1.本实用新型涉及塔式光热电站技术领域，具体地说，涉及一种用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统。


背景技术：

2.近几年光热电站兴起，一般来说发电厂的蒸汽系统都是采用蒸汽吹管，我国《火力发电建设蒸汽吹管导则》也只对蒸汽吹管有执行标准和推荐的吹管系数计算方法，而对于近些年快速发展的光热电站，没有指导性的吹管方法。同时塔式光热电站以熔盐为加热介质，由于熔盐温度低于260℃凝固的特性，蒸汽吹管存在很大的风险和执行难度，就要用到压缩空气爆破吹管来清洁塔式光热电站的高温高压蒸汽系统。爆破吹扫法是高压管路部分常采用的贯通式吹扫方法，是指在管路的末端安装一爆破片，当管线内压力达到一定值时，借助爆破片的突然爆破，管路内的气体以最大流速从其内部排出，以达到讲管路内杂质排出的目的。
3.但是压缩空气吹管我国没有任何技术经验和标准支持，在国际上也只有德国的vgb标准对压缩空气由简单的解释，并没有吹管系数的计算方法，由于吹管系数是判断吹管结果合格的前提条件，如果不能正确的进行压缩空气吹管系数的计算，压缩空气吹管就无法执行，也不会被各方认可。然而，根据调研欧洲市场光热电站均采用压缩空气吹管，说明压缩空气吹管技术的结果时受到检验的，而且压缩空气吹管不在工程的关键路径还可以节省20-30天的吹管工期。
4.由于国内外没有针对压缩空气吹管时吹管系数的确定方法，压缩空气吹管是否能够达到预期的动能无法进行精确的计算，而现有技术只是针对电站的蒸汽系统采用蒸汽吹管的方法，并没有压缩空气吹管的推荐，虽然在国际上对于一些特性机组有压缩空气吹管的实例，但都没有像蒸汽吹管系数计算方法一样被认可，对于一些要求严格的项目就不得不采用蒸汽吹管，从而导致项目工期延期并可能会存在蒸汽系统安装结束后大量的保养费用。因此，本实用新型提出用于塔式光热电站蒸汽系统的的压缩空气吹管系统及其吹扫系数的推导方法。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统及系数推导方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述技术问题的解决，本实用新型的目的之一在于，提供了一种用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统及系数推导方法，包括吹扫系统，所述吹扫系统由储气单元、临时储气罐、临时空压机组和消音器组成，所述储气单元由汽包、蒸发器、省煤器和临吹门组成，所述蒸发器、省煤器分别通过管道与所述汽包连接，所述临时储气罐、所述临时空压机组分别通过管道接入所述储气单元，所述储气单元通过管道连接有过热器，所述临吹门设置在所述储气单元与所述过热器之间的管道上，所述过热器外通过管道连接有再热器，
所述消音器上连接有临时连接排汽管道，所述吹扫系统外还电气连接有电控箱。
7.作为本技术方案的进一步改进，所述过热器及与其配套的主蒸汽管线、饱和汽至辅汽管线构成了过热蒸汽系统，所述主蒸汽管线、所述饱和汽至辅汽管线均连通到所述临时连接排汽管道内。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述再热器及与其配套的再热器热段管道、再热器冷段管道、再热器旁路管道、高旁管线构成了再热蒸汽系统，所述再热器热段管道、所述再热器冷段管道、所述再热器旁路管道、所述高旁管线均连通到所述临时连接排汽管道内。
9.本实用新型的目的之二在于，提供了用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统的系数推导方法，包括上述所述的用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统，包括如下步骤：
10.s1、对需要进行爆破吹管的过热蒸汽或再热蒸汽系统建立简易的模拟模型；
11.s2、确定吹管过程中压缩空气的质量流量；
12.s3、确定压缩空气的总质量；
13.s4、确定压缩空气的密度；
14.s5、确定压缩空气的比容；
15.s6、基于《吹管导则》推荐的流量法公式，通过推导得出压缩空气爆破吹管的吹扫系数计算公式。
16.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，建立简易的模拟模型的方法如下：
