一种锅炉设备及运行方法与流程

1.本发明涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种锅炉设备及运行方法。


背景技术：

2.在wsa湿法制酸系统中，汽提后的酸性气体(h2s)的含量约为60％左右，进入焚烧炉燃烧热解后经废热锅炉降温后的过程气依次进入scr反应器、so2转化器、wsa冷凝器生出98％的浓硫酸。利用锅炉给水泵提供冷却水源，将焚烧炉后950-1100℃的过程气冷却至385-405℃。将经so2转化二层催化剂后380-420℃的过程气经过程气冷却器冷却至270-290℃进入wsa冷凝器生产98％的浓硫酸。单台锅炉给水泵的成本价约为100万元左右，属于成本较高的重要运行设备。
3.如图1所示，在现有技术中，锅炉水的循环是依靠多级离心泵供给提供动能，多级离心泵简称为锅炉给水泵，由除盐水供应单元101’引入的除盐水进入除氧器后，通过蒸汽供应单元102’提供的蒸汽加热除氧后进入除氧槽100’，除氧槽100’内水温保持在100-104℃，后自流至锅炉给水泵进口，进口压力控制在0.1-0.2mpa之间，正常运行时进口压力稳定在0.12mpa，锅炉给水泵依靠多级叶轮加压后送至汽包500’，汽包500’的上游设有选择性通断的汽包补水阀510’。汽包500’的出口压力控制在6-8mpa之间，通过汽包500’依次将换热水送至废热锅炉610’、排污装置620’和过程气冷却器630’等换热设备。
4.目前，锅炉给水泵在正常工况下运行状态为联锁自控状态，集散控制系统为投入自动启停逻辑运行。现有的锅炉设备常采用两个锅炉给水泵的结构设计，两个锅炉给水泵分别处于相并联的第一泵组和第二泵组内，第一泵组包括第一给水泵210’以及位于其上游的第一进口阀220’和位于其下游的第一出口阀230’，第二泵组包括第二给水泵310’以及位于其上游的第二进口阀320’和位于其下游的第二出口阀330’。
5.在锅炉设备运行时，一个锅炉给水泵为再用泵，另一个则为备用泵。锅炉给水泵的进口压力易受除氧槽100’液位、温度的波动或因进口存在杂质等因素影响，导致进口压力逐步降低。操作人员通过监测进口压力判断联锁启停条件，当监测到进口压力低于0.08mpa时，系统将自动启动备用泵，停止再用泵。当启动的备用锅炉给水泵进口压力再次监测小于0.08mpa时，再次切换再用泵和备用泵，如此循环。锅炉给水泵的进出口为常开状态，出口阀为单向阀控制。
6.然而，现有的锅炉设备在运行时，仍然会存在以下问题：
7.1)在切换再用泵和备用泵的期间，会发生多次的启停泵动作，易导致给水泵机械部分卡死烧坏或叶轮磨损；
8.2)易引起锅炉水循环系统缺水，导致锅炉干烧，锅炉缺水后瞬间进水发生锅炉爆炸事故；
9.3)锅炉设备故障后，换热水循环系统失去换热功能引起的被迫停系统诱发的环保事故；
10.4)备用泵在长期停用时为冷态，泵体内冷态介质的介质温度接近环境温度，而除
氧槽内除氧水温度在100-104℃之间。当备用泵因联锁启动后，大量高温除氧水进入泵体后易导致机械元件受温聚热损坏及发生气缚导致流量不足或气蚀损坏叶轮等现象；
11.5)在备用泵长期停用时，泵内叶轮之间存在气体，不能及时有效排出介质中夹带的气体，易造成泵启动后流量不足现象，导致水循环量不足。


技术实现要素：

12.本发明的目的在于提供一种锅炉设备及运行方法，以稳定锅炉给水泵的进口压力。
13.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
