聯機的蓄熱式空氣預熱器結垢傳感系統的製作方法

2023-05-23 15:28:41

專利名稱：聯機的蓄熱式空氣預熱器結垢傳感系統的製作方法
背景技術：
本發明涉及用於燃燒式發電系統的旋轉型蓄熱式空氣預熱器的領域。具體地說，本發明一般涉及用於旋轉型蓄熱式預熱器的傳感系統。
旋轉型蓄熱式預熱器周知是用來從後熱的煙道氣流將熱傳送給預熱空氣流的。傳統的旋轉型蓄熱室預熱器具有圓形的室和可旋轉地安裝於其中的轉子。轉子包括有用來將熱從煙道氣流傳送給空氣流的傳熱件。圓形室則限定出煙道氣入口導管、煙道氣出口導管、空氣入口導管和空氣出口導管。扇形板將預熱器分成空氣側和煙道氣側，其中熱的煙道氣進入煙道氣入口而後通過轉子。冷的煙道氣則通過煙道氣出口從預熱器排出。空氣流經空氣入口進入加熱器而後通過加熱了的轉子。轉子的傳熱件將熱傳給此空氣流，加熱了的空氣經空氣出口導管從預熱器排出。
煙道氣流中的煙炱和其它粒子會沉積到轉子的傳熱件上。這些沉積物一般聚集於轉子傳熱面的熱端。此外，煙道氣中的飛灰會結合潮氣和硫的衍生物形成煙粒的沉積物或結垢，特別是在轉子的傳熱表面的冷端。轉子熱端和冷端上所聚集的沉積物會影響煙道氣與空氣流，有損於傳熱性能。
傳統的作法是採用煙炱噴除與清洗設備來清洗轉子的傳熱件。煙炱噴除設備應用過熱氣流或乾燥壓縮空氣來清除傳熱件上的煙炱和其它粒子。當噴除不足以清除沉積物時，就開始轉子的洗滌。清洗設備需將旋轉型蓄熱式預熱器從生產線上卸下以便執行清洗作業。傳統的清洗設備採用水來溶解傳熱件上的煙炱和其它粒子。
對轉子進行煙炱噴除所需的次數通常通過監控轉子兩端的壓力降來確定。但已證明，壓力降的監控不能可靠地指明煙怠的聚集程度。一般，當壓力降大到足以向操作者報警時，則表明結垢沉積物已積累到難以除去的程度。於是，煙炱噴除作業應在較早的時間開始。這對於受溫度影響的結垢如硫酸氫銨的形成物尤其如此。這類結垢典型地存在於一般深度為74～120英寸的整個部件中12～24英寸的區帶內。
這樣窄的結垢沉積帶是不會使整個部件兩端的壓力降增大到能探測出的程度，除非是此已結垢的區帶內的敞露流通區已急劇地縮小。這時，由於該區帶的限制，噴除作業的滲透深度就會顯著減小，因而不易除去這種沉積物。
由於上述壓力降監控的缺陷，噴吹作業一般就需頻繁地定期進行。頻繁地定期噴除由於常常是採用極其保守的頻繁噴除進度，通常就會縮短部件的壽命。定期地頻繁噴除作業已證明不適用於鍋爐運行反常，在計劃的噴除作業周期之間於預熱器的轉子上發生結垢的情形。
發明概述簡單地說，本發明在其最優形式中是用來探測旋轉型蓄熱式預熱器轉子上結垢聚集情況的聯機蓄熱式空氣預熱器結垢傳感系統。
本發明的優選結垢傳感系統具有發送器組件和傳感器組件。用於發送能量的發送器組件位於旋轉型蓄熱式加熱器的空氣側或煙道氣側的其中一個導管之中。與此發送器所在的氣流導管相對的導管之中則是用來探測此發送器能量的傳感器組件。此發送器組件能夠發送電磁波、聲波或核輻射。所發送的能量通過轉子並為傳感器組件接收。對於恆定水平的所發送能量，通過傳熱件的開放通道會允許此所發送能量中一定的百分比通過。監控傳感器組件所接收能量的變化或減少，就可表明傳熱件上的結垢程度。這樣，只在有需要時就可開始噴除作業。應用本發明的結垢傳感系統避免了不必要的噴除作業，同時通過在沉積物達到難以除去的程度之前開始噴除來延長傳熱件的壽命。
本發明的目的之一在於提供用來探測前述預熱器轉子中傳熱件上結垢狀況的聯機蓄熱式空氣預熱器結垢傳感系統。
本發明的另一目的在於提供能允許更有效地定時進行噴除作業的結垢傳感系統。
本發明的再一個目的在於提供能用來測量傳熱件相對結垢程度的結垢傳感系統。
本發明的上述目的和其它目的可以通過閱讀本發明的說明與附圖獲得理解。
附圖簡述

圖1是旋轉型蓄熱式預熱器局部切除的圖；圖2是結合有本發明的結垢傳感系統的旋轉型蓄熱式預熱器的局部橫剖圖；圖3是結合有本發明的結垢傳感系統另一實施例的旋轉型蓄熱式預熱器的局部橫剖圖。
最佳實施例的說明旋轉型蓄熱式預熱器統一以10標明。預熱器10具有機殼12，限定出機殼內容積13。可旋轉地安裝於機殼12內的轉子14具有用來傳熱的傳統的換熱件(參看圖1)。
