空预器一次风漏风率测量方法

摘要

一种空预器一次风漏风率测量方法，包括：测量空预器在n个工况下的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率；根据上述测量值得到漏风率与压力差的关系式；将每一工况的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率代入漏风率与压力差的关系式得到基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率；测量空预器入口氧量，燃煤量，一次风量及进行空预器燃用煤种的收到基水分、收到基碳、收到基全硫、收到基氢、收到基氧、收到基氮的元素分析，并根据元素分析生成理论空气量及理论湿烟气量；根据基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率，空预器入口氧量，燃煤量，一次风量，理论空气量及理论湿烟气量计算一次风漏风率。

权利要求

1.一种空预器一次风漏风率测量方法，其特征在于，所述的方法包括：测量空预器在n个工况下的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率；

将所述n个工况中每一工况的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率代入下面方程组：n-1 2

并联合压力关系式g(x)＝kn-1x +…+k2x+k1x+b得到漏风率与压力差的关系：将所述n个工况中每一工况的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率代入上述漏风率与压力差的关系式得到基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率；

测量空预器入口氧量，燃煤量，一次风量及进行空预器燃用煤种的收到基水分、收到基碳、收到基全硫、收到基氢、收到基氧、收到基氮的元素分析，并根据所述收到基碳、收到基全硫、收到基氢、收到基氧、收到基氮的元素分析数据生成理论空气量及理论湿烟气量；

根据所述基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率，空预器入口氧量，燃煤量，一次风量，理论空气量及理论湿烟气量计算一次风漏风率；

其中，α工况1为工况1的整体漏风率，α0为携带漏风率， 为工况1一次风侧向烟气侧的压差， 为工况1二次风侧向烟气侧的压差，kn-1，…k2，k1及b为系数，ΔP为压差。

2.如权利要求1所述的空预器一次风漏风率测量方法，其特征在于，当所述n为2时，g(x)＝k1x+b。

3.如权利要求2所述的空预器一次风漏风率测量方法，其特征在于，漏风率与压力差的关系式为：

4.如权利要求1所述的空预器一次风漏风率测量方法，其特征在于，当所述n为3时，2

g(x)＝k2x+k1x+b。

5.如权利要求4所述的空预器一次风漏风率测量方法，其特征在于，漏风率与压力差的关系式为：

说明书

空预器一次风漏风率测量方法

技术领域

[0001] 本发明是关于空预器技术，特别是关于空预器的漏风率测量技术，具体的讲是关于空预器一次风漏风率测量方法。

背景技术

[0002] 图1为典型的回转式空气预热器，由圆筒形的转子和固定的圆筒形外壳、烟风道以及传动装置所组成。圆筒形外壳和烟风道均不转动，内部的圆筒形转子是转动的，转子中规则地紧密排列着传热元件(受热面)—蓄热板，蓄热板由波形板和定位板组成，间隔排列放在仓格内。对于二分仓空气预热器，圆筒形外壳的顶部和底部上下对应地分隔成烟气流通区、空气流通区和密封区(过渡区)三部分；对于三分仓空气预热器，圆筒形外壳的顶部和底部上下对应地分隔成烟气流通区、二次风空气流通区、密封区(过渡区)、一次风空气流通区、及密封区(过渡区)五部分，使烟气流通区和烟道相连，空气流通区和风道相连。转子由电机通过传动装置带动缓慢旋转(0.75～2.5rpm)，受热面交替地经过烟气和空气通道。当受热面转到烟气流通区时，烟气自上而下流过受热面，热量由烟气传给受热面金属，并被金属畜积起来，其温度升高。然后受热面转到空气流通区时，受热面金属就将蓄积的热量传递给自下而上流过的空气，温度降低。这样循环下去，转子每转动一周，就完成一个热交换过程。

[0003] 为了防止漏风，一般回转式空气预热器装有三个方向的密封装置，如图2所示，但即使这样，仍不能完全把烟气与空气分隔开，当空气侧压力大于烟气侧压力时，空气将从转动部分和固定部分之空隙漏入烟气侧。

[0004] 一次风漏风率指空预器一次风向烟气侧与二次风侧漏风量占一次风量的总和。漏风率可由下式计算：

[0005]

[0006] 现有技术主要是通过直接测量一次风入口风量与出口风量的方法来直接计算一次风漏风率。直接测量时的测孔位置及条件如图3所示：测量时，用热电偶和动压测量元件如皮托管、标定过的靠背管等，进行动压的测量，然后计算一次风通道入口与出口处一次风的密度与速度，进行计算该处的一次风量，通过上式(1)来计算漏风率。

[0007] 但是上述一次风漏风率的测量时有如下的缺点：

[0008] 1)一次风出口处一次风温度高达300℃以上，压力大于10kPa，在测量一次风出口风量时易由于一次风的泄漏而发生安全事故。

[0009] 2)一次风出入口的烟道都不规则，缺少直管段，流速测量误差大。

发明内容

[0010] 本发明提供一种空预器一次风漏风率测量方法，以提供测量一次风漏风率的准确性，避免直接测量的危险及误差。

[0011] 为了实现上述目的，本发明提供一种空预器一次风漏风率测量方法，该方法包括：测量空预器在n个工况下的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率；将所述n个工况中每一工况的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率代入下面方程组：