14.一种锅炉设备，包括首尾相连的介质供应模块、介质输送模块和介质处理模块，所述介质输送模块包括混合过滤器、提压介质供应单元、泵体组件和缓冲罐；所述混合过滤器形成了过滤腔，所述过滤腔内充满液体，所述介质供应模块连通于所述过滤腔的底部，用于向所述过滤腔内输送第一介质；所述提压介质供应单元选择性地连通于所述过滤腔的底部，能够向所述过滤腔内输送第二介质；所述泵体组件与所述过滤腔的顶部相连通，所述泵体组件能够向所述介质处理模块输送液体，包括压力检测单元以及相并联的第一给水泵和第二给水泵，压力检测单元用于检测所述第一给水泵的进口压力和所述第二给水泵的进口压力；所述缓冲罐形成了缓冲腔，所述缓冲腔与所述第一给水泵和所述第二给水泵容积相同，所述缓冲腔内充满液体，所述第一给水泵和所述第二给水泵的下游分别与所述缓冲腔的顶部选择性地连通，所述泵体组件中的液体朝向所述缓冲腔流动，所述缓冲腔内设有温度检测单元，所述温度检测单元用于检测所述缓冲腔内的温度。
15.作为锅炉设备的优选技术方案，所述过滤腔内设有滤网，所述滤网用于过滤所述过滤腔内的液体，所述滤网将所述过滤腔上下分隔为上腔室和下腔室，所述上腔室与所述泵体组件连通，所述下腔室同时与所述介质供应模块和所述提压介质供应单元连通。
16.作为锅炉设备的优选技术方案，所述提压介质供应单元通过供应管道与所述下腔室选择性地连通，所述提压介质供应单元通过反洗管道与所述过滤腔的顶部选择性地连通，所述过滤腔的底部能够选择性地排放液体。
17.作为锅炉设备的优选技术方案，所述混合过滤器的上游设有用于控制所述介质供应模块与所述混合过滤器通断的过滤器进口阀，所述介质输送模块包括进口旁通管，所述进口旁通管并联于所述过滤器进口阀和所述混合过滤器，所述进口旁通管选择性地连通所述介质供应模块和所述泵体组件。
18.作为锅炉设备的优选技术方案，所述介质输送模块还包括溢流管和收集池，所述缓冲腔通过溢流管向所述收集池排放液体。
19.作为锅炉设备的优选技术方案，所述过滤腔向所述收集池排放液体。
20.作为锅炉设备的优选技术方案，所述滤网嵌设于所述缓冲罐的内侧壁上。
21.作为锅炉设备的优选技术方案，所述提压介质供应单元内的所述第二介质的温度处于介质温度阈值之内。
22.一种锅炉设备运行方法，应用于上述的锅炉设备，包括以下步骤：
23.s10：将所述第一给水泵和所述第二给水泵中的一个作为再用泵，另一个作为备用泵，所述再用泵运行，将液体输送至所述介质处理模块，所述备用泵停运，视作为通路管道，
所述介质供应模块向所述混合过滤器输送所述第一介质；
24.s20：利用所述压力检测单元测量所述再用泵的进口压力；
25.s30：判断所述再用泵的进口压力是否高于第一压力阈值，若是，则进行步骤s70，若否，则进行步骤s40；
26.s40：所述提压介质供应单元向所述混合过滤器输送所述第二介质；
27.s50：利用所述压力检测单元测量所述再用泵的进口压力；
28.s60：判断所述再用泵的进口压力是否在液体加压时间内持续高于第二压力阈值，若是，则停止向所述混合过滤器输送所述第二介质，进行步骤s70，若否，则返回步骤s50；
29.s70：利用所述温度检测单元测量所述缓冲腔内的温度；
30.s80：判断所述缓冲腔内的温度是否高于第一温度阈值，若是，则返回步骤s20，若否，则进行步骤s90；
31.s90：对所述缓冲腔内的液体进行置换，直至所述缓冲腔内的温度高于第二温度阈值后，返回步骤s20。
32.作为锅炉设备运行方法的优选技术方案，所述步骤s90包括以下详细步骤：
33.s91：连通所述备用泵和所述缓冲腔，使所述备用泵下游的液体开始置换所述缓冲腔内的液体；
34.s92：利用所述温度检测单元测量所述缓冲腔内的温度；
35.s93：判断所述缓冲腔内的温度是否高于第二温度阈值，若是，则隔断所述备用泵和所述缓冲腔，返回步骤s20，若否，则返回步骤s92。
36.本发明的有益效果：
37.本锅炉设备泵体组件包括相并联的第一给水泵和第二给水泵的设计，为锅炉设备提供了再用泵和备用泵，通过两个泵交替工作的方式，大幅降低了锅炉设备因锅炉给水泵损伤而停产的风险，进而有效地提升了工作的效率。借助混合过滤器的设计，通过液体溢满过滤腔后输送至泵体组件的方式，实现了对混合过滤器内气泡的快速排出；同时，混合过滤器的存在有利于介质供应模块输送的第一介质以及提压介质供应单元输送的第二介质在过滤腔内的充分混合，延长介质接触换热时间，使混合介质温度均匀。