阅读说明：本技术 余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置及控制方法 (Waste heat boiler heat pipe exchanger online intelligent diagnosis and bypass protection device and control method ) 是由 成涛 顾蓉 于 2019-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置,所述装置包括余热锅炉,烟气管道,鼓风机,电控阀,提升装置、气缸推进机构、摇臂,推块,重锤活塞,吹扫储气罐,进水调节阀,热管换热器,所述余热锅炉的生产中间环节热管换热器前后进出烟气管道加装压力测点温度测点换热器出水加装温度测点,智能型诊断清灰自洁装置通过加装吹扫储气罐,通过鼓风机引入高温烟气通过电控阀进入储气罐,通过总气源电控阀引入压缩空气气源进行带压吹扫,吹扫储气罐与热管换热器之间通过三组电控阀门连接,吹扫储气罐内部加装重锤活塞装置,该技术方案可在线判断热管换热器堵塞和换热效率低下的具备智能诊断型的热管自动清灰自洁装置,同时针对热管换热器的故障,防止干烧和热管爆管,该方案可以自动检测判断动作的烟气旁路装置,保证热管及锅炉生产安全。(The invention relates to an on-line intelligent diagnosis and bypass protection device for a heat pipe exchanger of a waste heat boiler, which comprises the waste heat boiler, a flue gas pipeline, a blower, an electric control valve, a lifting device, a cylinder propelling mechanism, a rocker arm, a push block, a heavy hammer piston, a blowing gas storage tank, a water inlet regulating valve and a heat pipe exchanger, wherein the front flue gas pipeline and the rear flue gas pipeline of the heat pipe exchanger in the middle of production of the waste heat boiler are additionally provided with temperature measuring points at the temperature measuring points of pressure measuring points, the intelligent diagnosis ash cleaning self-cleaning device is additionally provided with the blowing gas storage tank, high-temperature flue gas is introduced into the gas storage tank through the blower, a compressed air source is introduced through the electric control valve of a total air source for pressure blowing, the blowing gas storage tank is connected with the heat pipe exchanger through three groups of electric control valves, and the heavy hammer piston device is additionally arranged in the blowing The device is clean, simultaneously to the trouble of heat pipe exchanger, prevents dry combustion method and heat pipe explosion, and the flue gas bypass device of action can be judged in automated inspection to this scheme, guarantees heat pipe and boiler production safety.)

余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置及控制 方法

技术领域

本发明涉及一种保护装置，具体涉及一种余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置，属于余热锅炉热管换热器装置技术领域。

背景技术

热管换热器在干熄焦余热锅炉生产过程中是一个比较重要的余热利用与转换的装置，干熄炉利用氮气置换红焦热量排出的高温烟气（1000℃）左右经过一次除尘后进入余热锅炉与汽水换热生产蒸汽驱动汽轮发电机进行发电。在余热锅炉换热后的烟气经过二次除尘再通过风机将170℃左右的烟气送入热管换热器进行二次换热，加热除氧给水温度至65℃，换热后的烟气温度降至140℃左右再循环进入干熄炉置换热量重复循环利用。所以热管换热装置在干熄焦余热锅炉生产过程中是余热利用和降低烟气温度的热量转换单元。

目前，热管换热器的烟气进出的前后压力和温度，除氧给水进出前后的温度和压力都是根据锅炉烟气负荷，以及除氧给水泵的压力来决定的，运行参数是相对固定不变的，一旦其中某一变量发生大的变化，就会影响其他单元参数的变化，不利于热管换热装置以及整个锅炉生产的有效运行和效率提升。其次是热管换热器内部热管工质工作的情况无法直接判断，发生换热效果低下，不知道是什么原因导致的，特别是热管管束受热面积灰堵塞，影响烟气通流，换热效果下降，无法在线***堵塞情况或在线吹扫提高换热效果。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置，该技术方案可在线判断热管换热器堵塞和换热效率低下的具备智能诊断型的热管自动清灰自洁装置，同时针对热管换热器的故障，防止干烧和热管爆管，该方案可以自动检测判断动作的烟气旁路装置，保证热管及锅炉生产安全。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置，其特征在于，余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置，其特征在于，所述装置包括