17.在我国的《吹管导则》上有两种吹管系数计算方法，由于差压法存在计算误差不被国际市场认可，因此选用《吹管导则》中推荐的流量法进行建模，首先，流量法计算公式如下：
[0018][0019]
式中：k为吹管系数；db为吹管工况蒸汽流量(t/h)；vb为吹管工况蒸汽比容(m3/kg)；d0为锅炉bmcr工况蒸汽流量(t/h)；v0为锅炉bmcr工况蒸汽比容(m3/kg)；
[0020]
则，在上述吹管系数计算方法内要求精确测量和计算吹管时的蒸汽流量db，在蒸汽稳压吹管时，由于锅炉的蒸汽流量等于给水流量，因此可以用给水流量代替蒸汽流量，但是在压缩空气吹管时，压缩空气无法达到几百吨每小时的量，只能采用爆破吹扫的方法，而在压缩空气爆破吹扫，空气的流量无法精准测量；同时，由于压缩空气吹管需要储气罐，通过测量储气罐的压力，计算储气系统的总质量流量(此处的储气系统是指可以用现场系统来代替储气罐，不一定非要找一个罐)，用前一秒的总质量减去下一秒的总质量可以得出该秒的质量流量，再测量需要吹管的系统入口的压力用作计算吹管时的压缩空气比容vb，就能够得到分子计算的动能而分母是设计参数相当于定值，不用计算，从而能够计算出压缩空气吹管时的系数；
[0021]
基于此，可以将电厂需要吹管的蒸汽系统模拟成一个简单的模型，模型中设直线为电厂需要吹管的过热蒸汽或者再热蒸汽系统，设p1为储气罐或者储气系统的压力，设p2为需要吹管系统入口的压力。
[0022]
其中，《吹管导则》要求，蒸汽吹管时该吹管系数k大于1.0以上吹管有效。
[0023]
作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，压缩空气质量流量的计算表达式为：
[0024]
根据《吹管导则》流量法计算公式时需要确定分子的流量db和比容vb，首先压缩空气的比容vb比较好确定，取模型中p2处的压力和温度直接就能计算出来比容；吹管系统的流量计算是取储气系统的压力p1，先计算出储气系统的密度，由于储气系统的容积是可以精确计算的，则可以根据压力计算出储气系统的总质量；在爆破吹管时由于吹管阀门快速打开，p1和p2快速下降，选取每一秒的p1精确计算出储气系统该秒的总质量，用前一秒的总质量减去下一秒就得出流经吹管系统的流量，其计算公式如下：
[0025]db1
＝m
1-m2[0026]db2
＝m
2-m3[0027]
...
[0028]dbn
＝m
n-m
(n+1)
[0029]
式中：d
b1
为打开临吹门1秒后的质量流量(kg/m3)；d
b2
为打开临吹门2秒后的质量流量(kg/m3)；d
bn
为打开临吹门n秒后的质量流量(kg/m3)；m1为打开临吹门1秒后的储气系统压缩空气的总质量(kg)；m2为打开临吹门2秒后的储气系统压缩空气的总质量(kg)；mn为打开临吹门n秒后的储气系统压缩空气的总质量(kg)。
[0030]
作为本技术方案的进一步改进，所述s3中，压缩空气总质量(m1至mn)的计算表达式为：
[0031]
m＝ρ
×v[0032]
m1＝ρ1×v[0033]
m2＝ρ2×v[0034]
...
[0035]mn
＝ρn×v[0036]
式中：m1、m2、
…
、mn为该秒储气系统压缩空气的总质量(kg)；ρ1、ρ2、
…
、ρn为该秒储气系统压缩空气的密度(kg/m3)；v为吹管系统的总容积(m3)。
[0037]
其中，容积v可以是一个储气罐也可以是由多个管道组成的系统相加的总容积。
[0038]
作为本技术方案的进一步改进，所述s4中，压缩空气密度的计算表达式为：
[0039]
ρ＝(1.2928*(p1/98.0665t+1.033227)*273.15)/(1.033227*(273.15+t))
[0040]
式中，p1为储气系统的实际压力(kpa)；t为吹管系统入口处实际温度(℃)；
[0041]
其中，在计算储气系统密度ρ时，由于压力p1和温度t是变化的，因此密度也是实时计算的密度。
[0042]
其中，如果储气系统比较大就需要有多个测点来测量系统不同位置的密度，可以通过计算储气系统不同位置的密度，也可以用整个储气系统几个点压力的平均计算一个密度。
[0043]
作为本技术方案的进一步改进，所述s5中，压缩空气比容的计算表达式为：
[0044]
vb＝1/ρ
[0045]vb1
＝1/ρ
11
[0046]vb2
＝1/ρ
21
[0047]
...