轉子14具有軸或轉子柱18，用來支承轉子14於機殼12內轉動。轉子拉18通過熱端中心部20和冷端中心部22。機殼12中裝附有煙道氣入口導管24和煙道氣出口導管26，用來使加熱了的煙道氣流過預熱器10。機殼12上還安裝有空氣入口導管28和空氣出口導管30，用來使預助燃空氣流過預熱器10。機殼12、煙道氣導管24、26與空氣導管28、30構成了預熱器室15。扇形板32、34延伸通過室15，與轉子14的上表面和下表面相鄰，將預熱器10分為空氣側36和煙道氣側38。圖1中的箭頭指明了空氣與煙道氣流過預熱器10的方向。
通過煙道氣入口導管24進入的熱煙道氣把熱傳送給連續轉動的轉子14的傳熱件。加熱了的傳熱件然後轉到旋轉型蓄熱式預熱器10的空氣側36。傳熱件所存儲的熱此時便傳送給經空氣入口導管28進入的助燃空氣流。冷卻的煙道氣通過煙道氣出口導管26排出預熱器10，而加熱了的預燃空氣則經空氣出口導管30從預熱器10排出。
煙道氣流中的煙炱、粒子和化合物聚集並冷凝於轉子14的傳熱件上，形成阻礙空氣和煙道氣流過預熱器10的沉積物和結垢。噴除設備40一般位於導管24、26、28、30中之一內，用來從轉子14的傳熱件上除去這些煙炱沉積物和結垢。噴除設備40最好位於煙道氣出口26中，用以防止飛灰吹入位於預熱器10的空氣側36下遊的風箱內。噴除設備40將過熱的氣流或乾燥的壓縮空氣吹到轉子14的傳熱件上來除去結垢和沉積物。
本發明的聯機蓄熱式空氣預熱器的結垢傳感系統42設置成能探測轉子14的傳熱件結垢的適當位置(參看圖2)。通過採用結垢傳感系統42，可以使煙炱噴除作業精確地定時來提高效率和延長轉子的壽命。結垢傳感系統42具有發送器組件44和傳感器組件46以及適當的其它儀表。
結垢傳感系統42位於空氣預熱器10的空氣側36或煙道氣側38。發送器組件44可以位於前述四個導管24、26、28和30的任一之中，即煙道氣入口導管24，煙道氣出口導管26，空氣入口導管28或空氣出口導管30。傳感器組件46則位於傳熱件的與發送器組件44不同的一側，處於預熱器10的同一空氣側36或煙道氣側38。結垢傳感系統42最好位於預熱器10的空氣側36，以便減少煙炱、粒子和其它汙染物聚集於結垢傳感系統42上。
發送器組件44具有為支承杆50支承於空氣出口導管中的發送器源48。發送器源48發送能量用來穿過轉子14的傳熱件。發送器源48發送的能量可以是定向的電磁波如雷射或具有較擴散構型的普通光。這種電磁波的頻帶範圍包括可見的和不可見的波段。發送器源48也可以發送頻率在超聲和亞聲範圍的聲波，或發送核粒子或是核電磁輻射(X射線)。發送器源可以由通過室15到遠處(未示明)的發送器纜52提供。核子源的優點是不需外部的功率源起動。此外，採用有著長半衰期的輻射源可以使輸出穩定，減少維護工作。
儘管所描述的只是一個發送器源48，但可以在轉子徑向的多個位置上安裝許多發送器源以更有效地監控整個轉子。或者可以安裝單個發送器源使之沿徑向來回運動。
傳感器組件46具有的傳感器54安裝在第二支承杆50上。此一適當的傳感器54則與發送器源48的選擇有關。傳感器54由通過室15的傳感器纜15連接到傳感器儀表和控制裝置(未示明)上。傳感器54最好位於大致同發送器源48相對處。要是此發送器源安裝成運動形式，則傳感器54也應安裝成與之同步運動。發送器源48最好發送恆定水平的所發送能量。通過傳熱件的敞開式通道將讓所發送能量的某個百分比通過。傳感器46在此能量通過轉子14後監控所接受的能量變化或減少。結垢的量可以與之相關聯。在監控到此能量在一段工作期間後減少時，即通知設備的操作者應開始一輪噴除作業。絕大多數形式的電磁發送器源48都要求有通過轉子14的傳熱件的視線。聲基的或高能核子基的發送器源48則不要求有直接通過轉子14的傳熱件的視線。
在本發明的另一實施例中，結垢傳感系統142具有發送器組件144和傳感器組件146(參看圖3)。傳感器組件146也可位於預熱器10的煙道氣側38或空氣側36。發送器組件144有一個位於室15之外的發送器源148。發送器源148最好是光源。發送器源148的光導引通過室15的口149，由最好位於空氣出口導管28中的反射鏡151反射。反射鏡151由支承杆50支承於空氣出口導管28內。反射鏡151反射來自發送器源48的光，使其通過轉子14的傳熱件。
