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基于蒸汽耗電量進行自動化控制的鍋爐系統.pdf

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基于 蒸汽 耗電量 進行 自動化 控制 鍋爐 系統
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摘要
申請專利號:

CN201510324586.1

申請日:

2015.07.01

公開號:

CN104896456A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F22B 33/18申請日:20150701|||公開
IPC分類號: F22B33/18; F22B35/00 主分類號: F22B33/18
申請人: 趙麗穎
發明人: 張雪原; 趙麗穎
地址: 261061山東省濰坊市高新區東風東街5078號濰大花園60-1-201
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510324586.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.03.30|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

發明提供了一種鍋爐熱力系統,包括中央監控診斷系統和并聯的多個鍋爐,所述每一個鍋爐分別與中央監控診斷系統數據連接,所述中央監控診斷系統與每臺鍋爐的用電信息進行數據連接,以便及時得到每臺鍋爐的輔機的用電量,中央監控診斷系統根據得到的每臺鍋爐輸出的蒸汽質量以及用電量,實時監測每臺鍋爐的噸汽耗電量參數,所述鍋爐噸汽耗電量為鍋爐某一段時間產生的蒸汽總量除以鍋爐此段時間內所有輔機耗電量的總和,得到噸汽耗電量的指標。本發明能夠使熱力系統始終保持高效運行,避免能源浪費。

權利要求書

權利要求書
1.  一種鍋爐熱力系統,包括中央監控診斷系統和并聯的多個鍋爐,所述每一個鍋爐分別與中央監控診斷系統數據連接,所述中央監控診斷系統與每臺鍋爐的用電信息進行數據連接,以便及時得到每臺鍋爐的輔機的用電量,中央監控診斷系統根據得到的每臺鍋爐輸出的蒸汽質量以及用電量,實時監測每臺鍋爐的噸汽耗電量參數,所述鍋爐噸汽耗電量為鍋爐某一段時間產生的蒸汽總量除以鍋爐此段時間內所有輔機耗電量的總和,得到噸汽耗電量的指標。

2.  如權利要求1所述的鍋爐熱力系統,中央監控診斷系統通過分析對標每臺鍋爐的噸汽耗電量指標,分析判斷出噸汽耗電量較高的鍋爐,增大其運行負荷;而對于噸汽耗電量相對較低的鍋爐,減少其運行負荷;如果鍋爐噸汽耗電量低于下限值,則發出報警提示。

3.  如權利要求1所述的鍋爐熱力系統,包括汽輪機、發電機、汽水換熱器,鍋爐產生的蒸汽通過汽輪機帶動發電機進行發電,同時,發電后的乏汽進入汽水換熱器,與汽水換熱器中的冷源進行換熱,乏汽冷凝后的水通過循環泵循環回鍋爐。