通过向过滤腔内输入大量第二介质的方式，能够实现对过滤腔内液体压力的调节，由此能够实现对再用泵的进口压力的稳定，消除因进口压力低于联锁启停值而频繁联锁启停设备的情况，由此大幅降低了锅炉设备烧坏卡死的风险。借助缓冲腔与第一给水泵和第二给水泵容积相同的设计，通过测量缓冲腔内液体温度的方式判断备用泵是否发生了内部液体温度过低的情况，由此能够通过置换缓冲腔内液体的方式，使备用泵内的液体从混合过滤器处得到补充，进而提升了备用泵内液体的温度，使得备用泵由长期冷态转为热态备用，减少了备用泵在冷态状态下受温聚热损伤其他元件的情况，抑制了机械故障及安全环保事故的风险，稳定了备用泵的使用性能，延长了锅炉给水泵的使用寿命，确保了锅炉设备的安全顺行。
附图说明
38.图1是现有的锅炉设备的结构示意图；
39.图2是本发明实施例提供的锅炉设备的结构示意图。
40.图1中：
41.100’、除氧槽；101’、除盐水供应单元；102’、蒸汽供应单元；210’、第一给水泵；220’、第一进口阀；230’、第一出口阀；310’、第二给水泵；320’、第二进口阀；330’、第二出口阀；500’、汽包；510’、汽包补水阀；610’、废热锅炉；620’、排污装置；630’、过程气冷却器。
42.图2中：
43.100、除氧槽；101、除盐水供应单元；102、蒸汽供应单元；210、第一给水泵；220、第一进口阀；230、第一出口阀；240、第一出口排空阀；310、第二给水泵；320、第二进口阀；330、第二出口阀；340、第二出口排空阀；410、缓冲罐；411、温度传感器；420、进口管；430、溢流管；440、收集池；500、汽包；510、汽包补水阀；610、废热锅炉；620、排污装置；630、过程气冷却器；700、进口旁通管；701、进口旁通阀；810、混合过滤器；811、滤网；820、过滤器进口阀；830、过滤器出口阀；840、过滤器排空阀；910、提压介质供应单元；920、进口总管补水阀；930、反洗阀。
具体实施方式
44.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
48.如图2所示，本实施例提供了一种锅炉设备，包括首尾相连的介质供应模块、介质输送模块和介质处理模块，介质输送模块包括混合过滤器810、提压介质供应单元910、泵体组件和缓冲罐410；混合过滤器810形成了过滤腔，过滤腔内充满液体，介质供应模块连通于过滤腔的底部，用于向过滤腔内输送第一介质；提压介质供应单元910选择性地连通于过滤腔的底部，能够向过滤腔内输送第二介质；泵体组件与过滤腔的顶部相连通，泵体组件能够向介质处理模块输送液体，包括压力检测单元以及相并联的第一给水泵210和第二给水泵310，压力检测单元用于检测第一给水泵210的进口压力和第二给水泵310的进口压力；缓冲罐410形成了缓冲腔，缓冲腔与第一给水泵210和第二给水泵310容积相同，缓冲腔内充满液体，第一给水泵210和第二给水泵310的下游分别与缓冲腔的顶部选择性地连通，泵体组件中的液体朝向缓冲腔流动，缓冲腔内设有温度检测单元，温度检测单元用于检测缓冲腔内
的温度。
49.本锅炉设备泵体组件包括相并联的第一给水泵210和第二给水泵310的设计，为锅炉设备提供了再用泵和备用泵，通过两个泵交替工作的方式，大幅降低了锅炉设备因锅炉给水泵损伤而停产的风险，进而有效地提升了工作的效率。借助混合过滤器810的设计，通过液体溢满过滤腔后输送至泵体组件的方式，实现了对混合过滤器810内气泡的快速排出；同时，混合过滤器810的存在有利于介质供应模块输送的第一介质以及提压介质供应单元910输送的第二介质在过滤腔内的充分混合，延长介质接触换热时间，使混合介质温度均匀。通过向过滤腔内输入大量第二介质的方式，能够实现对过滤腔内液体压力的调节，由此能够实现对再用泵的进口压力的稳定，消除因进口压力低于联锁启停值而频繁联锁启停设备的情况，由此大幅降低了锅炉设备烧坏卡死的风险。借助缓冲腔与第一给水泵210和第二给水泵310容积相同的设计，通过测量缓冲腔内液体温度的方式判断备用泵是否发生了内部液体温度过低的情况，由此能够通过置换缓冲腔内液体的方式，使备用泵内的液体从混合过滤器810处得到补充，进而提升了备用泵内液体的温度，使得备用泵由长期冷态转为热态备用，减少了备用泵在冷态状态下受温聚热损伤其他元件的情况，抑制了机械故障及安全环保事故的风险，稳定了备用泵的使用性能，延长了锅炉给水泵的使用寿命，确保了锅炉设备的安全顺行。
