降温换热器、热媒水换热系统及该系统泄漏量检测方法与流程

1.本发明属于火力发电技术领域，具体涉及一种降温换热器、热媒水换热系统及该系统泄漏量检测方法。


背景技术：

2.封闭液体热媒介质构成的换热系统，常称为lggh系统，在火力发电站中有着重要的应用，lggh的良好运行，是决定了发电机组的最高出力的主要因素之一，具体如图1所示，该系统将相对高温的烟气热量，转移到相对温度较低的烟气中，以满足电除尘工作要求以及烟囱排放环保要求，然而烟气部分热量不可避免地被脱硫吸收塔喷淋浆液带走，造成了温度下降，烟囱防腐以及烟气抬升需要更高的温度。
3.现有技术中，lggh的降温换热器一般在高尘区工作，烟尘浓度达到20-30g/nm3，在烟尘颗粒的冲刷下，某些部位的换热管吹损，造成热媒水泄漏，局部积灰结块，减少烟气通流面积，加速吹磨换热器管，导致泄漏点增加的恶性循环。由于烟气中含so2浓度高达2g/nm3，加快了积灰结块，使积灰坚硬难于清除，so2浓度高也加快了金属腐蚀。现实生产中，当lggh系统检测泄漏不及时，造成处理不及时，或者查找工序复杂，时间长，轻者降低除尘效率、增加引风机电耗，不仅影响环保还增加厂用电率，重者造成电除尘电场短路，彻底跳闸除尘装置，迫停机组，造成电网的不安全性增加，还要面临严重的经济考核。现有技术中，用于检测泄漏的手段包括采用高温湿度传感器、红外成像传感器等，例如专利cn105987789a在烟气前后侧底部布置了梳状探测面的高温湿度传感器，利用湿度差值来判断泄漏，专利cn110608846a采用单点红外成像技术检测换热管的温度场变化情况发现泄漏，但是检测用传感器常布置在高温高尘高流速烟道中，或者酸性积液中，环境较差，还需要面临磨损、高温、腐蚀等问题，在检测泄漏情况的过程中，还可能存在不能连续检测、检测精确度差、成本高、维护量大等问题。
4.因此，急需一种能够解决上述问题的降温换热器、热媒水换热系统及该系统泄漏量检测方法。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术问题，本发明提供一种便于检测泄漏情况降温换热器、热媒水换热系统及该系统泄漏量检测方法。
6.本发明的技术方案为：
7.一种降温换热器，所述降温换热器包括多个并联设置在降温箱内的大换热组件，每个所述大换热组件包括进水总管和出水总管，所述出水总管上设有出水总阀，所述进水总管上设有进水总阀，每个所述大换热组件还包括至少两个串联设置的中换热组件，每个所述中换热组件由多个并联设置的小换热组件组成。
8.优选地，每个所述小换热组件包括热媒水换热管，所述热媒水换热管的一端设有进水阀，所述热媒水换热管的另一端设有出水阀。
9.优选地，每个所述小换热组件的所述进水阀的出口处连接有第一排水管，所述第一排水管上设有第一排水阀；每个所述小换热组件的所述出水阀的进口处连接有第二排水管，所述第二排水管上设有第二排水阀。
10.优选地，所述第一排水管和所述第二排水管均与总排水管相连。
11.一种热媒水换热系统，，包括升温换热器和上述降温换热器，所述降温换热器设有热媒水低温进口和热媒水高温出口，所述升温换热器设有热媒水高温进口和热媒水低温出口，所述热媒水高温出口和所述热媒水高温进口通过第一连接管相连，所述热媒水低温进口和所述热媒水低温出口通过第二连接管相连，所述第二连接管上设有热媒水循环泵和补水阀，所述第二连接管还通过管路与膨胀箱相连，所述膨胀箱位于最高处，所述膨胀箱的顶部设有放气阀。
12.优选地，所述降温换热器依次与电除尘器、引风机、脱硫吸收塔和升温换热器相连，锅炉烟气经所述降温换热器降温后，依次流经所述电除尘器、所述引风机和所述脱硫吸收塔，然后经所述升温换热器排出净烟气。