4.  如權利要求3所述的鍋爐熱力系統,其特征在于所述汽水換熱器是板式換熱器。

說明書

說明書基于蒸汽耗電量進行自動化控制的鍋爐系統
技術領域
本發明屬于鍋爐領域,屬于F22領域。
背景技術
蒸汽鍋爐運行過程中,蒸汽價格是非常重要的一個指標,是衡量鍋爐是否高效運行的一個重要指標,。但是目前并沒有對這一指標進行監控加以運用,因此提出新的指標即產生一噸蒸汽消耗的電能,并通過實時監測鍋爐蒸汽耗電量,對其進行分析處理,判斷鍋爐運行狀態,并指導鍋爐自動控制策略,對于提高鍋爐運行效率,節約能源具有重要意義。
發明內容
本發明通過實時監測每臺鍋爐的噸汽耗電量參數,實時診斷鍋爐的運行狀態,使鍋爐始終保持高效運行,避免鍋爐效率底下造成的能源浪費。
為了實現上述目的,本發明的技術方案如下:
一種鍋爐熱力系統,包括中央監控診斷系統和并聯的多個鍋爐,所述每一個鍋爐分別與中央監控診斷系統數據連接,所述中央監控診斷系統與每臺鍋爐的用電信息進行數據連接,以便及時得到每臺鍋爐的輔機的用電量,中央監控診斷系統根據得到的每臺鍋爐輸出的蒸汽質量以及用電量,實時監測每臺鍋爐的噸汽耗電量參數,所述鍋爐噸汽耗電量為鍋爐某一段時間產生的蒸汽總量除以鍋爐此段時間內所有輔機耗電量的總和,得到噸汽耗電量的指標。
優選,中央監控診斷系統通過分析對標每臺鍋爐的噸汽耗電量指標,分析判斷出熱效率較高的鍋爐,增大其運行負荷;而對于熱效率相對較低的鍋爐,減少其運行負荷;如果鍋爐熱效率低于下限值,則發出報警提示。
優選,所述系統包括汽輪機、發電機、汽水換熱器,鍋爐產生的蒸汽通過汽輪機帶動發電機進行發電,同時,發電后的乏汽進入汽水換熱器,與汽水換熱器中的冷源進行換熱,乏汽冷凝后的水通過循環泵循環回鍋爐。
優選,所述汽水換熱器是板式換熱器。
作為優選,所述板式換熱器中參與換熱的換熱流體的流量不同,所述板式換熱器中包括換熱板片,在流量小的換熱板片中設置至少一個分流部件,所述分流部件將流經換熱板片的換熱流體的流動路徑分成至少兩個分流流道,分流部件設置開口,使得所述的換熱板片中的分程流道為串聯結構,從而使流量小的換熱流體在換熱板片上形成S形流道。
作為優選,換熱板片設置波紋,波紋的高度不同;同一板片上,沿著流體的流動路徑,同一個分流通道內的波紋高度逐漸升高。
作為優選,分流部件的開口長度L1,分流部件的長度為L2,分流流道寬度W,則滿足如下關系式:
L1/L=a-b*Ln(L1/W)-c*(L1/W);
其中L=L1+L2;
400<L<800mm,80<L1<140mm,130<W<150mm;Ln是對數函數
0.17<L1/L<0.22,0.5<L1/W<1.1
0.18<a<0.21,0.014<b<0.016,0.0035<c<0.004。
作為優選,沿著流體流動的方向,同一板片上不同的分流流道的寬度W不斷的減少。
與現有技術相比較,本發明的板式換熱器及其熱力系統具有如下的優點:
1)通過實時監測并列運行鍋爐的噸汽耗燃料量和/或噸汽耗電量的參數,對并列運行的鍋爐實現對標分析,始終使效率最高的鍋爐處于最大負荷狀態,效率低的鍋爐及時發現問題并盡快解決,始終使運行的鍋爐保持高效。。
2)通過實時監控每臺鍋爐的補水量與產生蒸汽量,得到補水量和產生蒸汽量的動態關系,判斷鍋爐排污系統是否工作正常,防止由于鍋爐排污系統故障造成的大量的熱能浪費。
3)將企業所有鍋爐的燃燒系統DCS和發電系統DCS整合到一個集中監控自動化監控平臺,這個平臺可以實現對所有鍋爐各種重要參數的自動化在線監測,并對其進行在線診斷分析,解決現有鍋爐運行 存在的自動化孤島問題,并實現鍋爐節能優化運行。
4)本發明僅用同一種板片改變密封結構來實現冷、熱側流體流通截面積不相等的需求,而且這些板片組裝而成的板式換熱器采用單側接管的組裝形式,可以節省很大的安裝和維修費用。
5)本發明通過多次試驗,得到一個最優的換熱板片優化結果,并且通過試驗進行了驗證,從而證明了結果的準確性。
6)開發了鍋爐運行與汽輪機發電的實時在線分析診斷系統,實現鍋爐節能運行,節約能源。
附圖說明
圖1是本發明鍋爐熱力系統示意圖;
圖2是本發明鍋爐燃燒系統控制示意圖;
圖3是發電系統自動化控制示意圖;
圖4是本發明板式換熱器密封槽示意圖;
圖5是本發明密封墊片橫截面示意圖;
圖6是一個流道并聯的板式換熱器示意圖;
圖7是流道串聯的板式換熱器的示意圖;
圖8是本發明板式換熱器分程板片結構的示意圖;
圖9是本發明板式換熱器分程墊片的結構示意圖;
圖10是本發明的板式換熱器流量大的流體的板片結構示意圖;
圖11是本發明板式換熱器分程板片的結構示意圖;
圖12是圖8的板式換熱器分程板片的尺寸示意圖;
圖13是本發明排污系統自動控制的示意圖。
附圖標記如下:
1 第一流體進口,2 第一流體出口,3 第二流體進口,4 第二流體出口,5 端板,6 端板,7 分流流道,8 分流密封槽,9 分流密封墊,10 換熱板片,11 分流流道,12 分流流道,13 密封墊片,14 鍋爐,15汽輪機,16 發電機,17 補水泵,18 循環水泵,19 汽水換熱器,20中央監控診斷系統,21 CO/CO2含量設定和采集儀,22 CO/CO2含量測量儀,23 風機調節閥,24 風機,25 燃料流量控制調節裝置,26 燃料噴槍,27 排煙煙道,28 密封凹槽,29 凸起,30 凸起,31 開口; 32 汽包,33 余熱換熱器,34 流量計,35 壓力計,36 溫度計,37 水質分析儀,38 閥門調節裝置,39 排污閥,40 閥門,41 閥門調節裝置,42 流量計
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。
本文中,如果沒有特殊說明,涉及公式的,“/”表示除法,“×”、“*”表示乘法。
一種鍋爐熱力系統,所述鍋爐熱力系統包括多臺鍋爐14,用于產生蒸汽,所述多臺鍋爐14分別與中央監控診斷系統20進行數據連接,以便對鍋爐的運行進行監控。