傳感器組件146具有反射器或反射鏡147，使來自發送器源148的光反射通過室15的口145。傳感器組件146還具有傳感器154，用來接收來自發送器源148的光，同時產生表明所接收的光強的輸出信號。來自傳感器154的輸出信號通過傳感器纜156傳送給中央控制系統(未示出)。或者，發送器源148與傳感器154可以位於室15上，在導管24、26、28、30內。
在傳感器組件146的另一實施例中，反射器或反射鏡147、151可以是纖維光纜。發送器源148的光可以捕獲或聚集到纖維光纜上，然後傳送給位於室15外的可達位置處的傳感器15。類似地，發送器源148的光輸出可以由此纖維光纜導引過室15，引導通過轉子14上的傳熱件而為傳感器組件146所探測。
儘管上面已圖示和詳述了本發明的最佳實施例，但內行的人能很快掌握其多種變型的。為此，後附權利要求書即用來涵蓋屬於本發明實質精神和管轄範圍內的任何和所有這類改型的。
權利要求
1．結垢傳感系統，用於監控旋轉型蓄熱式預熱器的結垢情況，此傳感系統包括預熱器室；可旋轉地安裝於此室內的轉子，所述轉子限定了相對定位的轉子面；用於發送通過此轉子的能量的發送器裝置；以及用於探測所述發送器裝置所發送的通過所述轉子的能量的傳感器裝置。
2．權利要求1所述結垢傳感系統，其中所述發送器裝置包括電磁源。
3．權利要求1所述結垢傳感系統，其中所述預熱器室限定了空氣側與煙道氣側，而所述發送器裝置與傳感器裝置位於所述預熱器室的空氣側。
4．權利要求1所述結垢傳感系統，其中所述發送器裝置位於其中一個所述轉子面上而所述傳感器裝置位於另一轉子面上。
5．結垢傳感系統，用於監控旋轉型蓄熱式預熱點的結垢情況，此傳感系統包括限定了煙道氣側與空氣側的機殼，此空氣側包括空氣入口導管和相對的空氣出口導管；可旋轉地安裝於上述機殼內以在所述空氣入口導管和空氣出口導管間轉動的轉子；位於此空氣入口導管和空氣出口導管中之一內用來發送通過所述轉子的能量的發送器裝置；以及位於上述入口導管和出口導管的另一個之內的用來探測所述傳感器裝置發送出的能量的檢測器裝置。
6．權利要求5所述結垢傳感系統，其中所述發送器裝置包括電磁源而所述傳感器裝置包括電磁傳感器。
7．權利要求5所述結垢傳感系統，其中所述發送器裝置包括聲源而所述傳感器裝置包括聲傳感器。
8．權利要求5所述結垢傳感系統，其中所述發送器裝置包括核輻射源而所述傳感器裝置包括核輻射傳感器。
9．結垢傳感系統，用於監控旋轉型蓄熱式預熱器的結垢情況，此結垢傳感系統包括預熱器室，此室具有煙道氣側與空氣側，空氣側包括空氣入口導管和相對定位的空氣出口導管；可旋轉地安裝於上述室內以在此空氣入口導管和空氣出口導管間轉動的轉子，發送電磁能到此空氣入口導管和空氣出口導管之一的發送器裝置；在所述的一個導管之內用來反射通過此轉子的電磁能的反射器裝置；以及用來探測所發送的通過此轉子的能量的傳感器裝置。
10．權利要求9所述結垢傳感系統，其中所述反射器裝置包括纖維光纜。
11．權利要求9所述結垢傳感系統，其中所述的傳感器裝置包括在上述空氣入口導管和空氣出口導管另一個之內的第二反射器裝置以及一在所述室外的傳感器，所述第二反射器裝置可用來將所述室外的電磁能反射到傳感器上。
12．權利要求11所述結垢傳感系統，其中所述第二反射器裝置包括纖維光纜。
13．權利要求11所述結垢傳感系統，其中所述第二反射器裝置包括反射鏡。
14．權利要求9所述結垢傳感系統，其中所述反射器裝置包括反射鏡。
全文摘要
結垢傳感系統(42)監控具有室(12)和可旋轉地安裝於其內的轉子(14)的旋轉型蓄熱式預熱器(10)的結垢情況。在轉子(14)的一個面上設有發送能量的發送器(48)，它發送通過轉子(14)的能量。在轉子(14)的另一面上設有傳感器(54)，用來接收上述能量並產生一表明此能量強度的輸出信號。
文檔編號F28F27/00GK1238039SQ97199719
公開日1999年12月8日 申請日期1997年10月16日 優先權日1996年11月15日
發明者W·S·康特曼, J·D·瑟巴爾德 申請人:Abb.空氣預熱器有限公司