13.优选地，所述膨胀箱设有液位变送器，所述第二连接管设有温度传感器和压力变送器，所述液位变送器、所述温度传感器和所述压力变送器均与控制器相连。
14.优选地，所述大换热组件的所述进水总管与所述热媒水低温进口相连，所述大换热组件的所述出水总管与所述热媒水高温出口相连。
15.一种热媒水换热系统的泄漏量检测方法，包括如下步骤：
16.s1、打开放气阀，对降温换热器、升温换热器以及第一连接管和第二连接管所组成的系统充入热媒水并进行排气，直至位于最高处的膨胀箱内留下体积为箱体容积1/7-1/6的空气，然后停止充入热媒水并关闭放气阀；
17.s2、开启热媒水循环泵，建立换热所需正常循环流量；
18.s3、发电机组运行后，热媒水温度升高，膨胀箱温度压力也会有一定升高，随着负荷变化，闭式膨胀箱将会抑制液位的变化，当热媒水有泄漏时，膨胀箱压力将下降，当膨胀箱压力等于膨胀箱内温度的饱和压力时，膨胀箱内的顶部将形成饱和蒸汽和空气混合气体，液位开始下降，如果膨胀箱液位低到第一液位时，开启补水阀，如果膨胀箱液位升高到第二液位时，关闭补水阀；
19.s4、建立膨胀箱实际液位与膨胀箱标态液位的液位温度补偿模型；
20.s5、排除其它因素的影响，当膨胀箱实际液位的变化只和热媒水的泄漏有关时，则先根据液位温度补偿模型，将膨胀箱实际液位变化率转化为膨胀箱标态液位变化率，然后计算热媒水泄漏量，热媒水泄漏量为膨胀箱标态液位变化率与膨胀箱内截面面积的乘积。
21.优选地，所述第一液位为所述膨胀箱总液位的40％，所述第二液位为所述膨胀箱总液位的80％。
22.本发明的有益效果是：
23.(1)在实际使用过程中，降温换热器的换热管在烟道内相比升温换热器更容易发生泄漏，本发明对降温换热器进行改进，降温换热器包括多个并联设置的大换热组件，每个所述大换热组件还包括两个串联设置的中换热组件，每个所述中换热组件由多个并联设置的小换热组件组成，这样有助于快速地找出出现泄漏的大换热组件，然后在大换热组件内找出具体出现泄漏的小换热组件，然后通过关闭对应的进水阀和出水阀将该小换热组件进
行隔绝，这样既不使泄漏扩大、避免积灰结块，又能够尽量尽可能小地降低对换热效果的影响，进而降低对发电机组最大出力影响，同时也能杜绝电场短路跳闸，在检修周期内保证环保排放合格；
24.(2)本发明提供一种具有膨胀箱的热媒水换热系统，该系统方便检测、确定热媒水的泄漏量，热媒水换热系统含有降温换热器，若泄漏点在降温换热器内，便于快速找到降温换热器内的泄漏点。
附图说明
25.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
26.图1是现有技术换热系统的结构示意图；
27.图2是本发明换热系统的结构示意图；
28.图3是本发明大换热组件的结构示意图。
29.图中标记为：1、降温换热器；1.1、热媒水低温进口；1.2、热媒水高温出口；1.3、出水总阀；1.4、进水总阀；1.5、热媒水换热管；1.6、进水阀；1.7、出水阀；1.8、第一排水阀；1.9、第二排水阀；1.10、总排水管；2、电除尘器；3、引风机；4、脱硫吸收塔；5、升温换热器；5.1、热媒水高温进口；5.2、热媒水低温出口；6、第一连接管；7、第二连接管；8、热媒水循环泵；9、补水阀；10、膨胀箱；11、放气阀；12、液位变送器；13、温度传感器；14、压力变送器；15、控制器。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
