热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置及方法与流程

本发明涉及燃煤电厂换热技术领域，特别是一种热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置及方法。

背景技术：

火力发电厂消耗我国煤炭总产量的50％，其排烟热损失是电站锅炉各项热损失中最大的一项，一般在5～8％，占锅炉总热损失的80％或更高。影响排烟热损失的主要因素是锅炉排烟温度，一般情况下，排烟温度每升高10℃，排烟热损失增加0.5％。我国现役火电机组中锅炉排烟温度普遍维持在125～150℃左右水平，排烟温度高是一个普遍现象。另外，排烟温度升高，导致除尘器效率下降，使得风机、除尘器工作环境恶化，缩短设备使用寿命；对于湿法脱硫系统，排烟温度过高将耗费大量的减温水，脱硫效率降低，烟气含水量增加，烟囱运行工况恶化。

为了合理利用锅炉排烟热量，降低锅炉排烟损失，目前燃煤电厂一般在尾部烟道安装低温省煤器，回收锅炉排烟损失，达到节约能源、降低能耗、减少污染排放的目的。由于热管式低温省煤器安装于烟道中，烟气中含有一定浓度的烟尘，特别是安装于除尘器前端的低温省煤器，烟尘浓度较高，会对低温省煤器的换热器管束造成比较严重的磨损。

而且热管式低温省煤器是热管单支作业，当某支热管发生泄漏后会导致这根热管失效，当热管式换热器管束出现大面积泄漏时，会严重影响换热效率，甚至影响设备的安全运行。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置及方法，可以较为精确判断热管中泄漏管束的数量，为低温省煤器的检修提供一定的指导意义。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置，包括设置在锅炉烟道上的低温省煤器，低温省煤器内设置有用于对高温烟气进行换热的热管；所述热管的下半部分竖直设置在锅炉烟道中并与烟气行走方向垂直，热管的上半部分竖直设置在循环水箱内，热管内填充有水和氦气；位于低温省煤器尾部的烟道中设置有用于对烟道内的烟气进行采样的采样枪，采样枪的采样口朝向烟气流动方向；所述锅炉烟道的外侧设置有连通采样枪用于实时监测烟道内氦气含量的氦质谱仪；所述氦质谱仪的输出端连接有用于远程监控的上位机。

上述热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置，所述采样枪为矩阵式采样枪。

上述热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置，所述氦质谱仪的前端设置有用于将采样烟气输送到氦质谱仪内的抽气泵。

热管式低温省煤器泄漏管束数量判断的方法，所述方法采用上述任一项所述的热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置实现，具体包括以下步骤：

1)在低温省煤器中的每根热管内注入一定质量的惰性气体氦气并永久密封；

2)在锅炉烟道外侧设置循环水箱，热管上半部分竖直放置在循环水箱中，下半部分竖直布置在锅炉烟道中并与烟气行走方向垂直；

3)在低温省煤器尾部的过滤烟道中布置采样枪；

4)在锅炉烟道的外侧布置抽气泵和氦质谱仪，抽气泵的一端烟道内的采样枪连接，另一端与氦质谱仪连接，抽气泵将采样枪采集的烟气输送到氦质谱仪中进行分析，实时监测烟气中氦气的含量并传输给上位机；

5)当氦质谱仪在一段时间内监测到较低浓度氦气时，上位机中的泄漏管束数量增加一个，或者当氦质谱仪在较短时间内监测到较大浓度氦气时，上位机中的泄漏管束数量增加一个。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明在低温省煤器尾部的烟道内放置采样枪，通过氦质谱仪进行氦气含量监测，通过检测烟气中含有氦气的次数，使作业人员较为精确的判断热管中泄漏管束的数量，为检修提供一定的指导意义，延长了低温省煤器的使用寿命，提高了设备运行的安全可靠性和经济性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1.锅炉烟道、2.热管、3.采样枪、4.抽气泵、5.氦质谱仪。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置，其结构如图1所述，包括锅炉烟道1、低温省煤器、采样枪3、氦质谱仪5和上位机。低温省煤器设置在锅炉烟道1上，用来对高温烟气进行换热，采样枪3设置在低温省煤器尾部的烟道内，用来对锅炉烟道1内的烟气进行采样，氦质谱仪5连接在采样枪3上，用来监测烟道内氦气含量，上位机连接在氦质谱仪5的输出端，用来远程监控。

低温省煤器内设置有热管2，用来对高温烟气进行换热，热管2的下半部分竖直设置在锅炉烟道1中，并与烟气行走方向垂直设置，热管2的上半部分竖直设置在循环水箱内，热管2内填充有水和氦气，热管内的水将高温烟气产生的热量传送给循环水箱，对循环水箱内的循环水进行加热。在热管内添加氮气，在保证安全生产的基础上，避免了环境污染，在热管发生泄漏时，热管内的氮气会泄漏到烟道内。

采样枪3设置在低温省煤器尾部的烟道内，采样枪3的采样口朝向烟气流动方向，用来对烟道内的烟气进行采样。采样枪3为矩阵式采样枪，采样口匀布在烟道内，这样可以对烟道内的烟气进行均匀采样，提高了采样烟气的均匀性，从而提高了判断的准确性。