余热锅炉，烟气管道，鼓风机，电控阀，提升装置、气缸推进机构、摇臂，推块，两位三通电控阀，两位三通电控阀，总气源电控阀，重锤活塞，吹扫储气罐，高压吹扫电控阀，脉冲吹扫电控阀，烟气温度测点，烟气压力测点，进水调节阀，热管换热器，热管出水温度测点，常规带压吹扫电控阀，烟气温度测点以及烟气压力测点，所述余热锅炉的生产中间环节热管换热器前后进出烟气管道加装压力测点，温度测点，换热器出水加装温度测点，智能型诊断清灰自洁装置通过加装吹扫储气罐，通过鼓风机引入高温烟气通过电控阀进入储气罐，通过总气源电控阀引入压缩空气气源进行带压吹扫，吹扫储气罐与热管换热器之间通过三组电控阀门连接，第一组为常规带压吹扫电控阀，第二组为脉冲吹扫电控阀，第三组为高压吹扫电控阀，吹扫储气罐内部加装重锤活塞装置，所述重锤活塞连接提升装置，其中气动推进机构包含气缸，活塞，推杆，推杆一端与活塞连接，一端与推块固定连接，推块上下加装挡板只能前后位移，推块加装旋转凸轮，旋转凸轮加装摇臂，摇臂另一端与转轮可旋转凸轮连接。气缸中的活塞运动通过2组两位三通电控阀进行控制。

作为本发明的一种改进，所述提升装置包括齿轮蜗杆，扇形蜗轮，拉杆，连杆，触发杆以及转轮，所述重锤活塞提升至最高点触发处，重锤活塞通过拉杆提升，拉杆固定加装齿轮蜗杆，齿轮蜗杆通过扇形蜗轮对齿提升，扇形蜗轮加装连杆，连杆与触发杆活动连接，转轮与触发杆呈一定角度连接。

作为本发明的一种改进，装置温度检测触发电路装置包括温度控制板，温度控制旋钮，弹簧，调温凸轮，传动支板，触点，控制电路，电源，气动控制阀线圈，隔膜，感温腔，感温管，感温头以及感温剂，感温头用于检测烟气温度，感温管内充满感温剂，温度控制器旋钮用以设定触发温度值；当烟气温度超出温度控制旋钮设定温度，感温管内的感温剂压力增大，感温腔内的隔膜在压力作用下压迫传动支板动作，使触点接通，控制电路闭合，气动控制电磁阀得电动作，旁通蝶阀打开，高温烟气旁路运行，减轻热管换热器负荷，保证设备安全运行；其中调整温度控制旋钮，带动调温凸轮转动，进一步带动温度控制板前移或后移，最终控制弹簧拉力的增大或减小，从而实现设定触发温度值的大小

作为本发明的一种改进，所述装置还包括空冷器，气动控制阀以及气动旁通蝶阀，所述空冷器，气动控制阀以及气动旁通蝶阀30设置在烟气管道上。

余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一步，热管换热器发生堵塞，振动情况不是太严重，出水温度有所降低，出口烟气压力温度有所提高，DCS控制系统根据温度，压力参数进行综合判断，进行压缩空气掺混高温烟气的常规带压吹扫，吹扫后根据水温，烟气压力温度进行闭环反馈，得出结论，是否需要继续吹扫；

第二步，热管换热器堵塞，振动情况严重，烟气前后压差，水温和烟气温度异常明显，DCS控制系统立即判断，需要电磁脉冲吹扫，加大吹扫力度；

第三步，热管换热器堵塞，振动情况特别严重，烟气前后压差，水温和烟气温度不能满足生产要求，即前后烟气压差，烟气温差，热管换热装置出水温度超出设定值极限，此时，DCS控制系统首先立即驱动打开高压吹扫电控阀KM4，其次DCS驱动气缸两位三通电控阀QM2得电，QM1失电。由两位三通阀控制原理可知，当QM2得电动作后，QM2电控阀主回路联通，排气口关闭；QM1失电动作后，QM1电控阀主回路切断，排气口打开排气，所以动力气源通过QM2电控阀主回路进入气缸中迅速推动气缸中的活塞迅速后移，推杆后移，推块带动摇臂运动，摇臂带动转轮运动，转轮带动触发杆迅速向上运动，此时扇形蜗轮通过连杆迅速反方向运动，吹扫储气罐中的重锤活塞立即往下压缩吹扫气体，此时，高压力的吹扫气体通过电控阀直接进入热管换热装置内部对受热面进行高压吹扫，满足吹扫要求，保证设备稳定运行；

