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一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法
申请号	CN202311629062.4	申请日	2023-12-01	公开(公告)号	CN117628489A	公开(公告)日	2024-03-01
申请人	马鞍山钢铁股份有限公司;			发明人	裴永红; 梁军; 陶文军; 程洪; 陶绍磊;
摘要	本发明公开了一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法，包括支撑梁、通风管路、水平烟道和引风机；还包括电动蝶阀、温度监测传感器和控制器；所述支撑梁的出口端联接通风管路，通风管路接入燃气锅炉引风机入口的水平烟道，其支撑梁出口端的冷却空气经通风管路进入水平烟道；所述通风管路上还设有电动蝶阀和温度监测传感器，电动蝶阀和温度监测传感器分别与控制器连接，并通过控制器实现支撑梁内冷却空气温度监测和通风量的自动调节。本发明通过实际的控制运行生产，能够显著提高燃气锅炉省煤器支撑梁冷却的有效性和可靠性，确保了支撑梁设计使用寿命和锅炉设备安全经济运行，其系统结构简单，技术新颖，操作方便，安全经济，可靠性高。
权利要求	1.一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，包括支撑梁、通风管路、水平烟道(6)和引风机(7)；其特征在于，还包括电动蝶阀(4)、温度监测传感器(8)和控制器(9)；所述支撑梁的出口端联接通风管路，通风管路接入燃气锅炉引风机(7)入口的水平烟道(6)，其支撑梁出口端的冷却空气经通风管路进入水平烟道(6)；所述通风管路上还设有电动蝶阀(4)和温度监测传感器(8)，电动蝶阀(4)和温度监测传感器(8)分别与控制器(9)连接，并通过控制器(9)实现支撑梁内冷却空气温度监测和通风量的自动调节。 2.如权利要求1所述的一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，其特征在于：所述支撑梁分上、下两层布局，共有八根，将八根支撑梁均分两组，每组有四根上层支撑梁(1)和四根下层支撑梁(3)，将每根支撑梁进口端的端口用钢板封堵，钢板上设有若干个进气孔且均匀分布，周围环境的冷却空气从进口端均匀吸入支撑梁，用于通风冷却。 3.如权利要求2所述的一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，其特征在于：两组支撑梁各有一条通风管路，通风管路由通风主管道(5)和通风支管道(2)组成，所述上层支撑梁(1)和下层支撑梁(3)之间通过通风支管道(2)联接，通风支管道(2)与通风主管道(5)联接，通风主管道(5)与水平烟道(6)联接。 4.如权利要求3所述的一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，其特征在于：每组各支撑梁的通风管路结构及冷却空气的流程设计完全一致，且冷却空气从支撑梁进口端至水平烟道(6)的沿程流动阻力相同。 5.如权利要求4所述的一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，其特征在于：所述温度监测传感器(8)布置在上层且靠近烟道中间位置的两根支撑梁出口端的通风支管道(2)上，用于实时监测支撑梁出口端的冷却空气温度。 6.如权利要求5所述的一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，其特征在于：所述电动蝶阀(4)设置在每组支撑梁的通风主管道(5)上，电动蝶阀(4)通过控制器(9)输出相应信号调节其开度和通风量。 7.如权利要求6所述的一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，其特征在于：所述支撑梁出口端的冷却空气温度范围通过电动蝶阀(4)控制在90℃‑110℃。 8.