[0048]vbn
＝1/ρ
nx
[0049]
其中，需要注意在比容计算时，计算的是模型中入口处p2位置的密度，因此ρ
11
、
ρ
21
、
…
、ρ
nx
所选用的压力为p2。
[0050]
作为本技术方案的进一步改进，所述s6中，吹扫系统计算公式的推导步骤为：
[0051]
将计算出的每秒储气系统的总质量、每秒经过吹管系统的质量流量、吹管时的比容，代入国家《吹管导则》推荐的流量法公式中计算实时的吹管系数，其公式汇总推导如下：
[0052][0053]
进而，在压缩空气吹管时，可以把上述公式在dcs进行编程，实时计算吹管系数，由于在dcs需要对每一秒进行编程，因此压缩空气爆破吹管系数计算公式可简化为：
[0054][0055]
进而，由于压缩空气吹管系统的比容是能够直接计算的，则公式可写为：
[0056][0057]
式中：k为压缩空气爆破吹管系数；v为储气系统总容积(m3)；ρ1为吹管第1秒储气系统密度(kg/m3)；ρ2为吹管第2秒储气系统密度(kg/m3)；vb为吹管系统压缩空气比容(m3/kg)；d0为锅炉bmcr工况蒸汽流量(t/h)；v0为锅炉bmcr工况蒸汽比容(m3/kg)。
[0058]
其中，在大型高温高压电站机组中，需要吹管的系统可包括过热器、过热主蒸汽管道、再热器、再热入口及出口蒸汽管道，采用压缩空气爆破吹扫时，可对系统分段吹扫，并分别计算每一段的吹管系数，当吹扫后面的系统时，选取计算吹管比容测点之前的系统都可以看做是储气系统。
[0059]
其中，该方法是打破常规，用计算蒸汽稳压吹管的方法计算压缩空气爆破吹管的吹管系数，由于采用计算每一秒系统总质量的变化而计算压缩空气吹管时的流量，计算非常精确，公式也不存在漏洞，因此可以作为压缩空气吹管系数计算的方法。
[0060]
本实用新型的目的之三在于，提供了一种用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统的系数推导方法监测及运行装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统及系数推导方法的步骤。
[0061]
本实用新型的目的之四在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统及系数推导方法的步骤。
[0062]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
[0063]
1.该用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统通过在塔式光热电站蒸汽系统中，设置由储气单元、储气罐、空压机组及消音器组成的吹扫系统，开发出了适用于塔式光热电站蒸汽系统吹管的压缩空气吹管技术，可以有效解决塔式光热电站蒸汽吹管的高风险问题；
[0064]
2.该用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统的系数推导方法能够精确的计算压缩空气爆破吹管的系数，系数计算公式合理严谨、计算方便，通过该公式可直接推导到并适用于国家《吹管导则》推荐的流量法吹管公式，使得压缩空气吹管的结果有了可靠的判断条件和依据，可以补充现有技术没有压缩空气吹管系数的计算方法的空白，使得压缩空气吹管更容易被认可和接受，利于国内外电力市场压缩空气吹管的推广。
附图说明
[0065]
图1为本实用新型中压缩空气吹管系统的产品架构框图。
[0066]
图2为本实用新型中吹扫系数推导方法的简化模拟模型示意图。
[0067]
图3为本实用新型中吹扫系数推导方法的示例性流程图。
[0068]
图中：
[0069]
1、吹扫系统；
[0070]
2、储气单元；21、汽包；22、蒸发器；23、省煤器；24、临吹门；
[0071]
3、临时储气罐；
[0072]
4、临时空压机组；
[0073]
5、过热器；
[0074]
6、再热器；
[0075]
7、消音器；71、临时连接排汽管道；72、饱和汽至辅汽管线；73、主蒸汽管线；74、高旁管线；75、再热器冷段管道；76、再热器热段管道；77、再热器旁路管道。
[0076]
8、电控箱；9、空压机组。
具体实施方式
[0077]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0078]
实施例1
[0079]