50.作为优选，缓冲罐410通过进口管420与第一给水泵210和第二给水泵310的下游连通，进口管420与第一给水泵210的下游连通的一端高于第一给水泵210的下游，通过第一出口排空阀240控制进口管420与第一给水泵210下游的通断；进口管420与第二给水泵310的下游连通的一端高于第二给水泵310的下游，通过第二出口排空阀340控制进口管420与第二给水泵310下游的通断。以上设计使得泵体组件内的气体能够顺利地引导至缓冲腔内，由此大幅减少了锅炉给水泵内的气泡，避免了备用泵启动时因泵体叶轮内存在空气而发生气缚的风险，减少了泵体叶轮流量不足或气蚀的现象，降低了锅炉给水泵损坏的风险。具体地，温度检测单元为温度传感器411。
51.本实施例中，第一介质为除氧水，第二介质为凝结水。
52.在本实施例中，过滤腔内设有滤网811，滤网811用于过滤过滤腔内的液体，滤网811将过滤腔上下分隔为上腔室和下腔室，上腔室与泵体组件连通，下腔室同时与介质供应模块和提压介质供应单元910连通。滤网811的设置大幅提升了混合过滤器810对液体内杂质的过滤效果，减少了进口压力降低的概率，降低了混合过滤器810维护的频率。
53.进一步地，提压介质供应单元910通过供应管道与下腔室选择性地连通，提压介质供应单元910通过反洗管道与过滤腔的顶部选择性地连通，过滤腔的底部能够选择性地排放液体。借助以上结构设置，能够以隔断供应管道、介质供应模块与混合过滤器810连通的管道和混合过滤器810与泵体组件连通的管道，连通反洗管道和过滤腔的底部管道的方式，实现对混合过滤器810的反洗作业，从而完成对滤网811上以及过滤腔内侧壁上杂质的反洗排出的过程，以上流程简单方便，省去了拆装混合过滤器810的流程，大幅的提升了混合过滤器810清洁的效率。
54.再进一步地，混合过滤器810的上游设有用于控制介质供应模块与混合过滤器810通断的过滤器进口阀820，介质输送模块包括进口旁通管700，进口旁通管700并联于过滤器进口阀820和混合过滤器810，进口旁通管700选择性地连通介质供应模块和泵体组件。以上
设计进一步地提升了锅炉设备的工作效率，进口旁通管700并联于过滤器进口阀820和混合过滤器810的设置使得锅炉设备在混合过滤器810的反洗作业过程中不必停产等待，借助进口旁通管700的设置，能够跳过混合过滤器810继续运行。以上设计大幅提升了锅炉设备的工作效率。
55.作为优选，进口旁通管700上设有用于控制进口旁通管700通断的进口旁通阀701，混合过滤器810的下游设有用于混合过滤器810与泵体组件通断的过滤器出口阀830，过滤器排空阀840用于控制混合过滤器810与外部环境的通断，反洗管道上设有用于控制反洗管道通断的反洗阀930，供应管道上设有用于控制供应管道通断的进口总管补水阀920。
56.具体地，在进行混合过滤器810的反洗作业时，先将进口旁通阀701打开，再关闭过滤器进口阀820和过滤器出口阀830，然后将过滤器排空阀840和反洗阀930打开，进口总管补水阀920关闭，进行反洗作业。待到混合过滤器810的作业结束后，先关闭过滤器排空阀840，再关闭反洗阀930，然后打开过滤器进口阀820和过滤器出口阀830，最后关闭进口旁通阀701，使得混合过滤器810重新投入使用。
57.作为优选，介质输送模块还包括溢流管430和收集池440，缓冲腔通过溢流管430向收集池440排放液体。具体地，过滤腔向收集池440排放液体。溢流管430用于向收集池440满流溢流；收集池440的设置实现了对第一介质与第二介质混合物的回收，使得上述混合物得以应用到锅炉设备产线的其他工序之中，由此大幅提升了对废液的回收效率，减少了能源损耗，提升了经济效益，有助于提升产线的环保程度。