通過將所有鍋爐的運行監控自動化系統整合到一個集中監控自動化監控平臺,即中央監控診斷系統20,這個平臺可以實現對所有鍋爐的各種參數的自動化在線監控,解決現有鍋爐運行存在的自動化孤島問題。
進一步的,如圖1所示,所述鍋爐熱力系統包括鍋爐14,汽輪機15、發電機16、汽水換熱器19,鍋爐14產生的蒸汽通過汽輪機15,然后通過發電機16進行發電,同時,發電后的乏汽進入汽水換熱器19,與汽水換熱器19中的來冷源進行換熱,乏汽冷凝后的水通過循環泵18循環回鍋爐14。
作為優選,所述鍋爐14具有多個,相應的,多數的循環泵18也具有多個。 
作為優選,所述汽水換熱器19具有多個,所述汽水換熱器19為多個串聯或者并聯結構。
所述中央監控診斷系統20與鍋爐14和汽輪機15進行數據連接,以便對鍋爐和汽輪機的運行進行監控。
圖1只是展示了一個鍋爐14與中央監控診斷系統20相連,實際上,所有的鍋爐14都與中央監控診斷系統20相連,因為精簡原因,所以在圖中都沒有示出。
將所有鍋爐的運行監控自動化系統和發電自動化系統整合到一個集中監控自動化監控平臺,即中央監控診斷系統20,這個平臺可 以實現對所有鍋爐和汽輪機的各種參數的自動化在線監控,解決現有鍋爐發電運行存在的自動化孤島問題。
當然,所述鍋爐熱力系統還包括補水系統,附圖1中沒有示出。
作為優選,如圖2所示,所述鍋爐14監控自動化系統包括鍋爐燃燒監控自動化系統,主要包括CO/CO2含量設定和采集儀21、CO/CO2含量測量儀22、風機調節閥23、風機24、燃料流量控制調節裝置25、燃料噴槍26。所述燃料噴槍26一端連接鍋爐,往鍋爐爐膛添加燃料,另一端連接燃料流量控制調節裝置25,所述控制調節裝置25與中央監控診斷系統20數據連接。所述風機24一端與鍋爐連接,負責向爐膛送風助燃,一端與風機調節閥23連接,所述風機調節閥調節進入風機的風量,所述風機調節閥23與中央監控診斷系統20進行數據連接。所述CO/CO2含量測量儀22設置在鍋爐14的排煙煙道27中,用于測量煙氣中的CO和CO2的含量,所述CO/CO2含量設定和采集儀21一端連接CO/CO2含量測量儀22,另一端與中央監控診斷系統20進行數據連接。所述CO/CO2含量設定和采集儀21用于采集CO/CO2含量數據和設定數據。
鍋爐燃燒監控自動化系統的監控過程如下:
鍋爐燃燒時單位時間內燃燒釋放CO體積含量為V1,燃燒時單位時間內燃燒釋放CO2體積含量為V2。在CO/CO2含量設定和采集儀21中設定鍋爐正常運行時的V1設定和V2設定。在實際鍋爐運行過程中,中央監控診斷系統會根據CO/CO2含量設定和采集儀21采集的數據自動對通風量和輸送的燃料量進行控制。
當然,作為優選,也可以在中央監控診斷系統20設定V1設定和V2設定。
對于CO含量的調節,如果測量的CO的含量V1測量>V1設定,則表明通風量不夠,因此中央監控診斷系統會將增加通風的指令傳遞給風機調節閥,通過增加風機調節閥23的開度來增加送風量,如果測量的CO的V1測量<V1設定,并且測量的CO2含量V2測量<V2設定,則表明通風量過多,因此中央監控診斷系統會將減少通風的指令傳遞給風機調節閥23,通過減小風機調節閥23的開度來減小送風量。
當然,作為另一種選擇,如果測量的CO的含量V1測量>V1設定,則表明燃料量過多,因此中央監控診斷系統會將降低燃料量的指令傳遞給燃料流量控制調節裝置25,通過燃料流量控制調節裝置25來減少燃料量,如果測量的CO的V1測量<V1設定,并且測量的CO2含量V2測量<V2 設定,則表明燃料量過少,因此中央監控診斷系統會將增加燃料量的指令傳遞給燃料流量控制調節裝置25,通過燃料流量控制調節裝置25的來減少燃料流量。
當然,對CO含量的調節,作為優選,可以將上述兩種調節方式同時使用,以便加快調節速度。
對于CO2含量的調節,如果測量的CO2含量V2測量<V2設定,表明燃料供應不足,因此中央監控診斷系統20會將增加燃料量的指令傳遞給燃料流量控制調節裝置25,通過燃料流量控制調節裝置25的來減少燃料流量。
對于CO2含量的調節,優先是在CO的含量滿足設定值的情況下進行。
作為優選,如果測量的CO2含量V2測量<V2設定,則表明通風量過多,因此中央監控診斷系統會將減少通風的指令傳遞給風機調節閥23,通過減小風機調節閥23的開度來減小送風量。
當然,對CO2含量的調節,作為優選,可以將上述兩種調節方式同時使用,以便加快調節速度。
作為優選,V1設定和V2設定是一個連續的數值范圍。即V1測量、V2測量只要是在數值范圍內,就算滿足要求。
作為優選,可以對CO、CO2中的每一個獨立進行自動化控制,例如只控制CO或者只控制CO2,或者兩者都控制。
作為優選,在中央監控診斷系統20中設置CO的上限和/或下限的報警數據和/或CO2下限報警數據。一旦超過了上限或者下限的數據,中央監控診斷系統20就發出報警信號。此種情況表明對于送風量以及燃料輸送量的控制已經失效,可能鍋爐運行出現問題,需要立刻進行檢修。
作為優選,所述的煙氣中CO/CO2含量探測儀是采用德圖 testo350Pro分析儀器,耐溫極限高達500℃,從而滿足高溫測量的要求。
作為優選,各臺鍋爐產生蒸汽量,蒸汽壓力和蒸汽溫度,送風機風量風壓,引風機風量風壓,電機功率,鍋爐補水量,爐膛溫度等信息數據傳輸到中央監控診斷系統20,實現所有運行鍋爐重點參數的實時在線監測
作為優選,所述發電自動化系統包括根據發電負荷調節所述汽輪機的機前壓力和輸出功率。
作為優選,所述發電自動化系統包括采集到的發電負荷調節鍋爐的送風量和燃料量,同時調節鍋爐的送水量。
所述發電自動化系統如圖3所示,中央監控診斷系統采集發電機16的輸出負荷。作為優選,輸出負荷進行實時顯示。如果需要增加輸出負荷,則中央監控診斷系統發出指令,通過風機調節閥23和燃料流量控制調節裝置25同時增加送風量和燃料量,同時通過補水泵17的輸送功率來增加補水量。當然,作為優選,也可以通過泵18功率增加來增加進入鍋爐的循環水量。當然作為優選,可以通過補水泵17和循環水泵18同時增加功率來加快調節時間。
