一种智能疏水型蒸汽-空气预热器系统及其自动控制方法与流程

本发明涉及垃圾焚烧发电领域，尤其是涉及一种智能疏水型蒸汽-空气预热器系统及其自动控制方法。

背景技术：

由于垃圾中含水率较高，为了使垃圾燃烧更充分稳定，提高锅炉燃烧效率，需用高温空气来干燥垃圾、辅助燃烧。目前国内的垃圾焚烧炉配风加热设施，多数采用布置在锅炉外部的蒸汽-空气预热器。目前垃圾电厂预热器蒸汽-空气预热器疏水系统大部分采用机械式疏水阀，机械式疏水阀频繁的开关导致疏水阀故障率增加，使得系统不能够长期稳定运行，疏水阀故障漏汽又降低了蒸汽-空气预热器的换热效率。疏水系统问题导致换热器达不到蒸汽-空气预热器设计换热能力，严重影响蒸汽-空气预热器换热效果及设备管道使用寿命。

传统设计的预热器蒸汽-空气预热器另一个明显缺陷是对于预热器中的换热管，特别是水平蛇形盘管，如果换热管内蒸汽不流动，冷凝水会积在换热管下部，影响蒸汽-空气的换热性能。因此，预热器系统的高效、稳定运行需要配备一种可靠的疏水系统。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提出一种智能疏水型蒸汽-空气预热器系统及其自动控制方法。

一种智能疏水型蒸汽-空气预热器系统，共有五个换热段；预热器沿空气流动方向依次为：低压蒸汽吹扫气冷凝段(1)、低压蒸汽过冷段(2)、高压蒸汽过冷段(3)、低压蒸汽冷凝段(4)、高压蒸汽冷凝段(5)；蒸汽-空气预热器疏水系统包括：低压疏水罐(6)、高压疏水罐(7)、液位计(8)、低压疏水调节阀(9)、高压疏水调节阀(10)、节流孔板(11)、高压蒸汽吹扫气调节阀(14)、高压蒸汽吹扫气节流阀(15)、低压蒸汽吹扫气调节阀(16)、低压蒸汽吹扫气节流阀(17)。

所述的低压蒸汽吹扫气冷凝段(1)进口通过连接管道与所述的低压疏水罐(6)顶部蒸汽出口连接；所述的低压蒸汽吹扫气冷凝段(1)出口通过连接管道与疏水母管连接；所述的低压蒸汽冷凝段(4)进口通过连接管道和高压疏水罐(7)顶部连接；所述的低压疏水罐(6)、高压疏水罐(7)进口分别通过连接管道与低压蒸汽冷凝段(4)出口、高压蒸汽冷凝段(5)出口连接；所述的低压蒸汽过冷段(2)、高压蒸汽过冷段(3)进口分别通过连接管道和低压疏水罐(6)、高压疏水罐(7)出口连接；低压疏水调节阀(9)和高压疏水调节阀(10)设置在低压过冷段、高压过冷段出口管道上，分别通过低压疏水罐(6)、高压疏水罐(7)液位进行调节。

高压蒸汽吹扫气管路上设置电动调节阀(14)及节流阀(15)，通过高压疏水罐(7)液位及预热器出口风温进行调节；低压蒸汽吹扫气管路上设置电动调节阀(16)及节流阀(17)，通过低压疏水罐(6)液位及低压蒸汽冷凝段(4)出口风温进行调节。吹扫气支路上设置15.高压蒸汽吹扫气节流阀(15)和低压蒸汽吹扫气节流阀(17)保证低压疏水罐(6)、高压疏水罐(7)中的压力保持稳定，避免疏水罐中压力降低过大。

高压蒸汽经高压蒸汽冷凝段(5)换热后形成饱和水，高压饱和疏水经高压蒸汽过冷段(3)进一步换热形成过冷水后经高压疏水母管进入除氧器。低压蒸汽经低压蒸汽冷凝段(4)换热后形成饱和水，低压饱和水经低压蒸汽过冷段(2)进一步换热后形成过冷水进入除氧器。

