煤粉鍋爐數(shù)字化燃燒控制和優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種煤粉鍋爐數(shù)字化燃燒控制和優(yōu)化系統(tǒng)，包括煤粉分配調(diào)平控制裝置和燃燒器空燃比數(shù)字化調(diào)整裝置，煤粉分配調(diào)平控制裝置包括第一控制單元和設(shè)置在每根煤粉輸送管內(nèi)的煤粉流速傳感器、煤粉濃度傳感器、節(jié)流閥以及設(shè)置在煤粉分配器內(nèi)的煤粉濃度調(diào)節(jié)板；第一控制單元根據(jù)煤粉流速偏差和質(zhì)量流量偏差調(diào)整節(jié)流閥和煤粉調(diào)整板；燃燒器空燃比數(shù)字化調(diào)整裝置包括第二控制單元和設(shè)置在每根二次送風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速傳感器、二次風(fēng)調(diào)節(jié)門，第二控制單元根據(jù)各燃燒器之間的空燃比及偏差，調(diào)整節(jié)流閥、煤粉調(diào)整板和二次風(fēng)調(diào)節(jié)門。本實(shí)用新型，通過煤粉分配調(diào)平以及二次風(fēng)量的合理調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了煤粉鍋爐燃燒過程的數(shù)字化控制，優(yōu)化鍋爐燃燒過程。
【專利說明】煤粉鍋爐數(shù)字化燃燒控制和優(yōu)化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及大型燃煤電廠煤粉鍋爐，具體涉及煤粉鍋爐數(shù)字化燃燒控制和優(yōu) 化系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤粉鍋爐的數(shù)字化燃燒控制和優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)火電廠節(jié)能減排的重要技術(shù)途徑。對(duì)于 大型煤粉鍋爐，運(yùn)行中煤粉燃料的分配是否均勻，一、二次配風(fēng)是否合理，將直接影響到機(jī) 組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和環(huán)保水平。由于鍋爐爐內(nèi)煤粉燃燒過程的復(fù)雜性，運(yùn)行人員只 能根據(jù)自己長(zhǎng)期積累的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行燃燒調(diào)整。
[0003] 如今，國(guó)內(nèi)大型火電發(fā)電機(jī)組一般都配有DCS (Distributed Control System,分 布式控制系統(tǒng)），DCS雖提高了鍋爐運(yùn)行的自動(dòng)化水平，但缺少對(duì)鍋爐燃燒運(yùn)行配風(fēng)、配煤 方式的優(yōu)化。主要體現(xiàn)在：
[0004] (1)煤粉鍋爐每臺(tái)磨煤機(jī)通常都配有4?8只煤粉燃燒器，由于煤粉鍋爐在運(yùn)行 過程中，每只煤粉燃燒器輸入的煤粉質(zhì)量流量可能會(huì)發(fā)生改變而不盡相同，因此，需要實(shí)時(shí) 調(diào)節(jié)每只煤粉燃燒器的煤粉質(zhì)量流量，并保證每臺(tái)磨煤機(jī)各煤粉燃燒器之間的偏差不超過 ±10%，這就是煤粉分配調(diào)平。然而，由于沒有儀器可以直接在線測(cè)量煤粉質(zhì)量流量，因此， 目前通常的作法是：在冷態(tài)工況下以空氣代替煤粉進(jìn)行分配調(diào)平的標(biāo)定，然后以可調(diào)縮孔 擋板的調(diào)整空氣流速，這種分配調(diào)平方式可能會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)高的分配偏差，最高可達(dá)±30? ±50%，不但影響鍋爐的安全運(yùn)行，也不利于降低煤耗以及污染物的排放。
[0005] (2)現(xiàn)有的二次風(fēng)控制是根據(jù)鍋爐尾部煙氣中的含氧量作為反饋量進(jìn)行控制，沒 有針對(duì)每個(gè)煤粉燃燒器的煤粉質(zhì)量流量進(jìn)行精確調(diào)整，也就是說無法對(duì)每個(gè)燃燒器的過量 空氣系數(shù)進(jìn)行控制，因此二次配風(fēng)的準(zhǔn)確性不高，從而造成煤粉燃燒達(dá)不到最佳效果，效率 較低，進(jìn)而影響煤粉鍋爐的安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。