31.如图2和图3所示，一种热媒水换热系统，包括降温换热器1，降温换热器1依次与电除尘器2、引风机3、脱硫吸收塔4和升温换热器5相连，锅炉烟气经降温换热器1降温后，依次流经电除尘器2、引风机3和脱硫吸收塔4，然后经升温换热器5排出净烟气。降温换热器1设有热媒水低温进口1.1和热媒水高温出口1.2，升温换热器5设有热媒水高温进口 5.1和热媒水低温出口5.2，热媒水高温出口1.2和热媒水高温进口5.1通过第一连接管6相连，热媒水低温进口1.1和热媒水低温出口5.2通过第二连接管7相连，第二连接管7上设有热媒水循环泵8和补水阀9，第二连接管7还通过管路与膨胀箱10相连，膨胀箱10位于最高处，膨胀箱10的顶部设有放气阀11。
32.其中，降温换热器1包括多个并联设置在降温箱内的大换热组件，每个大换热组件包括进水总管和出水总管，出水总管上设有出水总阀1.3，进水总管上设有进水总阀1.4，大换热组件的进水总管与热媒水低温进口1.1相连，大换热组件的出水总管与热媒水高温出口 1.2相连。每个大换热组件还包括至少两个串联设置的中换热组件，每个中换热组件由多个并联设置的小换热组件组成，热媒水经进水总管流入大换热组件内的各个小换热组件，然后汇集于出水总管流出，每个小换热组件包括热媒水换热管1.5，热媒水换热管1.5的一端设有进水阀1.6，热媒水换热管1.5的另一端设有出水阀1.7，在实际使用过程中，降温
换热器1的换热管在烟道内相比升温换热器5更容易发生泄漏，通过对降温换热器1的改进，能够快速地找出出现泄漏的大换热组件，然后在大换热组件内找出具体出现泄漏的小换热组件，然后通过关闭对应的进水阀1.6和出水阀1.7将该小换热组件进行隔绝，这样既不使泄漏扩大、避免积灰结块，又能够尽量尽可能小地降低对换热效果的影响，进而降低对发电机组最大出力影响，同时也能杜绝电场短路跳闸，在检修周期内保证环保排放合格。此外，每个小换热组件的进水阀1.6的出口处连接有第一排水管，第一排水管上设有第一排水阀1.8，每个小换热组件的出水阀1.7的进口处连接有第二排水管，第二排水管上设有第二排水阀1.9，第一排水管和第二排水管可汇集于一根总排水管1.10，便于热媒水的排出。
33.膨胀箱10设有液位变送器12，第二连接管7设有温度传感器13和压力变送器14，液位变送器12、温度传感器13和压力变送器14均与控制器15相连，液位变送器12用于监测膨胀箱10内的液位变化并将结果反馈给控制器15，温度传感器13用于监测第二连接管 7内的热媒水温度变化并将结果反馈给控制器15，压力变送器14用于监测第二连接管7内压力的变化并将结构反馈给控制器15。
34.本发明还提供了一种热媒水换热系统的泄漏量检测方法，包括如下步骤：
35.s1、打开放气阀11，对降温换热器1、升温换热器5以及第一连接管6和第二连接管7 所组成的系统充入热媒水并进行排气，直至位于最高处的膨胀箱10内留下体积为箱体容积 1/7-1/6的空气，然后停止充入热媒水并关闭放气阀11，注意补水阀9应该关闭严密，内漏流量足够小，防止干扰液位变化；
36.s2、开启热媒水循环泵8，建立换热所需正常循环流量，此时要注意热媒水循环泵8 入口压力，防止整个系统位于高处系统内热媒水低压气化，造成管道两相流而振动，损坏设备；
37.s3、发电机组运行后，热媒水温度升高，膨胀箱10温度压力也会有一定升高，随着负荷变化，闭式膨胀箱10将会抑制液位的变化；当热媒水有泄漏时，膨胀箱10压力将下降，当膨胀箱10压力等于膨胀箱10内温度的饱和压力时，膨胀箱10内的顶部将形成饱和蒸汽和空气混合气体，液位开始下降，如果膨胀箱10液位低到第一液位时，第一液位为膨胀箱 10总液位的40％，开启补水阀9，如果膨胀箱10液位升高到第二液位时，第二液位为膨胀箱10总液位的80％，关闭补水阀9；
