、优化吹灰系统工作原理及控制方式如下：
入口烟气从回转式空气预热器1顶部进入换热仓格内，经过换热降低温度后离开回转式回转式空气预热器1形成出口烟气，外界空气经过第一风机244提升压力后的入口一次风从底部的空气入口15进入回转式空气预热器1，加热升温后从顶部离开回转式空气预热器1形成高温的出口一次风，外界空气经过第二风机245提升压力后的入口二次风从底部进入回转式空气预热器1，加热升温后从顶部离开回转式空气预热器1形成高温的出口二次风。
从出口一次风分流一部分热一次风通过清洗风总管241作为清洗热风，然后经流量检测器22后进入清洗风支路243并从喷嘴通道喷出，从底部的空气入口15向上经过换热仓格12后的清洗风从回转式空气预热器1顶部离开后与出口二次风进行混合，作为锅炉的二次热风使用。
清洗热风进入回转式空气预热器1前，根据回转式空气预热器1在径向方向的换热仓格12个数，分为N个热风支路，并在每个支路上安装支路控制阀2431，用于调节进入每个换热仓格12的清理风流量，沿着回转式空气预热器1径向方向，进入第一换热仓格12的清洗风支路243上设置有第一换热仓格12的支路控制阀2431，进入第二换热仓格12的清洗风支路243上设置有第二换热仓格12的支路控制阀2431，进入第N换热仓格12防堵清洗风支路243上设置有第N换热仓格12的支路控制阀2431。
综上，通过流量检测器22可以检测防堵清洗热风流量，同时通过压差检测器23可以检测回转式空气预热器1圆周方向360度范围的阻力系数ξ；
此外，通过温度检测器可以检测出回转式空气预热器1的烟气入口13温度、烟气出口14温度和空气入口15温度，然后可以由控制装置根据温度检测器的检测值得出回转式空气预热器1的烟气侧的换热效率η。
由此，本发明的优化吹灰系统100主要利用上述两个物理参数，通过实时运行数据和分析结果，进行逻辑判断，对回转式空气预热器1的优化吹灰系统100的投运方式进行控制，使得吹灰控制更加科学化与精细化。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