氦质谱仪5连通在采样枪3的输出端，用来实时监测烟道内的氦气含量，氦质谱仪5的前端设置有抽气泵4，用来将采样枪3采样的烟气输送到氦质谱仪内进行分析，氦质谱仪的输出端连接有上位机，用来进行远程监控。

采样枪采集的烟气通过抽气泵送入氦质谱仪进行分析，实时监测烟气中氦气的含量，并传输给上位机，当氦质谱仪在一段时间孽监测到较低浓度的氦气时，泄漏热管管束数量增加一个，或者是当氦质谱仪在较短时间内监测到较大浓度氦气时，泄漏管束数量增加一个，利用设置在锅炉热管式低温省煤器尾部烟道中的氦质谱仪，实时监测烟气中氦气的含量并由此较为精准的判断热管式低温省煤器中管束泄露的数量，对检修期间热管式低温省煤器的检修起到积极指导作用，提高了设备运行安全可靠性和经济性。

热管式低温省煤器泄漏管束数量判断方法，采用热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置来实现，具体包括以下步骤：

1)在低温省煤器中的每根热管内注入一定质量的惰性气体氦气并永久密封。

2)在锅炉烟道外侧设置循环水箱，热管上半部分竖直放置在循环水箱中，下半部分竖直布置在锅炉烟道中并与烟气行走方向垂直。

3)在低温省煤器尾部的过滤烟道中布置采样枪。

4)在锅炉烟道的外侧布置抽气泵和氦质谱仪，抽气泵的一端烟道内的采样枪连接，另一端与氦质谱仪连接，抽气泵将采样枪采集的烟气输送到氦质谱仪中进行分析，实时监测烟气中氦气的含量并传输给上位机。

5)当氦质谱仪在一段时间内监测到较低浓度氦气时，上位机中的泄漏管束数量增加一个，或者当氦质谱仪在较短时间内监测到较大浓度氦气时，上位机中的泄漏管束数量增加一个。

技术特征：

1.热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置，包括设置在锅炉烟道(1)上的低温省煤器，低温省煤器内设置有用于对高温烟气进行换热的热管(2)；其特征在于：所述热管(2)的下半部分竖直设置在锅炉烟道(1)中并与烟气行走方向垂直，热管(2)的上半部分竖直设置在循环水箱内，热管(2)内填充有水和氦气；位于低温省煤器尾部的烟道中设置有用于对烟道内的烟气进行采样的采样枪(3)，采样枪的采样口朝向烟气流动方向；所述锅炉烟道(1)的外侧设置有连通采样枪(3)用于实时监测烟道内氦气含量的氦质谱仪(5)；所述氦质谱仪(5)的输出端连接有用于远程监控的上位机。

2.根据权利要求1所述的热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置，其特征在于：所述采样枪(3)为矩阵式采样枪。

3.根据权利要求1所述的热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置，其特征在于：所述氦质谱仪(5)的前端设置有用于将采样烟气输送到氦质谱仪内的抽气泵(4)。

4.热管式低温省煤器泄漏管束数量判断的方法，其特征在于：所述方法采用权利要求1至3任一项所述的热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置实现，具体包括以下步骤：

1)在低温省煤器中的每根热管内注入一定质量的惰性气体氦气并永久密封；

2)在锅炉烟道外侧设置循环水箱，热管上半部分竖直放置在循环水箱中，下半部分竖直布置在锅炉烟道中并与烟气行走方向垂直；

3)在低温省煤器尾部的过滤烟道中布置采样枪；

4)在锅炉烟道的外侧布置抽气泵和氦质谱仪，抽气泵的一端烟道内的采样枪连接，另一端与氦质谱仪连接，抽气泵将采样枪采集的烟气输送到氦质谱仪中进行分析，实时监测烟气中氦气的含量并传输给上位机；

5)当氦质谱仪在一段时间内监测到较低浓度氦气时，上位机中的泄漏管束数量增加一个，或者当氦质谱仪在较短时间内监测到较大浓度氦气时，上位机中的泄漏管束数量增加一个。

技术总结
本发明公开了一种热管式低温省煤器泄漏管束数量判断装置及方法，所述判断装置包括设置在锅炉烟道上的低温省煤器，低温省煤器内设置有热管；所述热管的下半部分竖直设置在锅炉烟道中并与烟气行走方向垂直，热管的上半部分竖直设置在循环水箱内，热管内填充有水和氦气；位于低温省煤器尾部的烟道中设置有采样枪，采样枪的采样口朝向烟气流动方向；所述锅炉烟道的外侧设置有连通采样枪的氦质谱仪；所述氦质谱仪的输出端连接有上位机。本发明在低温省煤器尾部的烟道内放置采样枪，通过氦质谱仪进行氦气含量监测，通过检测烟气中含有氦气的次数，使作业人员较为精确的判断热管中泄漏管束的数量，为检修提供一定的指导意义。

技术研发人员：张晓光;邢晓宁;王涛;刘亚辉;魏承军;商文霞
受保护的技术使用者：建投邢台热电有限责任公司;河北冀研能源科学技术研究院有限公司
技术研发日：2021.04.14
技术公布日：2021.07.02