38.s4、建立膨胀箱实际液位与膨胀箱标态液位的液位温度补偿模型；
39.s5、排除其它因素的影响，当膨胀箱实际液位的变化只和热媒水的泄漏有关时，若泄漏量大，液位下降快，先根据液位温度补偿模型，将膨胀箱实际液位变化率转化为膨胀箱标态液位变化率，然后计算热媒水泄漏量，热媒水泄漏量为膨胀箱标态液位变化率与膨胀箱内截面面积的乘积，具体计算公式为：v＝dl
×a×
10-6
,v(l/min)为热媒水泄漏量，dl (mm/min)为膨胀箱标态液位变化率，a(mm2)为膨胀箱内截面面积。
40.在新安装或检修过后，热媒水换热系统短时间内确保没有泄漏，此时，记录膨胀箱实际液位以及热媒水循环水流量、降温器进口水温度、升温器进口水温度、升温器出口水温度这些影响液位的相关因素，建立液位温度补偿模型，因为设备安装以及实际情况比较复杂，所以经过运行数据的提炼、分析得到膨胀箱标态液位与这些参数的函数关系，再经过时间的检验后，修正并确定最终的液位温度补偿模型。在实际过程中，热媒水换热系统中的热媒水水温主要跟随机组负荷上升和下降，波动正负2℃左右，对该系统的膨胀箱10液位影响
较小，通过历史数据找到关键点温度影响起液位变化的关系式，再经过温度补偿得到膨胀箱标态液位，其下降的速率与泄漏流量成正比。本发明使机组负荷变化的影响减少了对膨胀箱10液位干扰，对检测到的液位进行系统温度的补偿，减少了系统温度对液位信号的干扰，得到了更加稳定的液位信号。
41.本发明的热媒水换热系统包括降温换热器1，该降温换热器1进行了改进，该降温换热器1包括多个并联设置的大换热组件，每个大换热组件还包括两个串联设置的换热组，每个换热组由多个并联设置的小换热组件组成。在实际使用过程中，若通过检修维护等手段确认泄漏点在降温换热器1内部时，可以迅速找到具体的泄漏点，并通过关闭对应阀门，保证在不使泄漏扩大的情况下，仍能保证该降温换热器1的正常使用。假设每个大换热组件热媒水最大的泄漏量为2l/min，当确定仅在降温换热器1内产生泄漏，而热媒水换热系统的热媒水泄漏量v0达到或者超过-2l/min，需要在线检查确定泄漏点的泄漏量，然后将泄漏模块隔绝，具体使用过程如下：
42.(1)确定泄漏大换热组件：关闭进水总阀1.4和出水总阀1.3来隔绝大换热组件，观察5-10min，若热媒水泄漏量出现下降，并逐渐下降到基础背景值(如-0.2l/min)，则判断得到该大换热组件为存在泄漏的大换热组件；判断v0是否在该存在泄漏的大换热组件的承受范围内，若v0大于该承受范围，即v0为负且绝对值大于2l/min，进行下一步；
43.(2)确定泄漏小换热组件：打开存在泄漏的大换热组件的进水总阀1.4和出水总阀1.3 使其投入运行，此时热媒水泄漏量恢复到v0，然后依次隔绝小换热组件，即关闭对应的进水阀1.6和出水阀1.7，观察5-10min，这时的热媒水泄漏量为该小换热组件的泄漏量，如果热媒水泄漏量减少不明显，就可以重新打开，继续隔绝下一个小换热组件，当发现泄漏量较大的小换热组件时，将该小换热组件进行隔绝，然后继续监测，隔绝小换热组件，直至热媒水换热系统的热媒水的总泄漏量下降到允许承受的范围。
44.本发明通过隔绝范围的不同，观察泄漏量在隔绝前后的差值，从而得到所隔绝模块的泄漏情况，然后根据每个换热模块的最低允许泄漏流量，综合泄漏量与换热情况，决定是否隔绝，作出最佳决策，从而完成泄漏大换热组件和泄漏小换热组件的在线查找和隔绝运行，最大限度保证了换热器在烟气环保设施运行中发挥的作用。
45.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。