[0012]n-1 2

[0013] 并联合压力关系式g(x)＝kn-1x +…+k2x+k1x+b得到漏风率与压力差的关系式：将所述n个工况中每一工况的一次风
压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率代入上述漏风率与压力差的关系式得到基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率；测量空预器入口氧量，燃煤量，一次风量及进行空预器燃用煤种的收到基水分、收到基碳、收到基全硫、收到基氢、收到基氧、收到基氮的元素分析数据，并根据所述收到基碳、收到基全硫、收到基氢、收到基氧、收到基氮的元素分析生成理论空气量及理论湿烟气量；根据所述基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率，空预器入口氧量，燃煤量，一次风量，理论空气量及理论湿烟气量计算一次风漏风率；其中，α工况1为工况1的整体漏风率，α0为携带漏风率， 为工况1一次风侧向烟气侧的压差，为工况1二次风侧向烟气侧的压差，kn-1，…k2，k1及b为系数，ΔP为压差。

[0014] 进一步地，测量空预器在n个工况下的整体漏风率包括：测量n个工况中每一工况的空预器入口氧量O2En及空预器出口氧量O2Lv；根据每一工况的所述空预器入口氧量O2En及空预器出口氧量O2Lv计算该工况的整体漏风率αL，整体漏风率

[0015] 进一步地，当所述n为2时，g(x)＝k1x+b，漏风率与压力差的关系式为：2
当所述n为3时，g(x)＝k2x+k1x+b，漏风率与压力差的关系式为：

[0016] 本发明实施例的有益效果在于，通过多种条件下测量漏风率求解漏风率与压差的关系从而测量一次风的漏风率，可以避免现有技术中直接测量一次风出入口的风量的带来的危险性与高误差。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

[0018] 图1为典型的回转式空气预热器结构示意图；

[0019] 图2为空预器的三向密封示意图；

[0020] 图3为一次风漏风率直接测量时的测孔位置及工作条件示意图；

[0021] 图4为本发明实施例空预器一次风漏风率测量方法流程图。

具体实施方式

[0022] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0023] 本发明主要是根据空预器漏风率与一次风、二次风运行压力的关系，通过测量不同压力运行工况下的空预器漏风率，测量出一次风的漏风率。

[0024] 对于空预器的任意密封板来说，存在下面关系：

[0025]

[0026] 其中，αL1为一次风的整体漏风率，αL2为二次风的整体漏风率，ΔP1、ΔP2分别为一次风、二次风压差。

[0027] 根据上式即可导出：

[0028]

[0029] 其中，αL为整体漏风率，ΔP为压差。

[0030] 对空预器来说，存在三个漏风，即一次风向二次风漏风、二次风向烟气侧漏风、一次风向烟气侧漏风，这样存在三个漏风率，即：αL1→2、αL2→g及αL1→g。在某一工况下，可通过空预器前后的氧量来测量出其漏风率的关系为：

[0031]

[0032] 式(4)中，α0为携带漏风率，主要与空预器转速有关。大部分空预器转速一致，携带漏风率可以认为是1％。大部分情况下，一、二次风通流面积相同，所以可以认为由一次风通道、二次风通道带出的携带漏风均为0.5％。此外αL是基于空预器入口烟气流量的整体漏风率，需要折算到一次风量的基准，即一次风量的基准，这需要对基于烟气入口流量的一次风漏风率αL1→g+αL1→2乘一个系数，即：

[0033]

[0034] 其中

[0035]

[0036] 其中，1.31为标准状态下烟气的密度，燃煤量、一次风量测量可以由分布式控制系统(Distributed Control System DCS)中的数据获得，理论湿烟气量、理论空气量由煤质数据来计算。下面将详细介绍。

[0037] 如图4所示，本发明提供一种空预器一次风漏风率测量方法，该方法包括：

[0038] 步骤S401：测量空预器在n个工况下的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率，下面以n为2说明两个工况下测量的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率。

[0039] 例如在工况1测得一次风压力12kPa，二次风压力3kPa，烟气侧压力-2kPa，测得整体漏风率α1＝7％，在工况2测得一次风压力12kPa，二次风压力4kPa，烟气侧压力-2kPa，测得整体漏风率α2＝7.2％。

[0040] 上述工况1及工况2下的整体漏风率α1及α2可以通过测量空预器入口氧量O2En及空预器出口氧量O2Lv得到，将测得的空预器入口氧量O2En及空预器出口氧量O2Lv代入整体漏风率αL的计算公式： 即可求出整体漏风率αL。

[0041] 步骤S402：将所述n个工况中每一工况的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率代入下面方程组(漏风率与风压的序偶)：

[0042]n-1 2

[0043] 并联合压力关系式g(x)＝kn-1x +…+k2x+k1x+b得到漏风率与压力差的关系：

[0044] 其中，α工况1为工况1的整体漏风率，α0为携带漏风率， 为工况1一次风侧向烟气侧的压差， 为工况1二次风侧向烟气侧的压差，kn-1，…k2，k1及b为系数，ΔP为压差。

