空气预热器在线过热水冲洗系统的制作方法

1.本实用新型涉及火电机组空气预热器领域，具体涉及一种空气预热器在线过热水冲洗系统。


背景技术：

2.目前我国火电机组的锅炉为了适应环保要求增加了脱硝装置，产生氨逃逸使空气预热器出现堵塞，相应风机电耗增加，一次、二次风压有摆动现象，由于风量忽大忽小致使送风量不断变化，造成燃烧不稳定，甚至引起风机失速和喘振，严重影响锅炉的经济性和安全性。即使脱硝装置前期喷氨的均匀性很均衡，但在实际脱硝装置运行过程中，不可避免的出现氨逃逸，脱硝装置出口逃逸的氨气与烟气中的三氧化硫，形成硫酸氢铵黏附粉尘颗粒沉积在空气预热器低温区换热面上，空气预热器逐渐出现堵塞情况，致使空气预热器蓄热元件阻力明显增加。
3.现有的空气预热器在线清堵技术一般包括传统蒸汽吹灰器技术和在线高压水冲洗技术。采用传统蒸汽吹灰器对空气预热器进行在线清堵时，存在蒸汽对硫酸氢铵和灰的粘结物清堵作用极小，吹灰器发生故障时不易排查，不易检修等问题。且传统蒸汽吹灰的疏通效果不明显，使锅炉风机运行电耗增加，还会造成风机失速、机组无法满负荷运行等后果，严重影响了机组的安全性和经济性。
4.采用现有在线高压水冲洗技术对空气预热器进行在线清堵时，冲洗水的温度过高或者过低都会影响清堵效果，如果冲洗水的温度过高，会导致冲洗水还未碰到转子蓄热元件前汽化，汽化后与传统蒸汽吹灰器的清堵原理相类似，将无法对蓄热元件上的硫酸氢铵和灰的粘结物做功将其打掉，如果冲洗水的温度过低，会导致冲洗水在冲击转子蓄热元件后仍为液态，大部分的冲洗水会在自身重力作用下回流，需要额外设计收集装置对回流的冲洗水进行收集。与此同时，水会对转子钢结构交变急冷，造成转子损坏；水还会对蓄热元件表层陶瓷交变急冷也会造成脱落；水和粉煤灰混合粘附在转子上，也会使堵塞部位上移。
5.例如在环境压力为1个标准大气压、工作位置压力为0.986个标准大气压(空气预热器冷端压力是负压状态)、工作位置水沸腾温度为99.183℃、喷嘴内压力为10-100mpa的边界条件下，如果将99.183℃的水以10-100mpa的压力喷出，水可以冲击转子蓄热元件上的硫酸氢铵和灰的粘结物并将其打掉。由于水的汽化潜热非常大，转子蓄热元件储热不足以将冲洗水汽化，导致水携带硫酸氢氨碎物及粉煤灰向上漂移，并在向上漂移过程中蒸发，向上漂移后的碎物及粉煤灰最终存留在上位蓄热元件上，这就造成了堵点上移。
6.综上所述，现有的空气预热器在线清堵技术存在水对转子钢结构交变急冷，造成转子损坏；水对蓄热元件表层陶瓷交变急冷也会造成脱落；水和粉煤灰混合粘附在转子上，使堵塞部位上移的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是为了解决现有的空气预热器在线清堵技术存在水对转子钢
结构交变急冷，造成转子损坏；水对蓄热元件表层陶瓷交变急冷也会造成脱落；水和粉煤灰混合粘附在转子上，使堵塞部位上移的问题，进而提供一种空气预热器在线过热水冲洗系统。
8.本实用新型的技术方案是：
9.空气预热器在线过热水冲洗系统，它包括供水水源1、可调高压柱塞泵3、水加热器、喷嘴连接管7、喷嘴8、温度传感器10、压力传感器12和控制器9，可调高压柱塞泵3输入端通过输水管与供水水源1连接，可调高压柱塞泵3输出端通过输水管与水加热器输入端连接，水加热器输出端通过喷嘴连接管7与喷嘴8连接，喷嘴8安装在空气预热器冷端下方，水加热器上分别安装有温度传感器10和压力传感器12，温度传感器10和压力传感器12均通过导线与控制器9连接，控制器9通过导线与水加热器连接，通过安装在水加热器上的温度传感器10对水加热器内过热水温度进行检测，并将检测到的信号反馈给控制器9，控制水加热器的加热温度。
10.进一步地，水加热器包括分流三通阀4、换热器5和混合器6，可调高压柱塞泵3输出端通过输水管与分流三通阀4输入端连接，分流三通阀4的一路输出端通过输水管与换热器5输入端连接，换热器5输出端通过输水管与混合器6的一路输入端连接，分流三通阀4的另一路输出端通过输水管与混合器6的另一路输入端连接，混合器6输出端与喷嘴连接管7连接，混合器6上分别安装有温度传感器10和压力传感器12，控制器9通过导线与分流三通阀4连接，通过安装在混合器6上的温度传感器10对混合器6内过热水温度进行检测，并将检测到的信号反馈给控制器9，控制分流三通阀4开度。
11.进一步地，它还包括安全阀14，安全阀14安装在混合器6的壳体上。
12.进一步地，它还包括过滤器2，连接供水水源1与可可调高压柱塞泵3的输水管上安装有过滤器2。