如果需要減少輸出負荷,則中央監控診斷系統20發出指令,通過風機調節閥23和燃料流量控制調節裝置25同時減少送風量和燃料量,同時通過補水泵17的輸送功率來減少補水量。當然,也可以通過泵18功率降低來減少進入鍋爐的循環水量。當然作為優選,可以通過補水泵17和循環水泵18同時降低功率來加快調節時間。
作為優選,如果需要增加輸出負荷,則中央監控診斷系統發出指令,增加所述汽輪機的機前壓力和輸出功率。如果需要降低輸出負荷,則中央監控診斷系統發出指令,降低所述汽輪機的機前壓力和輸出功率。
通過上述的智能控制,可以實現鍋爐的智能發電,使得鍋爐燃燒和發電運行自動化,提高了監控的效率。
當然,圖3是一個示意圖,僅僅示出了補水泵17,其他部件在圖1、2中進行了顯示,在此進行了省略,本領域技術人員根據圖1 -3結合說明書記載能夠理解。
作為優選,如圖13所示,所述每臺鍋爐還包括自動控制排污系統,所述自動控制排污系統根據鍋爐產生的蒸汽量和輸入鍋爐的水量進行自動控制。如果蒸汽量與輸入鍋爐的水量之間的比值小于下限數值,則中央監控診斷系統20自動控制減少排污量。如果蒸汽量與輸入鍋爐的水量之間的比值大于上限數值,則中央監控診斷系統20自動控制增加排污量。具體控制系統如下:
如圖13所示,所述鍋爐包括設置在蒸汽出口管路上的流量計34、壓力計35和溫度計36,用于測量輸出蒸汽的流速、壓力和溫度。所述流量計34、壓力計35和溫度計36分別與中央監控診斷系統20進行數據連接,以便將測量的數據傳遞給中央監控診斷系統20,在中央監控系統中根據測量的蒸汽溫度、壓力、流速計算單位時間的蒸汽質量。
所述鍋爐包括設置在鍋爐汽包32下端的排污管,排污管上設置排污閥39,排污閥39一端連接閥門調節裝置38,閥門調節裝置38與中央監控診斷系統20進行數據連接,以便將閥門開度數據傳遞給中央監控診斷系統20,同時從中央監控診斷系統20接受指令,調節排污閥39的開度。
所述排污管上進一步包括流量計41,測量排污的流量。所述流量計41與中央監控診斷系統20進行數據連接,以便將數據傳遞給中央監控診斷系統20。中央監控診斷系統20根據流量計算出單位時間的排污量。
所述鍋爐的總進水管上設置流量計,用于檢測進入鍋爐中的流量,所述流量計與中央監控診斷系統20進行數據連接,以便將測量的數據傳遞給中央監控診斷系統20,中央監控診斷系統20根據測量的流量計算單位時間進入鍋爐的水的流量。
當然,進入鍋爐的水是循環水管和補水管兩者的水量總和。作為優選,可以在補水管和循環水管上分別設置與中央監控診斷系統20數據連接的流量計,通過計算兩者流量之和,從而計算單位時間進入鍋爐總的水量。本發明可以采用多種控制策略來控制排污量。
一個優選控制策略是:中央監控診斷系統20計算的蒸汽質量與輸入鍋爐的水的質量的比值小于下限值,則表明排污率過高,因此中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動調小排污閥39的開度。通過上述操作,可以避免排污過大,造成能源的浪費。如果蒸汽質量與輸入鍋爐的水的質量的比值大于上限值,則表明排污率過低,可能會影響鍋爐的壽命,則中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動提高排污閥39的開度。
作為優選,如果排污閥39的開度最大的情況下,蒸汽質量與輸入鍋爐的水的質量的比值依然小于下限值,則系統會發出警告,提示排污系統是否出現故障。
作為優選,如果排污閥39的關閉的情況下,蒸汽質量與輸入鍋爐的水的質量的比值依然大于上限值,則系統會發出警告,提示排污系統是否出現故障。
一個優選控制策略是中央監控診斷系統20通過流量計41檢測的排污的水的質量與輸入鍋爐的水的質量的比值超過上限時,則表明排污量過大,因此中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動調小排污閥39的開度。如果檢測的排污的水的質量與輸入鍋爐的水的質量的比值超過下限時,則表明排污量過小,因此中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動調大排污閥39的開度。通過這樣設置,避免汽包中的水質太差,以免造成鍋爐汽包的腐蝕。
一個優選策略,所述汽包32還包括水質分析儀37,以測量汽包內的水質。所述水質分析儀37與中央監控診斷系統20進行數據連接,以便接受測量的數據,根據測量的數據對排污閥39進行開度控制。如果測量的數據表明水質過差,例如某一指標超出數據上限,則需要進行及時排污,因此中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動調大排污閥39的開度。如果測量的數據表明水質好,則中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動調小排污閥39的開度。必要情況下甚至可以關閉排污閥。
一個優選策略,在排污管道上設置水質分析儀(沒有示出),以測量排污管內的水質。所述水質分析儀與中央監控診斷系統20進行 數據連接,以便接受測量的數據,根據測量的數據對排污閥進行開度控制。如果測量的數據表明水質過差,例如某一指標超出數據上限,則需要進行增加排污量,因此中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動調大排污閥39的開度。如果測量的數據表明水質好,則中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動調小排污閥39的開度。必要情況下甚至可以關閉排污閥。