一种如权利要求7所述的燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：锅炉正常运行，水平烟道(6)即形成‑1400pa左右的负压； S2：利用水平烟道(6)的负压作用，将周围环境的冷却空气从支撑梁的进口端吸入，进行通风冷却，支撑梁出口端的冷却空气经通风管路进入水平烟道(6)； S3：通过温度监测传感器(8)实时监测支撑梁出口端冷却空气温度变化情况，并将温度监测信号传送至控制器(9)； S4：当冷却空气温度＞110℃时，控制器(9)即向相应的电动蝶阀(4)发出指令：“电动蝶阀(4)开大10％指令发出后累计时间5分钟”控制条件，当5分钟时间条件满足，如果冷却空气温度≤110℃，即维持现状运行，如果冷却空气温度仍然＞110℃，控制器(9)再向相应的电动蝶阀(4)发出开度开大10％指令，以此类推进行控制； S5：当冷却空气温度＜90℃时，控制器(9)即向相应的电动蝶阀(4)发出指令：“电动蝶阀4关小10％指令发出后累计时间5分钟”控制条件，当5分钟时间条件满足，如果冷却空气温度≥90℃，即维持现状运行，如果冷却空气温度仍然＜90℃，控制器(9)再向相应的电动蝶阀(4)发出开度关小10％指令，以此类推进行控制； S6：支撑梁出口端冷却空气温度能始终控制在90℃‑110℃范围。
说明书全文	一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法技术领域 [0001] 本发明涉及工业燃气锅炉技术领域，具体为一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法。背景技术 [0002] 钢铁企业副产煤气资源约占企业耗能总量的40％，为有效利用煤气资源，广泛使用燃气锅炉，燃气锅炉生产蒸汽可用于发电、汽动鼓风、生产系统供热等，220t/h高温高压燃气锅炉的使用最为普遍。国内220t/h高温高压燃气锅炉下级省煤器的支撑梁设计均采用空心钢梁，支撑梁分上、下两层布局，每层有四根，共八根。下级省煤器蛇形管采用管夹固定在支撑梁上，支撑梁穿出炉墙并由炉墙钢架支撑。支撑梁主体部分布置在垂直烟道内，区域烟气温度高达400℃以上。 [0003] 支撑梁的钢性十分重要，由于长期经受高温烟气烘烤，会出现强度下降导致热变形，一旦产生热变形，极易造成下级省煤器损坏，直接威胁锅炉安全运行。为确保支撑梁的刚性，避免热变形，必须要采取有效的冷却措施。现有冷却方式主要有以下几种：一种是支撑梁的两端均敞开，利用环境空气自然通风冷却，这种冷却方式效果较差，长期使用，支撑梁的过热变形不可避免，使用寿命会大大缩短；另一种是强制通风冷却，这种方式有两种形式，其一是将支撑梁的一端敞开，另一端通过管道与锅炉的送风管道联接，采用送风机进行通风冷却，其二是将支撑梁的一端敞开，另一端通过管道与冷却系统专用的鼓风机联接，采用鼓风机进行通风冷却，由于垂直烟道不同部位的烟气温度存在差异，送风机负荷波动对通风量有影响，各支撑梁通风量分布存在不均衡、不可控，冷却效果情况不能动态掌握等等，以上两种形式均存在冷却可靠性的问题，此外，采用送风机进行通风冷却，从支撑梁一端排出的空气具有较高的温度(100℃左右)，还会对锅炉设备环境造成安全和环境影响。发明内容 [0004] 本发明的目的在于提供一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法，以解决燃气锅炉省煤器支撑梁冷却的有效性、可靠性的问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0006] 一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，包括支撑梁、通风管路、水平烟道和引风机；还包括电动蝶阀、温度监测传感器和控制器；所述支撑梁的出口端联接通风管路，通风管路接入燃气锅炉引风机入口的水平烟道，其支撑梁出口端的冷却空气经通风管路进入水平烟道；所述通风管路上还设有电动蝶阀和温度监测传感器，电动蝶阀和温度监测传感器分别与控制器连接，并通过控制器实现支撑梁内冷却空气温度监测和通风量的自动调节。 [0007] 进一步地，所述支撑梁分上、下两层布局，共有八根，将八根支撑梁均分两组，每组有四根上层支撑梁和四根下层支撑梁，将每根支撑梁进口端的端口用钢板封堵，钢板上设有若干个进气孔且均匀分布，周围环境的冷却空气从进口端均匀吸入支撑梁，用于通风冷却。 [0008] 进一步地，两组支撑梁各有一条通风管路，通风管路由通风主管道和通风支管道组成，所述上层支撑梁和下层支撑梁之间通过通风支管道联接，通风支管道与通风主管道联接，通风主管道与水平烟道联接。 [0009] 进一步地，每组各支撑梁的通风管路结构及冷却空气的流程设计完全一致，且冷却空气从支撑梁进口端至水平烟道的沿程流动阻力相同。 [0010] 进一步地，所述温度监测传感器布置在上层且靠近烟道中间位置的两根支撑梁出口端的通风支管道上，用于实时监测支撑梁出口端的冷却空气温度。 [0011] 进一步地，所述电动蝶阀设置在每组支撑梁的通风主管道上，电动蝶阀通过控制器输出相应信号调节其开度和通风量。 [0012] 进一步地，所述支撑梁出口端的冷却空气温度范围通过电动蝶阀控制在90℃‑110℃。 [0013] 本发明提供另一种技术方案：一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统的方法，包括以下步骤： [0014] S1：锅炉正常运行，水平烟道即形成‑1400pa左右的负压； [0015] S2：利用水平烟道的负压作用，将周围环境的冷却空气从支撑梁的进口端吸入，进行通风冷却，支撑梁出口端的冷却空气经通风管路进入水平烟道； [0016] S3：通过温度监测传感器实时监测支撑梁出口端冷却空气温度变化情况，并将温度监测信号传送至控制器； [0017] S4：当冷却空气温度＞110℃时，控制器即向相应的电动蝶阀发出指令：“电动蝶阀开大10％指令发出后累计时间5分钟”控制条件，当5分钟时间条件满足，如果冷却空气温度≤110℃，即维持现状运行，如果冷却空气温度仍然＞110℃，控制器再向相应的电动蝶阀发出开度开大10％指令，以此类推进行控制； [0018] S5：当冷却空气温度＜90℃时，控制器即向相应的电动蝶阀发出指令：“电动蝶阀关小10％指令发出后累计时间5分钟”控制条件，当5分钟时间条件满足，如果冷却空气温度≥90℃，即维持现状运行，如果冷却空气温度仍然＜90℃，控制器再向相应的电动蝶阀发出开度关小10％指令，以此类推进行控制； [0019] S6：支撑梁出口端冷却空气温度能始终控制在90℃‑110℃范围。 [0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0021] 1、本发明的燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法，将支撑梁通过管道与燃气锅炉的引风机入口水平烟道联接，利用水平烟道负压作用，将环境空气吸入支撑梁，实现通风冷却。 [0022] 2、本发明的燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法，将锅炉上下层支撑梁均分为两组，每组中各支撑梁的通风管路结构和冷却空气的流程设计一致，实现通风量均衡、稳定分布。 [0023] 3、本发明的燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法，通过研究并确定支撑梁出口端的冷却空气温度控制范围为90℃‑110℃，设计了系统温度监测和自动控制方法，实现支撑梁冷却过程可控、冷却效果可靠。附图说明 [0024] 图1为本发明的系统结构框图。 [0025] 图中：1、上层支撑梁；2、通风支管道；3、下层支撑梁；4、电动蝶阀；5、通风主管道；6、水平烟道；7、引风机；8、温度监测传感器；9、控制器。具体实施方式 [0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。 [0027] 请参阅图1，本发明实施例中提供一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统，包括支撑梁、通风管路、水平烟道6和引风机7；还包括电动蝶阀4、温度监测传感器8和控制器9；支撑梁的出口端联接通风管路，通风管路接入燃气锅炉引风机7入口的水平烟道6，其支撑梁出口端的冷却空气经通风管路进入水平烟道6；所述通风管路上还设有电动蝶阀4和温度监测传感器8，电动蝶阀4和温度监测传感器8分别与控制器9连接，并通过控制器9实现支撑梁内冷却空气温度监测和通风量的自动调节。 [0028] 本发明实施例针对220t/h燃气锅炉下级省煤器的支撑梁分上、下两层布局，共有八根，将八根支撑梁均分两组，每组有四根上层支撑梁1和四根下层支撑梁3，将每根支撑梁进口端的端口用钢板封堵，钢板上设有若干个进气孔且均匀分布，周围环境的冷却空气从进口端均匀吸入支撑梁，用于通风冷却；其中，两组支撑梁各有一条通风管路，通风管路由通风主管道5和通风支管道2组成，上层支撑梁1和下层支撑梁3之间通过通风支管道2联接，通风支管道2与通风主管道5联接，通风主管道5与水平烟道6联接，每组各支撑梁的通风管路结构及冷却空气的流程设计完全一致，且冷却空气从支撑梁进口端至水平烟道6的沿程流动阻力相同，从而实现各支撑梁的通风量均衡、稳定分布。 [0029] 燃气锅炉正常运行状态，上层且靠近烟道中间位置的两根支撑梁所接触的烟气温度相对较高，其出口端的冷却空气温度也必然相对较高，在通风量均衡分布情况下，监测并控制好以上点位的冷却空气温度，是保证支撑梁整体冷却效果的关键所在，基于此，本发明实施例的温度监测传感器8布置在上层且靠近烟道中间位置的两根支撑梁出口端的通风支管道2上，用于实时监测支撑梁出口端的冷却空气温度；电动蝶阀4设置在每组支撑梁的通风主管道5上，受锅炉负荷、烟气温度以及环境气温的变化，支撑梁的冷却情况也不断变化，通风量需要进行相应调节，设计将支撑梁出口端的冷却空气温度监测信号通过温度监测传感器8传输至控制器9，控制器9按照设定的冷却空气温度控制范围和控制方法输出相应信号至电动蝶阀4，调节开度和通风量，确保支撑梁可靠冷却。 [0030] 冷却空气温度是确保支撑梁可靠冷却的关键参数，本发明通过对220t/h燃气锅炉的设计、制造及使用情况调研，结合多年生产经验和多次试验，并考虑季节性环境气温变化因素等，得出支撑梁出口端的冷却空气温度应不高于110℃，如果支撑梁的通风量偏小，冷却空气温度高于110℃，就达不到预期冷却效果。在同样的燃气锅炉运行工况和环境条件下，增加通风量，支撑梁出口端的冷却空气温度会降低，但通风量过多地增加又会导致引风机7负荷增加及锅炉效率影响，经多次试验和实践检验，本发明实施例利用水平烟道6的正常负压，通过电动蝶阀4可调整冷却空气温度在90℃‑110℃范围，引风机7负荷没有明显变化，对锅炉系统负压也没任何影响，冷却空气温度降低到90℃以下时，引风机7负荷会出现明显增加，冷却空气温度再继续降低，就需要增加水平烟道6的负压，不仅引风机7负荷会进一步加大，同时也会导致锅炉炉膛和烟道系统的漏风量增加，锅炉效率降低。基于此，本发明实施例确定了支撑梁出口端的冷却空气温度控制范围为90℃‑110℃，温度偏高，会影响支撑梁寿命和锅炉安全运行，温度偏低，会影响系统经济运行。 [0031] 为了进一步更好的解释说明本发明的支撑梁冷却系统，本发明实施例还提供一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统的运行方法，包括以下步骤： [0032] S1：锅炉正常运行，水平烟道6即形成‑1400pa左右的负压； [0033] S2：利用水平烟道6的负压作用，将周围环境的冷却空气从支撑梁的进口端吸入，进行通风冷却，支撑梁出口端的冷却空气经通风管路进入水平烟道6； [0034] S3：通过温度监测传感器8实时监测支撑梁出口端冷却空气温度变化情况，并将温度监测信号传送至控制器9； [0035] S4：当冷却空气温度＞110℃时，控制器9即向相应的电动蝶阀4发出开度开大10％指令，增加通风量，由于冷却空气温度变化有一定时间滞后(经试验得知，电动蝶阀4开度开大10％，冷却空气温度下降并趋于稳定的时间为3～5分钟)，控制器9设置“电动蝶阀4开大10％指令发出后累计时间5分钟”控制条件，当5分钟时间条件满足，如果冷却空气温度≤ 110℃，即维持现状运行，如果冷却空气温度仍然＞110℃，控制器9再向相应的电动蝶阀4发出开度开大10％指令，以此类推，如此方法控制； [0036] S5：当冷却空气温度＜90℃时，控制器9即向相应的电动蝶阀4发出开度关小10％指令，减小通风量，由于冷却空气温度变化有一定时间滞后(经试验得知，电动蝶阀4开度关小10％，冷却空气温度上升并趋于稳定的时间为3～5分钟)，控制器9设置“电动蝶阀4关小10％指令发出后累计时间5分钟”控制条件，当5分钟时间条件满足，如果冷却空气温度≥90℃，即维持现状运行，如果冷却空气温度仍然＜90℃，控制器9再向相应的电动蝶阀4发出开度关小10％指令，以此类推，如此方法控制； [0037] S6：支撑梁出口端冷却空气温度能始终控制在90℃‑110℃范围，从而实现支撑梁可靠冷却，确保其设计使用寿命及锅炉设备安全经济运行。 [0038] 综上所述：本发明提供的一种燃气锅炉省煤器支撑梁冷却系统及方法，通过实际的控制运行生产，能够显著提高燃气锅炉省煤器支撑梁冷却的有效性和可靠性，确保了支撑梁设计使用寿命和锅炉设备安全经济运行，其系统结构简单，技术新颖，操作方便，安全经济，可靠性高。 [0039] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。