13.进一步地，它还包括压力表13，压力表13安装在混合器6的壳体上，压力表13的测量端穿过混合器6壳体并延伸至混合器6内部，压力表13与混合器6壳体密封连接。
14.进一步地，它还包括就地温度计11，就地温度计11安装在混合器6的壳体上，就地温度计11的测量端穿过混合器6壳体并延伸至混合器6内部，就地温度计11与混合器6壳体密封连接。
15.进一步地，喷嘴连接管7为伸缩软管。
16.进一步地，喷嘴8的数量为多个。
17.进一步地，供水水源1为水池。
18.进一步地，控制器9为plc控制器。
19.本实用新型与现有技术相比具有以下效果：
20.1、本实用新型的空气预热器在线过热水冲洗系统通过将混合器6内过热水加热，形成过热水，随着过热水温度升高，此时10-100mp的过热水集聚的内能越来越多，从喷嘴8喷出后冲击空气预热器低温区换热面时自身汽化部分会越来越多，当温度升高到某一点，过热水集聚的热能等于水汽化(汽化潜热)所需热能时，冲击空气预热器低温区换热面后的过热水就会全部汽化为气体，这一温度点，我们称为水汽转换温度。此时温度传感器10监测到的混合器6内过热水温度就是冲洗水的温度。冲洗水冲击转子将蓄热元件的硫酸氢铵打掉后，吸收蓄热元件上少量的热能，就会立即变成蒸汽。进而解决了水对转子钢结构交变急
冷，造成转子损坏的问题；解决了水对蓄热元件表层陶瓷交变急冷造成的脱落的问题；解决了水和粉煤灰混合后粘附在转子上，使堵塞部位上移的问题。
21.2、本实用新型的空气预热器在线过热水冲洗系统投入运行后，机组空气预热器阻力由2.5kpa降至1.2kpa；系统运行平稳无卡涩，相比同厂其他机组冲洗水系统的稳定性高；plc控制系统操作简单，灵活性高，可实时在线调节冲洗时间和次数。与离线水冲洗相比，离线水冲洗单台机组运行成本40万元/年，高压在线水冲洗系统单台机组运行成本仅2万元/年，且能够避免因空气预热器堵塞造成非计划停机(若因空气预热器堵塞造成非计划停机，电厂直接经济损失在50万/次左右)。因此，空气预热器在线过热水冲洗系统以较低的投入达到了最佳的性能效果，是治理燃煤电厂空气预热器堵塞的最直接、有效、经济的技术方案。
附图说明
22.图1是本实用新型的空气预热器在线过热水冲洗系统示意图。
23.图中：1-供水水源；2-过滤器；3-可调高压柱塞泵；4-分流三通阀；5-换热器；6-混合器；7-喷嘴连接管；8-喷嘴；9-控制器9；10-温度传感器；11-就地温度计；12-压力传感器；13-压力表；14-安全阀。
具体实施方式
24.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的空气预热器在线过热水冲洗系统，它包括供水水源1、可调高压柱塞泵3、水加热器、喷嘴连接管7、喷嘴8、温度传感器10、压力传感器12和控制器9，可调高压柱塞泵3输入端通过输水管与供水水源1连接，可调高压柱塞泵3输出端通过输水管与水加热器输入端连接，水加热器输出端通过喷嘴连接管7与喷嘴8连接，喷嘴8安装在空气预热器冷端下方，水加热器上分别安装有温度传感器10和压力传感器12，温度传感器10和压力传感器12均通过导线与控制器9连接，控制器9通过导线与水加热器连接，通过安装在水加热器上的温度传感器10对水加热器内过热水温度进行检测，并将检测到的信号反馈给控制器9，控制水加热器的加热温度。
25.本实施方式中，可调高压柱塞泵3的生产型号为200tj3型，压力0-84mpa，流量93升/分钟。水加热器的加热方式可以是火、电、炉烟、蒸汽等。
26.具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的水加热器包括分流三通阀4、换热器5和混合器6，可调高压柱塞泵3输出端通过输水管与分流三通阀4输入端连接，分流三通阀4的一路输出端通过输水管与换热器5输入端连接，换热器5输出端通过输水管与混合器6的一路输入端连接，分流三通阀4的另一路输出端通过输水管与混合器6的另一路输入端连接，混合器6输出端与喷嘴连接管7连接，混合器6上分别安装有温度传感器10和压力传感器12，控制器9通过导线与分流三通阀4连接，通过安装在混合器6上的温度传感器10对混合器6内过热水温度进行检测，并将检测到的信号反馈给控制器9，控制分流三通阀4开度。如此设置，换热器5安装在空气预热器热端烟道中，充分利用烟道中烟气热量，换热器5的换热能力满足将温度20℃、流量93升/分钟的水加温到374℃的能力。调节后的混合器6内过热水通过设置在空气预热器冷端下方的喷嘴8喷出，此时混合器6内过热水从喷嘴8喷出时为液态，液态的冲洗水冲击转子将蓄热元件上的硫酸氢铵和灰的粘结物做功将其打