58.在本实施例中，滤网811嵌设于缓冲罐410的内侧壁上。具体地，滤网811的材质为金属。滤网811采用嵌设的方式固定于缓冲罐410内侧壁上的设计，连接稳定方便，有助于提升检修和维护的效率。
59.作为优选，提压介质供应单元910内的第二介质的温度处于介质温度阈值之内。具体地，介质温度阈值为80℃-90℃。通过将凝结水的温度控制在接近于除氧水的温度的范围内，进行少量的凝结水补充避免了锅炉给水泵的泵体的进口液体温度的突变，保证了锅炉给水泵的泵体温度的稳定性。
60.具体地，第一给水泵210的入口端设有第一进口阀220，第一给水泵210的出口端设有第一出口阀230，第二给水泵310的入口端设有第二进口阀320，第二给水泵310的出口端设有第二出口阀330，第一进口阀220、第一出口阀230、第二进口阀320和第二出口阀330均为单向阀。
61.本实施例中，介质供应模块包括除氧器，除氧器开设有除氧槽100，除氧槽100连通有除盐水供应单元101和蒸汽供应单元102，除盐水供应单元101引入的除盐水进入除氧器后，通过蒸汽供应单元102提供的蒸汽加热除氧后进入除氧槽100。
62.作为优选，介质处理模块包括汽包500，汽包500的上游设有选择性通断的汽包补水阀510，通过汽包500依次将换热水送至废热锅炉610、排污装置620和过程气冷却器630等换热设备之中。
63.本实施例中，锅炉设备还包括集散控制系统，集散控制系统方便通信连接压力检测单元和温度检测单元，集散控制系统根据压力检测单元所测得的数据，判断是否存在压力调整的需求，若有，则控制提压介质供应单元910向混合过滤器810内排放第二介质以调整再用泵的进口压力；集散控制系统根据温度检测单元所测得的数据，判断是否存在温度
调整的需求，若有，则控制缓冲罐410置换备用阀内的液体，以调整备用泵内液体的温度。
64.本实施例还提供了一种锅炉设备运行方法，应用于上述的锅炉设备，包括以下步骤：
65.步骤一：将第一给水泵210和第二给水泵310中的一个作为再用泵，另一个作为备用泵，再用泵运行，将液体输送至介质处理模块，备用泵停运，视作为通路管道，介质供应模块向混合过滤器810输送第一介质。
66.步骤二：利用压力检测单元测量再用泵的进口压力。
67.步骤三：判断再用泵的进口压力是否高于第一压力阈值，若是，则进行步骤七，若否，则进行步骤四。
68.步骤四：提压介质供应单元910向混合过滤器810输送第二介质。
69.步骤五：利用压力检测单元测量再用泵的进口压力。
70.步骤六：判断再用泵的进口压力是否在液体加压时间内持续高于第二压力阈值，若是，则停止向混合过滤器810输送第二介质，进行步骤七，若否，则返回步骤五。
71.步骤七：利用温度检测单元测量缓冲腔内的温度。
72.步骤八：判断缓冲腔内的温度是否高于第一温度阈值，若是，则返回步骤二，若否，则进行步骤九。
73.步骤九：对缓冲腔内的液体进行置换，直至缓冲腔内的温度高于第二温度阈值后，返回步骤二。
74.具体地，第一压力阈值为0.10mpa，第二压力阈值为0.15mpa，液体加压时间为30分钟；第一温度阈值为60℃，第二温度阈值为90℃。
75.本锅炉设备运行方法的操作流程简单可靠，能够确保对再用泵进口压力的调压操作以及备用泵内液体的调温操作顺利且高效的完成，实现了再用泵的进口压力与备用泵内液体的温度的准确监控，保障了锅炉设备的稳定运行，降低了锅炉给水泵的维护频率。
76.进一步地，步骤九包括以下详细步骤：连通备用泵和缓冲腔，使备用泵下游的液体开始置换缓冲腔内的液体；利用温度检测单元测量缓冲腔内的温度；判断缓冲腔内的温度是否高于第二温度阈值，若是，则隔断备用泵和缓冲腔，返回步骤二，若否，则返回利用温度检测单元测量缓冲腔内的温度的步骤。以上流程简单可靠，能够进一步地确保对备用泵内液体的调温操作顺利且高效地完成。
77.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。