作為優選,所述排污管道上連接余熱利用換熱器33,所述余熱利用換熱器33,以便充分利用污水的熱量。換熱器33的冷源入口管設置閥門40,所述閥門40與閥門調節裝置41連接,閥門調節裝置41與中央監控診斷系統20進行數據連接,以便將閥門40的開度數據傳遞給中央監控診斷系統20和同時接受中央監控診斷系統20的指令。如果中央監控診斷系統20測量的排污量增加,則中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置41增加閥門0的開度,以增加進入換熱器33的冷源量,保持換熱器33輸出的冷源的溫度恒定,同時避免冷源過熱。如果中央監控診斷系統20測量的排污量減少,則中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置41減小閥門0的開度,以減少進入換熱器33的冷源量,保持換熱器33輸出的冷源的溫度恒定,同時避免冷源加熱效果太差。作為優選,所述換熱器33可以設置多個。
作為優選策略,中央監控診斷系統20可以通過計算蒸汽質量與排污質量之和與輸入鍋爐的水的質量的比值來計算鍋爐的水損失。如果計算的水損失超過上限,中央監控診斷系統20則發出報警提示。
作為優選策略,汽包32中設置水位計(沒有示出),所述水位計與中央監控診斷系統20進行數據連接,以便將測量數據傳遞給中央監控診斷系統20。中央監控診斷系統20根據測量的數據計算單位時間的水位高度變化,從而計算出汽包32中的水單位時間的質量變化。中央監控診斷系統20根據蒸汽量、鍋爐輸入的水量以及汽包水量的變化來調節排污閥39的開度。如果中央監控診斷系統20計算的蒸汽質量加上鍋爐汽包32水的質量變化之和與輸入鍋爐的水的質量的比值低于一定數值小于下限值,則表明排污率過高,因此中央監控診斷系統20通過閥門調節裝置38自動調小排污閥39的開度。通過上述 操作,可以避免排污過大,造成能源的浪費。通過增加汽包水位檢測,進一步增加了測量的數據的準確。
作為優選策略,中央監控診斷系統20可以通過計算蒸汽質量、汽包水的變化質量與排污質量三者之和與輸入鍋爐的水的質量的比值來計算鍋爐的水損失。如果計算的水損失超過上限,中央監控診斷系統20則發出報警提示。
作為優選,設置測量汽包中水的溫度和汽包壓力的裝置,所述裝置與中央監控診斷系統20數據連接,中央監控診斷系統20根據測量的溫度和壓力計算汽包中水的質量變化。通過溫度和壓力計算水的質量,使得結果更加準確。
作為優選,汽包中設置測量蒸汽溫度和壓力的裝置,所述裝置與中央監控診斷系統20數據連接,中央監控診斷系統20根據測量的溫度和壓力以及汽包中水位高度,計算汽包中蒸汽的質量。這樣,在前面的計算中,根據汽包中蒸汽的質量變化、輸出蒸汽的質量和汽包中水的質量變化三者之合與輸入鍋爐的水的質量的比值的大小來控制排污閥的開度。這樣使得計算結果更加準確。
同樣,計算水的損失的時候也需要將汽包中蒸汽的質量變化、輸出蒸汽的質量和汽包中水的質量變化以及排污量四者之和與鍋爐輸入水量進行對比。
作為優選,可以在排污管上設置溫度計,中央監控診斷系統20根據排污的水溫、水的成分以及流速計算單位時間的排污的水的質量。
作為優選,在中央監控診斷系統20中預先存儲蒸汽的溫度壓力與密度的關系數據,以便計算蒸汽質量。也可以預先存儲水的溫度與密度關系數據,一邊計算汽包中水的質量。對于污水的溫度、成分以及密度的關系也預先存儲下中央監控診斷系統20中。
作為優選,中央監控診斷系統20根據得到的輸出的蒸汽質量以及輸入的燃料量,實時監測鍋爐的噸汽耗燃料量參數,實時診斷鍋爐的運行狀態,使鍋爐始終保持高效運行,避免鍋爐效率底下造成的能源浪費。
鍋爐噸汽耗燃料量SF定義為鍋爐某一段時間產生的蒸汽總質量S總質量除以鍋爐此段時間內輸入的燃料總質量F總質量,得到噸汽耗燃料量的指標。即SF=S總質量/F總質量。
如果鍋爐噸汽耗燃料量過大,則表明鍋爐效率低下,需要進行檢查和維護。
鍋爐噸汽耗燃料量可以動態更新,總是累積前一段時間,例如可以是分鐘、秒、小時等,優選是5分鐘的數據作為計算結果在中央監控診斷系統20中顯示,并可以繪制出趨勢曲線。
通過實時監測鍋爐的噸汽耗燃料量參數,可以得出SF最大值時鍋爐的參數,例如包括但是不限于輔機耗電量、燃料輸入質量、蒸汽輸入質量、引風機頻率、送風機頻率、循環泵頻率等參數中的至少之一。從而在運行過程中可以使得鍋爐在上述參數下運行,使得SF達到最大值,從而達到節約燃料的目的。
作為優選,上述參數都是一段時間內的平均參數。
作為優選,燃料是煤。
作為優選,中央監控診斷系統20還與用電信息進行數據連接,以便及時得到鍋爐系統的輔機的用電量。中央監控診斷系統20根據得到的輸出的蒸汽質量以及用電量,實時監測每臺鍋爐的噸汽耗電量參數,實時診斷鍋爐的運行狀態,使鍋爐始終保持高效運行,避免鍋爐效率底下造成的能源浪費。
所述輔機優選包括如下:鍋爐鼓風機、引風機、爐排、鍋爐補水泵等輔機設備。
鍋爐噸汽耗電量SE定義為鍋爐某一段時間產生的蒸汽總質量S總質量除以鍋爐此段時間內所有輔機耗電量的總和E耗電量,得到噸汽耗電量的指標。即SE=S總質量/E耗電量。
如果鍋爐噸汽耗電量過大,則表明鍋爐效率低下,需要進行檢查和維護。
鍋爐噸汽耗電量可以動態更新,總是累積前一段時間,例如可以是分鐘、秒、小時等,優選是5分鐘的數據作為計算結果顯示,并可以繪制出趨勢曲線。
作為優選,通過實時監測鍋爐的噸汽耗電量參數,可以得出SE最大值時鍋爐的參數,例如包括但是不限于輔機耗電量、燃料輸入質量、蒸汽輸入質量、引風機頻率、送風機頻率、循環泵頻率等參數中的至少之一。從而在運行過程中可以使得鍋爐在上述參數下運行,使得SE達到最大值,從而達到節約電量的目的。
作為優選,上述參數都是一段時間內的平均參數。
作為優選,通過實時監測并列運行鍋爐的噸汽耗燃料量和/或噸汽耗電量的參數,對并列運行的鍋爐實現對標分析,始終使SE和/或SF較高的鍋爐處于最大負荷狀態,SE和/或SF低的鍋爐及時發現問題并盡快解決,始終使運行的鍋爐保持高效。