掉，冲洗水在冲击转子的同时吸收热能汽化成为蒸汽，由于各地海拔高度不同水汽化温度不同，所以过热水在喷嘴8出口温度要随着海拔高度不同而不同。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
27.本实施方式中，换热器5安装在空气预热器热端烟道中，换热能5力能够满足将温度20℃、流量93升/分钟的水加温到374℃的能力。
28.具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括安全阀14，安全阀14安装在混合器6的壳体上。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
29.具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括过滤器2，连接供水水源1与可可调高压柱塞泵3的输水管上安装有过滤器2。如此设置，过滤器2起到过滤水中固体杂质的作用，通过在可调高压柱塞泵3进水端设置过滤器2，避免水池1中固体杂质进入可调高压柱塞泵3，对可调高压柱塞泵3内部零件造成破坏。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
30.具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括压力表13，压力表13安装在混合器6的壳体上，压力表13的测量端穿过混合器6壳体并延伸至混合器6内部，压力表13与混合器6壳体密封连接。如此设置，当系统出现意外故障时，工作人员能够通过压力表13对混合器6内压力进行实时监测，对系统进行暂停作业，并对故障处进行维修维护。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
31.具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括就地温度计11，就地温度计11安装在混合器6的壳体上，就地温度计11的测量端穿过混合器6壳体并延伸至混合器6内部，就地温度计11与混合器6壳体密封连接。如此设置，当系统出现意外故障时，工作人员能够通过就地温度计11对混合器6内温度进行实时监测，对系统进行暂停作业，并对故障处进行维修维护。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
32.具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的喷嘴连接管7为伸缩软管。如此设置，伸缩软管选用耐高温、高压软管。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
33.具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的喷嘴8的数量为多个。如此设置，喷嘴8为直喷、上冲式，布置喷嘴8尽可能多，减少冲洗时间，喷嘴8为可调流量喷嘴。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
34.具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的供水水源1为水池。如此设置，供水水源1可以采用供水水池或者供水水箱等，供水水池为2.0立方米，能够满足可调高压柱塞泵3在10分钟以上工作需求，水池靠压力自动补水，流量为200升/分钟，水位低自动停机。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
35.具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的控制器9为plc控制器。如此设置，恒定温度的热水是通过plc按设定温度精准控制分流三通阀4，使经过换热器5到混合器6热水和直接进入混合器6的常温水在混合器6内混合得到过热水，混合器6的设定温度值是通过plc精准控制进入换热器5到混合器6或直接进入混合器6的流量依据。其它组成和连接关系与具体实施方式的一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。