[0006] 由此可見，對(duì)現(xiàn)有煤粉鍋爐的燃燒優(yōu)化控制方法進(jìn)行改進(jìn)，以進(jìn)一步提高煤粉燃 燒的效率，使煤粉鍋爐可靠、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，是目前燃煤發(fā)電行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有煤粉鍋爐的燃燒優(yōu)化控制方式無法 進(jìn)一步提高煤粉燃燒的效率及降低氮氧化物排放濃度的問題。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種煤粉鍋爐數(shù)字 化燃燒控制和優(yōu)化系統(tǒng)，包括煤粉分配調(diào)平控制裝置和燃燒器空燃比數(shù)字化調(diào)整裝置， [0009] 所述煤粉分配調(diào)平控制裝置包括第一控制單元和設(shè)置在每根煤粉輸送管內(nèi)的煤 粉流速傳感器、煤粉濃度傳感器、節(jié)流閥以及設(shè)置在煤粉分配器內(nèi)的煤粉濃度調(diào)節(jié)板；所 述煤粉流速傳感器包括設(shè)置在煤粉輸送管上、下游的第一、第二傳感器，根據(jù)所述第一、第 二傳感器檢測(cè)信號(hào)獲得所述煤粉流速，并傳送給所述第一控制單元；所述煤粉濃度傳感器 包括設(shè)置在煤粉輸送管內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器，根據(jù)微波發(fā)射傳感器和微 波接收傳感器的檢測(cè)信號(hào)獲得煤粉濃度，并傳送給所述第一控制單元；所述第一控制單元 能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整各煤粉輸送管內(nèi)的節(jié)流閥的開度和各煤粉輸送管入口處的煤粉調(diào)整板的角 度；
[0010] 所述燃燒器空燃比數(shù)字化調(diào)整裝置包括第二控制單元以及設(shè)置在每根二次送風(fēng) 管內(nèi)的風(fēng)速傳感器以及二次風(fēng)調(diào)節(jié)門，所述風(fēng)速傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)得到二次送風(fēng)管中的二次 風(fēng)流速，并傳送給所述第二控制單元，所述第二控制單元能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整每根煤粉輸送管的 節(jié)流閥的開度、各煤粉調(diào)整板的角度以及每個(gè)燃燒器二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度。
[0011] 本實(shí)用新型，通過煤粉分配調(diào)平以及一、二次風(fēng)量的合理調(diào)整，精確地控制每只煤 粉燃燒器的空燃比，實(shí)現(xiàn)了煤粉鍋爐的數(shù)字化燃燒控制和優(yōu)化，大大提高了煤粉燃燒的效 率，使煤粉鍋爐可靠、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，減少了尾氣排放，節(jié)能環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 本實(shí)用新型提供的煤粉鍋爐數(shù)字化燃燒控制和優(yōu)化系統(tǒng)，通過煤粉分配調(diào)平以及 一、二次風(fēng)量的合理調(diào)整，精確地控制每只煤粉燃燒器的空燃比，大大提高了煤粉燃燒的效 率，下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做出詳細(xì)的說明。
[0014] 本實(shí)用新型提供的煤粉鍋爐數(shù)字化燃燒控制和優(yōu)化系統(tǒng)，包括煤粉分配調(diào)平控制 裝置和燃燒器空燃比數(shù)字化調(diào)整裝置。
[0015] 如圖1所示，煤粉分配調(diào)平控制裝置包括第一控制單元11和設(shè)置在每根煤粉輸送 管10內(nèi)的煤粉流速傳感器、煤粉濃度傳感器16、節(jié)流閥12以及設(shè)置在煤粉分配器內(nèi)的煤粉 濃度調(diào)節(jié)板13。
[0016] 煤粉流速傳感器由第一、第二傳感器14、15組成，分別設(shè)置在煤粉輸送管10的上、 下游，第一、第二傳感器14、15實(shí)時(shí)檢測(cè)得到每根煤粉輸送管L內(nèi)的煤粉流速Vm，并傳送 給第一控制單元。
[0017] 煤粉濃度傳感器16由設(shè)置在煤粉輸送管內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感 器組成，二者可集成為一體。煤粉濃度傳感器16實(shí)時(shí)檢測(cè)獲得每根煤粉輸送管內(nèi)的煤 粉濃度Cp并傳送給第一控制單元。
[0018] 第一控制單元上設(shè)有第一比較模塊和第一控制模塊。
[0019] 第一比較模塊根據(jù)每根煤粉輸送管Tji內(nèi)的煤粉流速Vji和煤粉質(zhì)量流量Qji獲得 各煤粉輸送管之間的煤粉流速偏差和煤粉質(zhì)量流量偏差。