作為優選,通過分析對標每臺鍋爐的噸汽耗煤量和/或噸汽耗電量指標,分析判斷出SE和/或SF較高的鍋爐,增大其運行負荷;而對于SE和/或SF相對較低的鍋爐,減少其運行負荷,如果鍋爐SE和/或SF低于正常運行經驗數據,則需要盡快停爐檢修,提高其熱效率后再盡快投入運行。
作為優選,當然,也可以手工分析判斷出SE和/或SF較高的鍋爐,增大其運行負荷;而對于SE和/或SF相對較低的鍋爐,減少其運行負荷,如果鍋爐SE和/或SF低于下限值,則需要盡快停爐檢修,提高其SE和/或SF后再盡快投入運行。
作為優選,通過將多臺并列運行的鍋爐最為一個整體考慮噸汽耗燃料量SFALL大小。鍋爐總噸汽耗燃料量SFALL定義為所有鍋爐某一段時間產生的蒸汽總質量S總質量all除以所有鍋爐此段時間內輸入的燃料總質量F總質量all,得到總噸汽耗燃料量的指標。即SFALL=S總質量all/F總質量all。
鍋爐總噸汽耗燃料量參數可以動態更新,總是累積前一段時間,優選是5分鐘的數據作為計算結果顯示,并可以繪制出趨勢曲線。
作為優選,通過實時監測鍋爐的SFALL參數,可以得出SFALL最大值時每臺鍋爐的參數,例如包括但是不限于每臺鍋爐的輔機耗電量、燃料輸入質量、蒸汽輸入質量、引風機頻率、送風機頻率、循環泵頻率等參數中的至少之一。從而在運行過程中可以使得并聯的鍋爐在上 述參數下運行,使得SFALL達到最大值,從而達到節約資金的目的。
作為優選,上述參數都是一段時間內的平均參數。
作為優選,通過將多臺并列運行的鍋爐最為一個整體考慮噸汽耗電量SEALL大小。鍋爐總噸汽耗電量SEALL定義為所有鍋爐某一段時間產生的蒸汽總質量S總質量all除以所有鍋爐此段時間內輸入的所有輔機耗電量E總質量all,得到總噸汽耗燃料量的指標。即SEALL=S總質量all/E總電量all。
鍋爐SEALL參數可以動態更新,總是累積前一段時間,優選是5分鐘的數據作為計算結果顯示,并可以繪制出趨勢曲線。
作為優選,通過實時監測鍋爐的SEALL參數,可以得出SEALL最大值時每臺鍋爐的參數,例如包括但是不限于每臺鍋爐的輔機耗電量、燃料輸入質量、蒸汽輸入質量、引風機頻率、送風機頻率、循環泵頻率等參數中的至少之一。從而在運行過程中可以使得并聯的鍋爐在上述參數下運行,使得SEALL達到最大值,從而達到節約資金的目的。
作為優選,上述參數都是一段時間內的平均參數。
作為優選,可以將噸汽耗燃料量和噸汽耗電量在一起綜合考慮。將鍋爐某一段時間運行所耗費的輔機耗電量和輸入的燃料分別折算成價格,并將這兩者的價格相加,得到總價格,然后用這一段時間產生的蒸汽總量除以上述的總價格,得到噸汽價值SEF的指標。即SEF=S 總質量/(F總質量*F單價+E耗電量*E單價),其中F單價、E單價分別是每單位燃料的價格、每單位電的價格。作為優選,燃料的單位可以是體積或者質量單位,電的單位可以是千瓦時。
中央監控診斷系統20實時監測每臺鍋爐的噸汽價值參數,實時診斷鍋爐的運行狀態,使鍋爐始終保持高效運行,避免鍋爐效率底下造成的能源浪費。
如果鍋爐噸汽價值過小,則表明鍋爐效率低下,需要進行檢查和維護。優選,小于下限值,中央監控診斷系統20發出報警。提醒是否需要檢查和維護。
鍋爐噸汽價值參數可以動態更新,總是累積前一段時間,優選是5分鐘的數據作為計算結果顯示,并可以繪制出趨勢曲線。
作為優選,通過實時監測鍋爐的噸汽價值參數,可以得出SEF最大值時鍋爐的參數,例如包括但是不限于輔機耗電量、燃料輸入質量、蒸汽輸入質量、引風機頻率、送風機頻率、循環泵頻率等參數中的至少之一。從而在運行過程中可以使得鍋爐在上述參數下運行,使得SEF達到最大值,從而達到節約資金的目的。
作為優選,上述參數都是一段時間內的平均參數。
作為優選,通過實時監測并列運行鍋爐的汽耗價值參數,對并列運行的鍋爐實現對標分析,始終使SEF最高的鍋爐處于最大負荷狀態,SEF低的鍋爐及時發現問題并盡快解決,始終使運行的鍋爐保持高效。
作為優選,通過分析對標每臺鍋爐的汽耗價值參數指標,分析判斷出SEF較高的鍋爐,增大其運行負荷;而對于SEF相對較低的鍋爐,減少其運行負荷,如果鍋爐SEF低于正常運行經驗數據,則需要盡快停爐檢修,提高其熱效率后再盡快投入運行。
作為優選,當然,也可以手工分析判斷出SEF較高的鍋爐,增大其運行負荷;而對于SEF相對較低的鍋爐,減少其運行負荷,如果鍋爐SEF低于下限值,則需要盡快停爐檢修,提高其熱效率后再盡快投入運行。
作為優選,通過將多臺并列運行的鍋爐最為一個整體考慮總噸汽價值SEFALL大小。即將所有鍋爐某一段時間運行所耗費的輔機耗電總量和輸入的燃料總量分別折算成價格,并將這兩者的價格相加,得到總價格,然后將這一段時間所有鍋爐產生蒸汽總質量S總質量ALL除以上述的總價格,得到噸汽價值SEFALL的指標。即SEFALL=S總質量ALL/(F總質量all*F單價+E耗電量all*E單價),F總質量all、E耗電量all分別表示所有鍋爐輸入的總燃料量和輔機耗費總電量。
鍋爐總噸汽價值參數可以動態更新,總是累積前一段時間,優選是5分鐘的數據作為計算結果顯示,并可以繪制出趨勢曲線。
作為優選,通過實時監測鍋爐的總噸汽價值參數,可以得出SEFALL最大值時每臺鍋爐的參數,例如包括但是不限于每臺鍋爐的輔機耗電量、燃料輸入質量、蒸汽輸入質量、引風機頻率、送風機頻率、循環 泵頻率等參數中的至少之一。從而在運行過程中可以使得并聯的鍋爐在上述參數下運行,使得SEFALL達到最大值,從而達到節約資金的目的。
作為優選,上述參數都是一段時間內的平均參數。
作為優選,所述的汽水換熱器和余熱利用換熱器為板式換熱器。板式換熱器采用如下結構:
所述板式換熱器包括換熱板片10、密封墊片13,密封墊片13位于相鄰的換熱板片10之間,所述密封墊片13安裝在換熱板片10周邊的密封凹槽28內,所述密封凹槽28為梯形結構,所述梯形結構的上下兩邊為平行得邊,上邊為短邊,下邊為長邊,所述梯形結構的平行的兩條邊的短邊位置設置開口31,所述密封墊片13為與密封凹槽互相配合的梯形結構,所述密封墊片13從開口31處放入到密封凹槽28內。