第四步，当热管换热器发生严重故障，即受热面堵塞和热管损坏极其严重，烟气不能正常换热，工况不允许对除氧给水进行加热，同时系统不允许停运隔绝，需要高温烟气走旁路运行时。

作为本发明的一种改进，上述步骤具体如下：

第一步，堵塞，振动情况不是太严重，当烟气差压ΔP大于600Pa,温差ΔT小于30℃，出水温度T3小于60℃，则判断逻辑输出触发电控阀KM2动作进行常规带压吹扫；

第二步，堵塞，振动情况严重，烟气前后压差，水温和烟气温度异常明显，即当烟气差压ΔP大于700Pa,温差ΔT小于25℃，出水温度T3小于50℃则判断逻辑输出触发电控阀KM3动作进行电磁脉冲加压吹扫；

第三步，堵塞，振动情况特别严重，烟气前后压差，水温和烟气温度不能满足生产要求，即当烟气差压ΔP大于800Pa,温差ΔT小于15℃，出水温度T3小于40℃则判断逻辑输出触发电控阀KM4动作，同时驱动两位三通电控阀QM2得电，QM1失电，气缸中的活塞迅速后移，推杆后移，推块带动摇臂运动，摇臂带动转轮运动，转轮带动触发杆迅速向上运动，此时扇形蜗轮通过连杆迅速反方向运动，吹扫储气罐中的重锤活塞立即往下压缩气体，此时，高压力的吹扫其他通过电控阀直接进入热管换热装置内部对受热面进行高压吹扫，满足吹扫要求，保证设备稳定运行；

第四步，当热管换热装置出线严重故障，不能够对除氧给水进行加热，系统不允许停运隔绝，需要高温烟气走旁路运行，即出口烟气温度大于165℃即认为热管失效，旁通蝶阀需要动作。本专利技术通过加装温度检测触发电路装置，当热管换热装置出口烟气高于165℃，判断热管失效，或者出水量低于极限值，此时热管不能继续使用，存在爆管危险，需要立即打开气动蝶阀旁通阀，引入高温烟气进入旁通空冷器，再循环进入干熄炉使用。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案通过加装热管换热器前后烟气温度，压力测点，热管换热出水温度测点，根据参数变化综合判断，智能诊断热管堵塞情况，分层次对热管进行逐级吹扫清灰，通过阶梯式吹扫，加强了吹扫效果，同时节约了大量的能耗；2）该方案通过将温度，压力等变量参数转换成电压信号，再进一步通过电压比较器组成信号比较电路，实现参数变量的智能判断功能，进而可以通过DCS控制系统触发各控制组件动作实现分层吹扫；3）该方案通过分层吹扫组件包含的高温烟气掺混压缩空气带压吹扫功能，避免了常温压缩空气带水对高温热管的金属伤害；4）该方案通过分层吹扫组件包含的电磁脉冲装置，利用脉冲阀的冲击作用，加大了吹扫力度；5）该方案通过分层吹扫组件包含的气动控制重锤活塞储气罐的加压吹扫功能，巧妙地通过气动控制各机械部件，蜗杆蜗轮的动作，重锤活塞的冲击作用，极大程度上保证了吹扫力度；6）该方案中的一种温度检测触发电路装置，通过温度压力转换触发电路接通，自动判断烟气温度超极限，实现高温烟气的旁路控制，避免了热管干烧爆管的危险，保证热管和锅炉生产的安全稳定。

附图说明

图1为热管换热器在线清灰自洁与旁路保护装置现场布置图；

图2为温度检测自动触发电路装置；

图3为温度压力参数比较判断输出功能原理框图；

图中：1余热锅炉，2烟气管道，3鼓风机，4电控阀，5齿轮蜗杆，6扇形蜗轮，7拉杆，8连杆，9触发杆，10转轮，11摇臂，12推块，13推杆，14活塞，15汽缸，16两位三通电控阀，17两位三通电控阀，18总气源电控阀，19重锤活塞，20吹扫储气罐，21温度检测触发电路装置，22高压吹扫电控阀，23脉冲吹扫电控阀，24烟气温度测点，25烟气压力测点，26进水调节阀，27热管换热器，28空冷器，29气动控制阀，30气动旁通蝶阀，31热管出水温度测点，32常规带压吹扫电控阀，33烟气温度测点，34烟气压力测点。