36.具体地，空气预热器在线过热水冲洗系统通过设置在控制盘上的界面设定混合器6过热水水温，并对混合器6内过热水水温进行检测，检测所得的信号(4-20ma)，作为温控系
统plc的反馈值，再与设定的混合器6过热水水温设定值进行pid运算，同时输出一个1-5v的直流信号，控制分流三通阀4开度。
37.实施例一
38.结合图1说明本实施例，基于具体实施方式二所述的空气预热器在线过热水冲洗系统的空气预热器在线过热水冲洗方法，所述空气预热器在线过热水冲洗方法是通过喷嘴8将某一确定温度的过热水以10-100mp的喷射压力冲击表面温度为150-180℃的空气预热器低温区换热面，所述喷嘴8距换热面190-400mm，在过热水撞击换热面表面硫酸氢铵和灰的粘结物的同时，水迅速汽化变成气体，气体吹飞残渣弥散到烟气中，大部分随着烟气吹走，部分残渣落到烟道底部。
39.实施例二
40.结合图1说明本实施例，冲击空气预热器低温区换热面的过热水温度为100-374℃。
41.实施例三
42.结合图1说明本实施例，冲击空气预热器低温区换热面的过热水温度的确定方法通过以下步骤实现的，
43.通过测量吸热后的水汽转换温度来确定过热水温度：
44.首先，控制器9控制分流三通阀4将直接进入混合器6的常温水流量调整为零，控制分流三通阀4逐渐增加经换热器5来的过热水进入混合器6流量；
45.然后，逐次将温度由低至高的混合器6内过热水分别以10-100mpa的压力从喷嘴8喷出，同时通过安装在混合器6上的温度传感器10分别对混合器6内过热水温度进行检测并记录，对应分别得到各个过热水的温度值；
46.最后，通过安装在空气预热器冷端密封角钢下方的工业摄像机观察每一次从喷嘴8喷出的过热水形态，当从喷嘴8喷出的过热水垂直向上冲击空气预热器低温区换热面并吸收空气预热器低温区换热面温度后汽化为气体的情况发生时，此时垂直向上安装的喷嘴8外壳表面凝结水向下每分钟小于两滴，确定这个情况的过热水温度为水汽转换温度。
47.如果温度过高，会发生从喷嘴8喷出的过热水没有达到空气预热器低温区换热面就汽化；如果温度过低，会发生从喷嘴8喷出的过热水冲击空气预热器低温区换热面后还不能汽化
48.实施例四：
49.结合图1说明本实施例，混合器6内过热水温度调节方法为：当混合器6内过热水温度未达到设定值时，分流三通阀4减少直接进入混合器6的常温水流量，增加经换热器5来的过热水进入混合器6流量，使混合器6水温升高。
50.实施例五：
51.结合图1说明本实施例，混合器6内过热水温度调节方法为：当混合器6内过热水温度超过设定值时，分流三通阀4减少经过换热器5到混合器6过热水流量，增加直接进入混合器6的常温水流量，使混合器6水温降低。
52.实施例六：
53.结合图1说明本实施例，混合器6内过热水温度调节方法为：混合器6内过热水温度达到设定值时，分流三通阀4处于一路平衡位置，使直接进入混合器6的常温水和经过换热
器5到混合器6过热水在混合器6水量达到一平衡值。
54.实施例七：
55.结合图1说明本实施例，冲击空气预热器低温区换热面的过热水的喷射压力为15-100mpa。
56.通过可调高压柱塞泵3将水池1中的水以15-100mpa的压力输出至分流三通阀4，所述的混合器6内过热水设定压力值不需要精确到水汽转换温度对应的某一压力值，只需能够保证在该压力条件下，保证混合器6内过热水温度能够到达水汽转换温度，并在该压力条件下，保证通过喷嘴8喷出的冲洗水能够冲洗空气预热器换热元件。
57.实施例八：
58.结合图1说明本实施例，冲击空气预热器低温区换热面的过热水的喷射压力为35mpa。
59.工作原理
60.结合图1说明本实用新型的空气预热器在线过热水冲洗系统的工作原理：
61.首先，采用可调高压柱塞泵3将水池1中的水输出至分流三通阀4，经分流三通阀4将高压水分成两路，一路经换热器5进入混合器6，另一路直接进入混合器6；
62.然后，通过安装在混合器6上的温度传感器10测量混合器6内过热水的温度，温度传感器10将测量到的温度值反馈给plc控制器9，plc控制器9按设定温度精准控制分流三通阀4两路输出端的水流量，来精准控制混合器6内过热水的温度；
63.最后，过热水经喷嘴连接管7通过喷嘴8喷出冲洗空气预热器换热元件，冲洗水温度是以过热水从喷嘴8喷出时是液体，冲向换热元件表面粘结物做功后迅速汽化成汽体为最佳温度。
64.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。