疏水自动控制逻辑为：当预热器出口风温低于设定值且疏水罐中液位低于设定值时，通过计时器延时若干时间，蒸汽吹扫气支路调节阀打开；当预热器出口风温达到设定值或者疏水罐中液位高于设定值时,延时若干时间，蒸汽吹扫气支路调节阀关闭。

本发明还提出一种智能疏水型蒸汽-空气预热器系统的自动控制方法，高压蒸汽进入高压蒸汽冷凝段(5)进行换热，换热产生的冷凝水进入高压疏水罐(7)，冷凝水之后进入高压蒸汽过冷段(3)进行换热，最后产生过冷水进入除氧器；高压疏水调节阀(10)通过高压疏水罐(7)液位进行调节；当疏水罐中液位高于设定值时，高压疏水调节阀(10)开启；运行中，当高压疏水调节阀(10)开启时，高压蒸汽吹扫气调节阀(14)关闭；当高压疏水罐(7)中液位低于设定值且预热器出口风温低于设定值时，延时后高压蒸汽吹扫气调节阀(14)打开，将少量未冷凝的蒸汽通过高压疏水罐(7)顶部的连接管引入低压蒸汽冷凝段(4)进行换热，保证高压蒸汽冷凝段(5)换热管中蒸汽一直处于流动状态，通过换热管内部的蒸汽流动确保换热管中的冷凝水能够及时排入到高压疏水罐(7)中，保证换热器高压蒸汽冷凝段(5)具备高效的换热能力；同样的，低压蒸汽进入低压蒸汽冷凝段(4)进行换热，换热产生的冷凝水进入低压疏水罐(6)，冷凝水之后进入低压蒸汽过冷段(2)进行换热，最后产生过冷水进入疏水管道；低压疏水调节阀(9)通过低压疏水罐(6)液位进行调节；当疏水罐中液位高于设定值时，低压疏水调节阀(9)开启；运行中，当低压疏水调节阀(9)开启时，低压蒸汽吹扫气调节阀(16)关闭；当低压疏水罐(6)中液位低于设定值且低压蒸汽冷凝段(4)出口风温低于设定值时，延时后低压蒸汽吹扫气调节阀(16)打开，将少量未冷凝的蒸汽通过低压疏水罐顶部的连接管引入低压蒸汽吹扫气过冷段(1)进行换热，保证低压蒸汽冷凝段(4)换热管中蒸汽一直处于流动状态，通过换热管内部的蒸汽流动确保换热管中的冷凝水能够及时排入到低压疏水罐(6)中，保证换热器低压蒸汽冷凝段(4)具备高效的换热能力；吹扫气支路上设置高压蒸汽吹扫气节流阀(15)和低压蒸汽吹扫气节流阀(17)保证低压疏水罐(6)、高压疏水罐(7)中的压力保持稳定，避免疏水罐中压力降低过大。

本发明的有益效果为：系统安全可靠、稳定高效。根据预热器疏水状况和预热器出口风温自动控制将进入疏水罐中的一部分高压蒸汽引入到低压侧，保证换热管中蒸汽一直处于流动状态，及时的将换热管中的凝水排出，改善预热器的疏水性能，确保换热器具有良好的换热能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所述一种智能疏水型蒸汽-空气预热器系统示意图。

图2是本发明疏水自动控制逻辑图。

图1中1.低压蒸汽吹扫气冷凝段，2.低压蒸汽过冷段，3.高压蒸汽过冷段，4.低压蒸汽冷凝段,5.高压蒸汽冷凝段，6.低压疏水罐，7.高压疏水罐，8.液位计，9.低压疏水调节阀，10.高压疏水调节阀，11.节流孔板，12.过滤器，13.截止阀，14.高压蒸汽吹扫气调节阀，15.高压蒸汽吹扫气节流阀，16.低压蒸汽吹扫气调节阀，17.低压蒸汽吹扫气节流阀。