通過設置梯形結構的密封凹槽以及與之對應的密封墊片,可以使得密封凹槽和密封墊片緊緊的嵌合在一起,避免使用粘合劑,增加了密封的牢固性。
作為優選,所述的梯形結構為等腰梯形結構。
作為優選,所述密封凹槽28在左右兩條邊的內部設置凸起29,與之對應,在密封墊片13的梯形結構的左右兩條邊的外部設置與凸起29對應的凹部。通過上述結構,使得密封凹槽和密封墊片嵌合的更加牢固,密封效果更好。
作為優選,所述密封凹槽28在下部的邊的內部設置凸起30,與之對應,在密封墊片13的梯形結構的下部的邊的外部設置與凸起30對應的凹部。通過上述結構,使得密封凹槽和密封墊片嵌合的更加牢固,密封效果更好。
作為優選,凸起29為三角形,凸起30為長方形。 
作為優選,所述凸起29在每一邊分別設置多個,作為優選為3-5個。
作為優選,三角形凸起29的下部邊與梯形的下部的邊平行。通過這樣設置,可以使得安裝密封墊片13更加容易,安裝方便。
作為優選,梯形的左右兩條邊和長邊(即下部的邊)的夾角為40-70°,優選為50-60°。梯形的高度與短邊之間的長度為1:(2-4),優選為1:3。設置這樣的角度和長度,一方面要考慮嵌合的牢固性,一方面要考慮安裝的便利性。角度越小,高度越高,則安裝越困難,但是嵌合牢固性好,密封效果好。反之,角度越大,高度越低,則安裝越容易,但是嵌合牢固性差,密封效果差。上述的角度和高度是考慮安裝便利性和嵌合牢固性進行的綜合考慮得到的最優的效果。
一般情況下,板式換熱器板片兩側冷、熱流體通道的橫截面積是相等的(圖6a)。在此種情況下,如果兩種流體的流量(指體積流量)相差不大,此時同一種流體的流道可以采取互相平行并聯的方式,如圖6a,此時板式換熱器兩側流體的換熱系數相差不大,整個換熱器換熱系數很高,而且這樣設置還可以使得兩種流體的進出口都在一個端板5上,如圖6b所示,有利于板式換熱器的拆解檢修和板片清洗。但是如果兩種流量相差較大的流體進行換熱時,如果兩種流體都采取并聯的流體通道,則會出現較小流量的流速太低,從而導致更低的換熱系數。因此通常將低流量流體通道設置成串聯的形式,如圖7a所示,這樣就無法將冷熱流體的四個進出口全部設置在一個端板上,只能設置在兩個端板5、6上,如圖7b所示,在兩個端板上都設置流體進出接口,在換熱器跟管路處于連接狀態時,板式換熱器將拆卸困難,需要兩端拆卸,造成檢修不便。
本發明的板式換熱器采取如下結構,以便適應汽液換熱。
作為優選,所述流量小的換熱板片10中設置至少一個分流部件,所述分流部件將流經換熱板片的換熱流體的流動路徑分成至少兩個分程流道7,所述的換熱板片10中的分程流道7為串聯結構。通過上述的分程流道7的串聯結構,使得流體因此經過所有的分程流道7,如圖6所示,從而使換熱流體在換熱板片10上形成S形流道。
通過設置分流部件,使得流量小的流體可以充滿整個換熱板片,從而避免了出現一些流體短路的換熱區域,從而增加了換熱系數,提高了整個換熱器的換熱系數;此外,通過設置分流部件,使得小流量 的流體也能夠實現在多個板片中的流體通道的并聯,如圖6a所示,避免了為了提高換熱系數而將小流體通道設置為圖7a所示的串聯的結構,從而可以使得流體的四個進出口1-4都設置在同一個端板上,從而使得維護方便。
作為優選,大流量流體的體積流量是小流量流體的體積流量的2倍以上。
針對汽水換熱器,作為優選,水源側的板片設置分流部件。
作為優選,分流部件是通過密封槽8和密封墊9實現的,所述密封槽8設置在換熱板片上,通過將密封墊9插入到密封槽8內,從而形成分流部件。
作為優選,分流部件是通過在換熱板片上直接設置密封條來實現。作為優選,密封條和換熱板片一體化制造。
在換熱板片的流體進口和出口的上下兩端上,即圖3的上下兩端,分流部件在一端是封閉的,在另一端是設置開口的,其中沿著左右方向,開口位置是交替設置在上下兩端,這樣保證流體通道形成S形。
請注意,前面以及后面所提到的上下左右方向并不限定于使用狀態中的是上下左右方向,此處僅僅是為了表述圖8中的板片的結構。
圖8、11所述的板片因為設置了兩個分流部件,因此流體的進出口設置在上端和下端。當然也可以設置1個或者奇數個分流部件,此時的流體的進出口位置就位于同一端上,即同時位于上端或下端。
如前所述的S形流道可以是半個S形,例如只設置一個分流部件的情況,也可以是整個S形,例如圖8、11的形式,也可以是多個一個S形和/或半個S形的組合,例如設置大于2個分流部件的情況,例如3個分流部件就是1一個S形和半個S形的組合,4個分流部件就是2個S形,等等以此類推。
對于采用密封墊的形式,作為優選,密封墊與板式換熱器換熱板片之間的設置的墊片一體化設計,因此本發明也提供了一中板式換熱器中在換熱板片之間使用的墊片。所述墊片中設置至少一個分流密封墊9,所述分流密封墊9將流經換熱板片的換熱流體的流動路徑分成 至少兩個分程流道7,所述的換熱板片10中的分程流道7為串聯結構,從而使換熱流體在換熱板片10上形成S形流道。
在數值模擬和實驗中發現,通過設置分流部件,能夠使得換熱器換熱系數增加,但是同時也帶來流動阻力的增加。通過數值模擬和實驗發現,對于分流流道的寬度,如果過小,會導致流動阻力過大,換熱器的承壓太大,而且可能產生流道兩側邊界層沿著流體流動方向重合,而導致換熱系數下降,流道寬度過大也會導致降低板式換熱器的換熱系數,因此對于分流通道7具有一個合適的數值;對于分流部件開口的長度也有一定的要求,如果開口過小,會導致流體通過開口流過的數量過小,在增加壓力的同時降低了換熱系數,同理,如果過大,則流體會產生短路區域,起不到相應的換熱效果,因此對于開口也有一個合適的長度。因此在分流部件的開口長度、分流部件的長度、分流流道寬度之間滿足一個最優化的尺寸關系。