[0020] 第一控制模塊根據(jù)各煤粉輸送管之間的煤粉流速偏差和煤粉質(zhì)量流量偏差發(fā)出 第一控制信號(hào)，實(shí)時(shí)調(diào)整各煤粉輸送管內(nèi)的節(jié)流閥12的開度和各煤粉調(diào)整板13的角度，使 得各煤粉輸送管Tji內(nèi)的煤粉流速Vji偏差小于±5%，同時(shí)各煤粉輸送管內(nèi)的煤粉質(zhì)量 流量Qji偏差小于± 10%。
[0021] 其中，每根煤粉輸送管T#的煤粉質(zhì)量流量^ =粉煤濃度h X煤粉流速L X煤 粉輸送管橫截面積Sji，j = 1?m，m為煤粉燃燒器的個(gè)數(shù)，i = 1?n，n為每臺(tái)鍋爐所配 的磨煤機(jī)的數(shù)量。
[0022] 通過設(shè)置在煤粉輸送管L上、下游的第一、第二傳感器獲得煤粉流速Vm的方法如 下：
[0023] 通過第一、第二傳感器分別得到煤粉在流動(dòng)過程中由靜電產(chǎn)生的第一、第二隨機(jī) 信號(hào)；
[0024] 采用交叉相關(guān)計(jì)算方法得到所述第一、第二隨機(jī)信號(hào)之間的時(shí)差;
[0025] 根據(jù)Vm = 得到所述煤粉流速Vm，其中、為相應(yīng)煤粉輸送管上第一、第二 傳感器之間的距離。
[0026] 通過設(shè)置在煤粉輸送管L內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器，采用微波諧 振測(cè)量原理，得到所述煤粉濃度h的方法如下：
[0027] 測(cè)量煤粉輸送管在沒有輸送煤粉狀態(tài)下的微波信號(hào)的諧振頻率fU ;
[0028] 測(cè)量煤粉輸送管在輸送煤粉狀態(tài)下微波信號(hào)的諧振頻率f2ji ;
[0029] 根據(jù)h = A fXk計(jì)算得到所述煤粉濃度h，其中：(^為煤粉濃度；A f為諧振 頻率變化量，A f = fl_f2 ;k為頻率濃度因子，k為頻率濃度因子，根據(jù)磨煤機(jī)的原煤輸入 量、各根煤粉輸送管內(nèi)的煤粉流速、煤粉濃度以及fl和f2預(yù)先對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行標(biāo)定獲得。
[0030] 通過磨煤機(jī)標(biāo)定頻率濃度因子k的方法如下：
[0031] (1)通過皮帶輸送機(jī)均勻向磨煤機(jī)供煤，并通過皮帶輸送機(jī)上的皮帶稱測(cè)量一段 時(shí)間（如10分鐘）內(nèi)第i臺(tái)磨煤機(jī)的原煤輸入量Mi ;
[0032] (2)測(cè)量該磨煤機(jī)每根煤粉輸送管的煤粉流速Vm和相應(yīng)的諧振頻率fl#、諧振頻 率仏；
[0033] (3)根據(jù)公式：

【權(quán)利要求】
1.煤粉鍋爐數(shù)字化燃燒控制和優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括煤粉分配調(diào)平控制裝置和 燃燒器空燃比數(shù)字化調(diào)整裝置， 所述煤粉分配調(diào)平控制裝置包括第一控制單元和設(shè)置在每根煤粉輸送管內(nèi)的煤粉流 速傳感器、煤粉濃度傳感器、節(jié)流閥以及設(shè)置在煤粉分配器內(nèi)的煤粉濃度調(diào)節(jié)板；所述煤粉 流速傳感器包括設(shè)置在煤粉輸送管上、下游的第一、第二傳感器，根據(jù)所述第一、第二傳感 器檢測(cè)信號(hào)獲得所述煤粉流速，并傳送給所述第一控制單元；所述煤粉濃度傳感器包括設(shè) 置在煤粉輸送管內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器，根據(jù)微波發(fā)射傳感器和微波接收 傳感器的檢測(cè)信號(hào)獲得煤粉濃度，并傳送給所述第一控制單元；所述第一控制單元能夠?qū)?時(shí)調(diào)整各煤粉輸送管內(nèi)的節(jié)流閥的開度和各煤粉輸送管入口處的煤粉調(diào)整板的角度； 所述燃燒器空燃比數(shù)字化調(diào)整裝置包括第二控制單元以及設(shè)置在每根二次送風(fēng)管內(nèi) 的風(fēng)速傳感器以及二次風(fēng)調(diào)節(jié)門，所述風(fēng)速傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)得到二次送風(fēng)管中的二次風(fēng)流 速，并傳送給所述第二控制單元，所述第二控制單元能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整每根煤粉輸送管的節(jié)流 閥的開度、各煤粉調(diào)整板的角度以及每個(gè)燃燒器二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度。
【文檔編號(hào)】F23N5/00GK204042968SQ201420113972
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】程加?xùn)| 申請(qǐng)人:青島立宇科技開發(fā)有限公司