具体实施方式

为了更加清楚的介绍本发明的目的、技术方案，结合本发明附图以及实例，对本发明进行详细的描述。

以下为本发明的具体实例：以蒸汽参数为4.0mpa/450℃的垃圾电厂一次风蒸汽-空气预热器为例，一次风空气量67058nm3/h，设计进风温度15℃，低压蒸汽段出口风温为140℃，高压蒸汽段出口风温为177℃。一次风预热器高压蒸汽来自汽包饱和蒸汽参数为：4.8mpa/261.4℃，低压蒸汽来自汽机一级抽汽，参数为：1.05mpa/285℃。当预热器系统正常运行时，一次风冷空气(15℃)从预热器进口段依次经过低压蒸汽吹扫气冷凝段(1)(本加热段为间断运行，设计时不考虑空气温升)、低压蒸汽过冷段(2)加热到23.3℃、高压蒸汽过冷段(3)加热到55℃、低压蒸汽冷凝段(4)加热到110℃、高压蒸汽冷凝段(5)加热到177℃。低压蒸汽耗量为2.5t/h，；高压蒸汽耗量为3.6t/h。

工作时，高压蒸汽(4.8mpa/261.4℃)进入高压蒸汽冷凝段(5)进行换热，换热产生的冷凝水进入高压疏水罐(7)，冷凝水之后进入高压蒸汽过冷段(3)进行换热，最后产生过冷水进入除氧器。高压疏水调节阀(10)通过高压疏水罐(7)液位进行调节。当疏水罐中液位高于设定值(100mm)时，高压疏水调节阀(10)开启。运行中，当高压疏水调节阀(10)开启时，高压蒸汽吹扫气调节阀(14)关闭。当高压疏水罐(7)中液位低于设定值(100mm)且预热器出口风温低于设定值(177℃)时，延时2分钟高压蒸汽吹扫气调节阀(14)打开，将少量未冷凝的蒸汽通过高压疏水罐(7)顶部的连接管引入低压蒸汽冷凝段(4)进行换热，保证高压蒸汽冷凝段(5)换热管中蒸汽一直处于流动状态，通过换热管内部的蒸汽流动确保换热管中的冷凝水能够及时排入到高压疏水罐(7)中，保证换热器高压蒸汽冷凝段(5)具备高效的换热能力。同样的，低压蒸汽进入低压蒸汽(1.05mpa/285℃)冷凝段(4)进行换热，换热产生的冷凝水进入低压疏水罐(6)，冷凝水之后进入低压蒸汽过冷段(2)进行换热，最后产生过冷水进入疏水管道。低压疏水调节阀(9)通过低压疏水罐(6)液位进行调节。当疏水罐中液位高于设定值(100mm)时，低压疏水调节阀(9)开启。运行中，当低压疏水调节阀(9)开启时，低压蒸汽吹扫气调节阀(16)关闭。当低压疏水罐(6)中液位低于设定值(140℃)且低压蒸汽冷凝段(4)出口风温低于设定值(100mm)时，延时2分钟，低压蒸汽吹扫气调节阀(16)打开，将少量未冷凝的蒸汽通过低压疏水罐顶部的连接管引入低压蒸汽吹扫气过冷段(1)进行换热，保证低压蒸汽冷凝段(4)换热管中蒸汽一直处于流动状态，通过换热管内部的蒸汽流动确保换热管中的冷凝水能够及时排入到低压疏水罐(6)中，保证换热器低压蒸汽冷凝段(4)具备高效的换热能力。吹扫气支路上设置高压蒸汽吹扫气节流阀(15)和低压蒸汽吹扫气节流阀(17)保证低压疏水罐(6)、高压疏水罐(7)中的压力保持稳定，避免疏水罐中压力降低过大。

案例现场实际情况为采用机械疏水阀，机械疏水阀出现问题后(疏水带汽)，蒸汽热量未被充分利用，本案例实际加热温度为：低压蒸汽段出口风温110℃，预热器出口风温为177℃。实际低压蒸汽耗量为3.9t/h，高压蒸汽耗量为4.01t/h。

由以上实例，本发明通过改善预热器疏水性能，提高了预热器的换热能力，低压蒸汽耗量降低了1.4t/h，高压蒸汽耗量降低了0.4t/h，较大的降低了预热器蒸汽耗量。