具体实施方式

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为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1-图3，一种余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置，所述装置包括余热锅炉1，烟气管道2，鼓风机3，电控阀4，提升装置、气缸推进机构、摇臂11，推块12，两位三通电控阀16，两位三通电控阀17，总气源电控阀18，重锤活塞19，吹扫储气罐20，高压吹扫电控阀22，脉冲吹扫电控阀23，烟气温度测点24，烟气压力测点25，进水调节阀26，热管换热器27，热管出水温度测点31，常规带压吹扫电控阀32，烟气温度测点33以及烟气压力测点34，所述余热锅炉1的生产中间环节热管换热器27前后进出烟气管道2加装压力测点34,25，温度测点33,24，换热器出水加装温度测点31，智能型诊断清灰自洁装置通过加装吹扫储气罐20，通过鼓风机3引入高温烟气通过电控阀4进入储气罐20，通过总气源电控阀18引入压缩空气气源进行带压吹扫，吹扫储气罐20与热管换热器27之间通过三组电控阀门连接，第一组为常规带压吹扫电控阀32，第二组为脉冲吹扫电控阀23，第三组为高压吹扫电控阀22，吹扫储气罐20内部加装重锤活塞19装置，所述重锤活塞19连接提升装置，其中气动推进机构包含气缸15，活塞14，推杆13，推杆13一端与活塞14连接，一端与推块12固定连接，推块12上下加装挡板只能前后位移，推块12加装旋转凸轮，旋转凸轮加装摇臂11，摇臂11另一端与转轮10可旋转凸轮连接。气缸15中的活塞14运动通过2组两位三通电控阀16，17进行控制，所述提升装置包括齿轮蜗杆5，扇形蜗轮6，拉杆7，连杆8，触发杆9以及转轮10，所述重锤活塞19提升至最高点触发处，重锤活塞19通过拉杆7提升，拉杆7固定加装齿轮蜗杆5，齿轮蜗杆5通过扇形蜗轮6对齿提升，扇形蜗轮6加装连杆8，连杆8与触发杆9活动连接，转轮10与触发杆9呈一定角度连接，所述装置温度检测触发电路装置21包括温度控制板35，温度控制旋钮36，弹簧37，调温凸轮38，传动支板39，触点40，控制电路41，电源42，气动控制阀线圈43，隔膜44，感温腔45，感温管46，感温头47以及感温剂48，感温头47用于检测烟气温度，感温管46内充满感温剂48，温度控制器旋钮36用以设定触发温度值；当烟气温度超出温度控制旋钮36设定温度，感温管46内的感温剂48压力增大，感温腔45内的隔膜44在压力作用下压迫传动支板39动作，使触点40接通，控制电路41闭合，气动控制电磁阀43得电动作，旁通蝶阀打开，高温烟气旁路运行，减轻热管换热器负荷，保证设备安全运行；其中调整温度控制旋钮36，带动调温凸轮38转动，进一步带动温度控制板35前移或后移，最终控制弹簧37拉力的增大或减小，从而实现设定触发温度值的大小，所述装置还包括空冷器28，气动控制阀29以及气动旁通蝶阀30，所述空冷器28，气动控制阀29以及气动旁通蝶阀30设置在烟气管道上。

该方案通过加装温度检测触发电路装置，当热管换热装置出口烟气温度高于极限设定值时，即判断热管失效，此时热管不能继续使用，存在爆管危险，需要立即打开气动蝶阀旁通阀，引入高温烟气进入旁通空冷器，再循环进入干熄炉使用。本技术通过在热管换热器出口烟气管道加装温度测量台座，在此台座上加装温度检测触发电路装置，当温度检测触发电路装置包含的感温探头检测到出口烟气超出极限设定值时，感温管内的感温剂压力增大，感温腔中的隔膜在压力的作用下压迫传动支板，使触点闭合导通，控制电路电源打通，直接触发旁通蝶阀气动控制阀动作，蝶阀迅速打开，烟气旁路进入空冷器运行，保证热管装置的安全，不至于热管爆管损坏，确保设备安全运行和人身安全。

实施例2：参见图1-图3，余热锅炉热管换热器在线智能诊断及旁路保护装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一步，堵塞，振动情况不是太严重，当烟气差压ΔP大于600Pa,温差ΔT小于30℃，出水温度T3小于60℃，则判断逻辑输出触发电控阀KM2动作进行常规带压吹扫；