因此,本發明是通過多個不同尺寸的換熱器的上千次數值模擬以及試驗數據,在滿足工業要求承壓情況下(2.5MPa以下),在實現最大換熱量的情況下,總結出的最佳的換熱板片的尺寸優化關系。
如圖7所示,分流部件的開口長度L1,分流部件的長度為L2,分流流道寬度W,則滿足如下關系式:
L1/L=a-b*Ln(L1/W)-c*(L1/W);
其中L=L1+L2;
400<L<800mm,80<L1<140mm,130<W<150mm;Ln是對數函數
0.17<L1/L<0.22,0.5<L1/W<1.1
0.18<a<0.21,0.014<b<0.016,0.0035<c<0.004。
其中開口長度是沿著分流部件,從開口出現的位置沿伸到流體通道的最遠的位置,如圖7中的A點。
作為優選,a=0.19,b=0.015,c=0.0037;
作為優選,隨著L1/W的不斷增加,a的數值不斷減少;
作為優選,隨著L1/W的不斷增加,b、c的數值不斷增加。
作為優選,分流通道的流體的流速為0.4-0.8m/s,優選,0.5-0.6m/s,在此流速下采取上述公式得到的換熱效果最好。
優選,換熱器換熱板的板間距4-6mm,優選5mm。
對于圖9中的采用密封墊的與墊片一體化的形式,也滿足上述公式情況下,換熱效果最優。
作為優選,多個分流部件是互相平行。
作為優選,沿著流體流動的方向(即距離換熱板片的流體入口越遠),同一換熱板片上不同的分流流道的寬度W不斷的減少。例如,圖8中的分流流道7的寬度大于分流流道11,分流流道11的寬度大于分流流道12。通過分流流道寬度W不斷的減少可以使得流體不斷的加速,避免因為動力不足導致的流體運行緩慢。
作為優選,沿著流體流動的方向,同一分流流道的寬度W不斷的減少。例如,分流流道7內,沿著流體流動方向(即圖8從上到下),寬度W不斷的減少。此時,對于前面公式中的W采用的是平均寬度W。
作為優選,不同換熱板片上,距離換熱器流體入口越遠,分流流道寬度越小。主要是距離入口越遠,則分配流體越少,通過流道寬度的變化使得流體保證一定的流速。
作為優選,換熱板片設置波紋,波紋的高度不同。同一板片上,沿著流體的流動路徑,同一個分流通道內的波紋高度逐漸升高,例如分流流道7內,沿著流體流動方向(即圖8從上到下),波紋高度逐漸升高。
作為優選,分流流道距離換熱板片流體入口距離越遠,不同分流流道內的波紋的高度越高,例如,圖8中的分流流道7內的波紋高度小于分流流道11,分流流道11的波紋高度小于分流流道12。
作為優選,不同換熱板片上,距離換熱器流體入口越遠,波紋高度越高。主要是距離入口越遠,則分配流體越少,通過波紋高度的變化使得流體保證一定的流速。
作為優選,換熱板片設置波紋,波紋的密度不同。同一板片上,沿著流體的流動路徑,同一個分流通道內的波紋密度逐漸變大,例如分流流道7內,沿著流體流動方向(即圖8從上到下),波紋密度逐漸變大。
作為優選,分流流道距離換熱板片流體入口距離越遠,不同分流 流道內的波紋的密度變大。例如,圖8中的分流流道7內的波紋密度小于分流流道11,分流流道11的波紋密度小于分流流道12
作為優選,不同換熱板片上,距離換熱器流體入口越遠,波紋密度越大。主要是距離入口越遠,則分配流體越少,通過波紋高度的變化使得流體保證一定的流速。
作為優選,前面所提到的波紋高度和/或密度增加的幅度越來越小。
作為優選,密封墊9和/或換熱板片之間的密封墊片采用橡膠材料。所述橡膠材料由以下重量份數的原料制成:三元乙丙橡膠7-9份,丁苯膠3-6份,氧化鋅6-8份,白炭黑13-15份,促進劑4-5份,發泡劑2-8份,環烷油5-6份,鈦白粉20份,天然橡膠50-55份,萊茵散10-13份,硅橡膠15-17份,碳化硅2份,三聚腈胺2份,防老劑0.6份至1.5份,軟化劑4份至6份,硫化劑2.2份至4份。
作為優選,三元乙丙橡膠8份,丁苯膠5份,氧化鋅7份,白炭黑14份,促進劑4份,發泡劑4份,環烷油6份,鈦白粉20份,天然橡膠52份,萊茵散12份,硅橡膠16份,碳化硅2份,三聚腈胺2份,防老劑0.9份,軟化劑5份,硫化劑3份。
制造方法包括如下步驟:
A.在密煉機中依次加入所述三元乙丙橡膠、丁苯膠、氧化鋅、白炭黑、促進劑、發泡劑、環烷油、鈦白粉、天然橡膠、萊茵散、硅橡膠、碳化硅、三聚腈胺以及促進劑和防老劑,然后啟動密煉機進行第一次混煉,時間70秒至75秒,溫度為60℃至70℃;
B.在A步驟的密煉機中加入軟化劑進行第二次混煉,時間75秒,溫度小于105℃,然后冷卻排膠;
C.硫化:將B步驟的膠排到壓片機上再加入硫化劑進行翻煉,時間125-140秒,下片即得。
作為優選,促進劑是促進劑D。
作為優選,所述促進劑為二硫代氨基甲酸鹽;所述防老劑為聚乙烯蠟;所述軟化劑為石蠟;所述硫化劑為硫化樹脂。
所述橡膠具有如下優點:1)通過添加氧化鋅、鈦白粉的物料復 配,所得材料彈性好,并且具有一定的硬度,耐磨耐用,壽命長,不易磨損。2)由于采用聚乙烯蠟作為防老化劑,可提高橡膠的持久度、硬度和抗磨損性;3)硫化時間短,使橡膠由線形結構的大分子交聯成為立體網狀結構的大分子,產出的橡膠其抗張、定伸、耐磨的性能好。
圖10展示了流量大的流體的流動通道,實際上,對于本發明來說,兩種換熱流體都可以使用流量小的流體。例如在換熱板片一定的情況下,兩種流體的流量都很小,此時兩種流體的流動通道都可以采取圖8、圖11形式的板片。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上,但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員,在不脫離本發明的精神和范圍內,均可作各種更動與修改,因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。

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