如图1所示，本实施例提供了用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统及系数推导方法，包括吹扫系统1，吹扫系统1由储气单元2、临时储气罐3、临时空压机组4和消音器7组成，储气单元2由汽包21、蒸发器22、省煤器23和临吹门24组成，蒸发器22、省煤器23分别通过管道与汽包21连接，临时储气罐3、临时空压机组4分别通过管道接入储气单元2，储气单元2通过管道连接有过热器5，临吹门24设置在储气单元2与过热器5之间的管道上，过热器5外通过管道连接有再热器6，消音器7上连接有临时连接排汽管道71，吹扫系统1外还电气连接有电控箱8。
[0080]
其中，临时储气罐3作为辅助压缩空气单元使用，储气单元2为采用现场系统来代替储气罐的作用。
[0081]
本实施例中，过热器5及与其配套的主蒸汽管线73、饱和汽至辅汽管线72构成了过热蒸汽系统，主蒸汽管线73、饱和汽至辅汽管线72均连通到临时连接排汽管道71内。
[0082]
本实施例中，再热器6及与其配套的再热器热段管道76、再热器冷段管道75、再热器旁路管道77、高旁管线74构成了再热蒸汽系统，再热器热段管道76、再热器冷段管道75、再热器旁路管道77、高旁管线74均连通到临时连接排汽管道71内。
[0083]
具体地，多个空压机组9将空气压缩后送入临时储气罐3或储气单元2，当压力提升至吹管压力时，快速打开系统出口的临吹门24，高压空气快速释放，临吹门24全开后，吹管动能超过额定时动能，系统内的杂质被高速气流带出，当吹管系数低于1.2左右时，关闭临吹门24完成一次爆破吹扫过程。
[0084]
如图2-图3所示，本实施例提供了用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统的系数推导方法，包括上述的用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统，包括如下步骤：
[0085]
s1、对需要进行爆破吹管的过热蒸汽或再热蒸汽系统建立简易的模拟模型；
[0086]
s2、确定吹管过程中压缩空气的质量流量；
[0087]
s3、确定压缩空气的总质量；
[0088]
s4、确定压缩空气的密度；
[0089]
s5、确定压缩空气的比容；
[0090]
s6、基于《吹管导则》推荐的流量法公式，通过推导得出压缩空气爆破吹管的吹扫系数计算公式。
[0091]
本实施例中，s1中，建立简易的模拟模型的方法如下：
[0092]
在我国的《吹管导则》上有两种吹管系数计算方法，由于差压法存在计算误差不被国际市场认可，因此选用《吹管导则》中推荐的流量法进行建模，首先，流量法计算公式如下：
[0093][0094]
式中：k为吹管系数；db为吹管工况蒸汽流量(t/h)；vb为吹管工况蒸汽比容(m3/kg)；d0为锅炉bmcr工况蒸汽流量(t/h)；v0为锅炉bmcr工况蒸汽比容(m3/kg)；
[0095]
则，在上述吹管系数计算方法内要求精确测量和计算吹管时的蒸汽流量db，在蒸汽稳压吹管时，由于锅炉的蒸汽流量等于给水流量，因此可以用给水流量代替蒸汽流量，但是在压缩空气吹管时，压缩空气无法达到几百吨每小时的量，只能采用爆破吹扫的方法，而在压缩空气爆破吹扫，空气的流量无法精准测量；同时，由于压缩空气吹管需要储气罐，通过测量储气罐的压力，计算储气系统的总质量流量(此处的储气系统是指可以用现场系统来代替储气罐，不一定非要找一个罐)，用前一秒的总质量减去下一秒的总质量可以得出该秒的质量流量，再测量需要吹管的系统入口的压力用作计算吹管时的压缩空气比容vb，就能够得到分子计算的动能而分母是设计参数相当于定值，不用计算，从而能够计算出压缩空气吹管时的系数；
[0096]
基于此，可以将电厂需要吹管的蒸汽系统模拟成一个简单的模型，模型中设直线为电厂需要吹管的过热蒸汽或者再热蒸汽系统，设p1为储气罐或者储气系统的压力，设p2为需要吹管系统入口的压力。
[0097]
其中，《吹管导则》要求，蒸汽吹管时该吹管系数k大于1.0以上吹管有效。
[0098]
本实施例中，s2中，压缩空气质量流量的计算表达式为：
[0099]
根据《吹管导则》流量法计算公式时需要确定分子的流量db和比容vb，首先压缩空气的比容vb比较好确定，取模型中p2处的压力和温度直接就能计算出来比容；吹管系统的流量计算是取储气系统的压力p1，先计算出储气系统的密度，由于储气系统的容积是可以精确计算的，则可以根据压力计算出储气系统的总质量；在爆破吹管时由于吹管阀门快速打开，p1和p2快速下降，选取每一秒的p1精确计算出储气系统该秒的总质量，用前一秒的总质量减去下一秒就得出流经吹管系统的流量，其计算公式如下：
[0100]db1
＝m
1-m2[0101]db2
＝m
2-m3[0102]
...