第二步，堵塞，振动情况严重，烟气前后压差，水温和烟气温度异常明显，即当烟气差压ΔP大于700Pa,温差ΔT小于25℃，出水温度T3小于50℃则判断逻辑输出触发电控阀KM3动作进行电磁脉冲加压吹扫；

第三步，堵塞，振动情况特别严重，烟气前后压差，水温和烟气温度不能满足生产要求，即当烟气差压ΔP大于800Pa,温差ΔT小于15℃，出水温度T3小于40℃则判断逻辑输出触发电控阀KM4动作，同时驱动两位三通电控阀QM2得电，QM1失电，气缸中的活塞迅速后移，推杆后移，推块带动摇臂运动，摇臂带动转轮运动，转轮带动触发杆迅速向上运动，此时扇形蜗轮通过连杆迅速反方向运动，吹扫储气罐中的重锤活塞立即往下压缩气体，此时，高压力的吹扫其他通过电控阀直接进入热管换热装置内部对受热面进行高压吹扫，满足吹扫要求，保证设备稳定运行；

第四步，当热管换热装置出线严重故障，不能够对除氧给水进行加热，系统不允许停运隔绝，需要高温烟气走旁路运行，即出口烟气温度大于165℃即认为热管失效，旁通蝶阀需要动作。本专利技术通过加装温度检测触发电路装置，当热管换热装置出口烟气高于165℃，判断热管失效，或者出水量低于极限值，此时热管不能继续使用，存在爆管危险，需要立即打开气动蝶阀旁通阀，引入高温烟气进入旁通空冷器，再循环进入干熄炉使用

工作过程：参见图1-3，图3温度压力参数比较判断输出功能原理框图所示：热管换热器前后烟气压力测点P1，P2,温度测点T1，T2；热管出水温度T3.其中P1,P2通过电流电压转化器将输出信号转换成电压信号送至电压比较器IC1进行工作；T1,T2通过温度变送器，电流电压转化器将输出信号转换成电压信号送至电压比较器IC2进行工作。VP1和VP2分别通过电压比较器IC1进行信号比较输出至DCS控制系统，VT1和VT2分别通过电压比较器IC2进行信号比较输出至DCS控制系统，T3通过温度变送器输出电流信号送至DCS控制系统。

在DCS控制系统设定参数触发值，当烟气差压ΔP大于600Pa,温差ΔT小于30℃，出水温度T3小于60℃，则判断逻辑输出触发电控阀KM2动作进行常规带压吹扫；当烟气差压ΔP大于700Pa,温差ΔT小于25℃，出水温度T3小于50℃则判断逻辑输出触发电控阀KM3动作进行电磁脉冲加压吹扫；当烟气差压ΔP大于800Pa,温差ΔT小于15℃，出水温度T3小于40℃则判断逻辑输出触发电控阀KM4动作，同时驱动两位三通电控阀QM2得电，QM1失电，进行重锤活塞高压吹扫。

温度检测触发电路装置动作原理：当温度检测触发电路装置包含的感温探头检测到出口烟气超出设定值165℃时，感温管内的感温剂压力增大，感温腔中的隔膜在压力的作用下压迫传动支板，使触点闭合导通，控制电路电源打通，直接触发旁通蝶阀气动控制阀动作，蝶阀迅速打开，烟气旁路进入空冷器运行，保证热管装置的安全，不至于热管爆管损坏，确保安全运行和人身安全。

该方案通过加装热管换热器前后烟气温度，压力测点，热管换热出水温度测点，根据参数变化综合判断，智能诊断热管堵塞情况，分层次对热管进行逐级吹扫清灰，通过阶梯式吹扫，加强了吹扫效果，同时节约了大量的能耗。本专利通过分层吹扫组件包含的气动控制重锤活塞储气罐的加压吹扫功能，巧妙地通过气动控制各机械部件，蜗杆蜗轮的动作，重锤活塞的冲击作用，极大程度上保证了吹扫力度。本专利技术还设计了一种温度检测触发电路装置，通过温度压力转换触发电路接通，自动判断烟气温度超极限，实现高温烟气的旁路控制，避免了热管干烧爆管的危险，保证热管和锅炉生产的安全稳定。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。