[0045] 对于上述n＝2的情况，将测得的上述工况1及工况2条件下的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率代入方程组(7)中，可以得到：

[0046] 工况1：

[0047]

[0048] 工况2：

[0049]

[0050]

[0051] n为2时，压力关系式g(x)＝kn-1xn-1+…+k2x2+k1x+b可简化为：g(x)＝k1x+b，漏风率与压力差的关系式 可以简化为：

[0052] 假设g(x)＝kx+b，由两个工况得到的(8)、(9)可以得到：

[0053] 3.74k+2.45k+2b＝6.19k+2b＝7.2-1＝6.2 (10)

[0054] 3.74k+2.24k+2b＝5.98k+2b＝7-1＝6 (11)

[0055] 由式(10)、(11)可求得：

[0056] k＝0.95,b＝0.3

[0057] 漏风率αL与压力的关系为：

[0058]

[0059] 步骤S403：将所述n个工况中每一工况的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率代入上述漏风率与压力差的关系式得到基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率。

[0060] 在工况1的条件下，基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率：

[0061]

[0062] 在工况2的条件下，基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率：

[0063]

[0064] 步骤S404：测量空预器入口氧量，燃煤量，一次风量及测量空预器入口氧量，燃煤量，一次风量及进行空预器燃用煤种的收到基水分、收到基碳、收到基全硫、收到基氢、收到基氧、收到基氮的元素分析数据，并根据所述收到基碳、收到基全硫、收到基氢、收到基氧、收到基氮的元素分析生成理论空气量及理论湿烟气量。

[0065] 假定取煤样化验当时燃用煤种测量所得的参数为：

[0066]收到基全水分 Mar ％ 16.20
收到基灰分 Aar ％ 9.13
收到基挥发分 Var ％ 27.57
收到基固定碳 FCar ％ 47.10
收到基碳 Car ％ 61.52
收到基氢 Har ％ 3.67
收到基氮 Nar ％ 0.80
收到基全硫 St,ar ％ 0.31
收到基氧 Oar ％ 8.37
收到基低位发热量 Qnet,ar kJ/kg 22740.00

[0067] 根据上述测得的元素分析数据，可得理论空气量：

[0068] V0＝0.0889(Car+0.0375Sar)+0.265Har-0.0333Oar＝6.17Nm3/kg。

[0069] 根据上述测得的元素分析数据，可得理论湿烟气量为：

[0070] VFG0＝ 0.0889(C ar+0.0375Sar)+0.21Har-0.0263Oar+0.008Nar+0.0124(9Har-Mar)＝3
6.67Nm/kg。

[0071] 测量的空预器入口氧量为O2En＝4％，当时DCS显示燃煤量为：B＝120t/h，DCS显示一次风量为：GPrA＝204t/h。

[0072] 步骤S405：根据所述基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率，空预器入口氧量，燃煤量，一次风量，理论空气量及理论湿烟气量计算一次风漏风率。

[0073] 根据步骤S404测量的空预器入口氧量，燃煤量，一次风量，理论空气量及理论湿烟气量可以计算出：

[0074]

[0075] 最后根据基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率，可以计算出在工况1条件下基于一次风量的一次风漏风率为：

[0076] αL一次风＝ξ(αL1→g+αL1→2)＝6.23*7.5％＝46.7％。

[0077] 同理也可以计算出在工况2条件下基于一次风量的一次风漏风率，这里不再赘述。

[0078] n为2时，压力关系式g(x)＝kn-1xn-1+…+k2x2+k1x+b可简化为：g(x)＝k1x+b，漏风率与压力差的关系式 可以简化为：

[0079] n为3时，压 力 关 系 式g(x)＝kn-1xn-1+…+k2x2+k1x+b可 简 化 为：g(x) ＝2
k2x+k1x+b，漏风率与压力差的关系式
可以简化为： 需要测试3个工况点，将3个工况条件下
测量的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率分别代入方程组(7)，并结合求出k1、k2及b值，然后得到漏风率αL与压力的关系式，
计算每一工况条件下基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率，最后根据基于空预器入口烟气条件下的一次风漏风率，空预器入口氧量，燃煤量，一次风量，理论空气量及理论湿烟气量计算一次风漏风率。

[0080] 同理，当n大于3时，也可以通过测量n个工况下的的一次风压力，二次风压力，烟气侧压力及整体漏风率，根据上述n为时的方法得到一次风漏风率，不再赘述。

[0081] 本发明仅以n为2的情况详细说明了本发明，并非用于限定本本发明的范围，本领域技术人员可以容易地根据n为2的情况得到n为任何自然数时的一次风漏风率。

[0082] 本发明实施例的有益效果在于，通过多种条件下测量漏风率求解漏风率与压差的关系从而测量一次风的漏风率，可以避免现有技术中直接测量一次风出入口的风量的带来的危险性与高误差。

[0083] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。