[0103]dbn
＝m
n-m
(n+1)
[0104]
式中：d
b1
为打开临吹门1秒后的质量流量(kg/m3)；d
b2
为打开临吹门2秒后的质量流量(kg/m3)；d
bn
为打开临吹门n秒后的质量流量(kg/m3)；m1为打开临吹门1秒后的储气系统压缩空气的总质量(kg)；m2为打开临吹门2秒后的储气系统压缩空气的总质量(kg)；mn为打开临吹门n秒后的储气系统压缩空气的总质量(kg)。
[0105]
本实施例中，s3中，压缩空气总质量(m1至mn)的计算表达式为：
[0106]
m＝ρ
×v[0107]
m1＝ρ1×v[0108]
m2＝ρ2×v[0109]
...
[0110]mn
＝ρn×v[0111]
式中：m1、m2、
…
、mn为该秒储气系统压缩空气的总质量(kg)；ρ1、ρ2、
…
、ρn为该秒储气系统压缩空气的密度(kg/m3)；v为吹管系统的总容积(m3)。
[0112]
其中，容积v可以是一个储气罐也可以是由多个管道组成的系统相加的总容积。
[0113]
本实施例中，s4中，压缩空气密度的计算表达式为：
[0114]
ρ＝(1.2928*(p1/98.0665t+1.033227)*273.15)/(1.033227*(273.15+t))
[0115]
式中，p1为储气系统的实际压力(kpa)；t为吹管系统入口处实际温度(℃)；
[0116]
其中，在计算储气系统密度ρ时，由于压力p1和温度t是变化的，因此密度也是实时计算的密度。
[0117]
其中，如果储气系统比较大就需要有多个测点来测量系统不同位置的密度，可以通过计算储气系统不同位置的密度，也可以用整个储气系统几个点压力的平均计算一个密度。
[0118]
本实施例中，s5中，压缩空气比容的计算表达式为：
[0119]
vb＝1/ρ
[0120]vb1
＝1/ρ
11
[0121]vb2
＝1/ρ
21
[0122]
...
[0123]vbn
＝1/ρ
nx
[0124]
其中，需要注意在比容计算时，计算的是模型中入口处p2位置的密度，因此ρ
11
、ρ
21
、
…
、ρ
nx
所选用的压力为p2。
[0125]
本实施例中，s6中，吹扫系统计算公式的推导步骤为：
[0126]
将计算出的每秒储气系统的总质量、每秒经过吹管系统的质量流量、吹管时的比容，代入国家《吹管导则》推荐的流量法公式中计算实时的吹管系数，其公式汇总推导如下：
[0127][0128]
进而，在压缩空气吹管时，可以把上述公式在dcs进行编程，实时计算吹管系数，由于在dcs需要对每一秒进行编程，因此压缩空气爆破吹管系数计算公式可简化为：
[0129][0130]
进而，由于压缩空气吹管系统的比容是能够直接计算的，则公式可写为：
[0131][0132]
式中：k为压缩空气爆破吹管系数；v为储气系统总容积(m3)；ρ1为吹管第1秒储气系统密度(kg/m3)；ρ2为吹管第2秒储气系统密度(kg/m3)；vb为吹管系统压缩空气比容(m3/kg)；d0为锅炉bmcr工况蒸汽流量(t/h)；v0为锅炉bmcr工况蒸汽比容(m3/kg)。
[0133]
其中，在大型高温高压电站机组中，需要吹管的系统可包括过热器、过热主蒸汽管道、再热器、再热入口及出口蒸汽管道，采用压缩空气爆破吹扫时，可对系统分段吹扫，并分别计算每一段的吹管系数，当吹扫后面的系统时，选取计算吹管比容测点之前的系统都可以看做是储气系统。
[0134]
其中，该方法是打破常规，用计算蒸汽稳压吹管的方法计算压缩空气爆破吹管的吹管系数，由于采用计算每一秒系统总质量的变化而计算压缩空气吹管时的流量，计算非常精确，公式也不存在漏洞，因此可以作为压缩空气吹管系数计算的方法。
[0135]
本实施例还提供了一种用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统的系数推导方法监测及运行装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
[0136]
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统的系数推导方法的步骤。
[0137]
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实
现，如静态随时存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0138]
此外，本实用新型还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统的系数推导方法的步骤。
[0139]
可选的，本实用新型还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面用于塔式光热电站的压缩空气吹管系统及系数推导方法的步骤。
[0140]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储与计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0141]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。