一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法
2023-05-01 06:41:46 3
專利名稱：一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法
技術領域：
本發明屬於鍋爐燃燒優化調節技術領域，尤其涉及一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法。
背景技術：
現代大容量機組普遍應用的直吹式制粉系統，各個燃燒器對應的煤粉管道內風速的分布、煤粉流量的分布及均衡性對爐內燃燒的安全性、經濟性、環保性有著至關重要的影響。熱カ試驗表明，磨煤機出口煤粉管道的煤粉濃度分布是極度不平衡的，甚至可能超過±30%的偏差，是燃燒優化亟待解決的問題。當前的市場上以及科研機構的燃燒優化技術可謂百花開放、百家爭鳴。以軟體為主要手段的燃燒優化技術，重要的性能參數或運行參數主要從DCS中獲得，根據DCS中的數據進行優化指導。但是，電廠的運行參數，特別是風、粉、灰的參數還是採用傳統的測量技術，測量精度受到限制。多數電廠缺乏煤粉濃度、飛灰含碳量等參量的在線測量手段。一次風速主要是壓差測量，測量的精度低，運行過程中容易堵灰，使得測點故障。同時，單純的軟體優化技術調節能力有限，如果是機組固有的物理曲線難以改善，燃燒優化的深度受到限制。當前針對燃燒的優化調整，主要集中在熱カ試驗方向，現場測量煤粉濃度等參數，通過調節配風改善燃燒，這種優化調整存在著很多的局限性，煤粉濃度的測量依靠煤粉取樣的方式測量，使用取樣槍在煤粉管道中等速抽取試樣，稱重法稱重，得到煤粉相對的質量流量。一次風速的測量採用靠背管測量，標定複雜，測量工作量大。要完成一次燃燒優化調整，通常需要大量的時間和人力。這種燃燒調整涉及的エ況是幾種典型エ況的優化調整，由於缺乏風粉管道的在線測量參數和飛灰含碳量的反饋參數，通常是在冷態條件下實現的優化調整，熱態運行時又會有一定的偏差。當前電廠的設備改造也出現針對煤粉分配調平的改造，但是一般情況下是安裝某種設計的物理設備，重新分配煤粉流，調整風、粉分配。分配過程中無法考慮變煤種、變エ況等多種情況，而且由於缺乏在線調整的規則，通常也是設備改造加冷態調平技術，在熱態運行狀態是不對煤粉分配進行操作的，也很難滿足機組狀態出現漂移的情況下後續調整的要求。隨著燃燒優化技術的發展和完善，増加先進的監測系統和必要的調節設備，實現冷態調平和熱態調平相結合，已經是燃燒優化深入進行的必要條件。
發明內容
針對上述背景技術中提到煤粉分配不均、在線精確測量設備和煤粉調節設備等不足，本發明提出了一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法。本發明的技術方案是，一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法，其特徵是該方法包括以下步驟
步驟1 :在機組冷態環境下，測量煤粉管道中的一次風速偏差，當一次風速偏差大於設定風速偏差時，調整機組冷態環境下一次風速偏差，使其不大於設定風速偏差；步驟2 :在機組熱態環境下，測量煤粉管道中的一次風速偏差，當一次風速偏差大於設定風速偏差時，調整機組熱態環境下一次風速偏差，使其不大於設定風速偏差；步驟3 :測量煤粉管道中的煤粉濃度偏差；當所測量的煤粉濃度偏差大於設定濃度偏差時，將煤粉濃度偏差調整至設定濃度偏差內；步驟4 :在機組熱態環境下，實時測量飛灰含碳量；依據飛灰含碳量變化曲線，調節風和煤粉量的配比，達到優化的風煤比。所述設定風速偏差為
，其中，Q為一次風速均值。所述設定濃度偏差為
，其中，M為煤粉濃度均值。本發明可以在線獲得煤粉流動參數，依靠物理方式初步改變煤粉流動分配，配合集成的調平技術，利用冷態調平和熱態調平的結合，實現煤粉和空氣流量的平衡，為鍋爐燃燒優化技術的深入進行提供良好的前提條件。
圖I為煤粉分散器和煤粉控制在磨煤機出口的安裝；圖2為煤粉流量在線監測系統；圖3為本發明流程圖。
具體實施例方式下面根據說明書附圖，結合優選實例對本發明的技術方案進一步詳細說明。本
發明內容
首先需要調研組現有的測量技術，補充技術先進、測量精度高的煤粉流量在線測量系統，用於測量各個煤粉管道的煤粉濃度和煤粉流速；安裝先進的飛灰含碳量在線測量設備，用於測量燃燒過程中的機械不完全燃燒損失的情況，反饋調平效果。通過煤粉流量在線監測系統獲取當前機組煤粉濃度和一次風速的分布情況，根據煤粉管道的分布情況進行煤粉流量平衡系統的設計和煤粉管道改造。煤粉流量平衡系主要包括煤粉分散器和煤粉控制閥。圖I煤粉分散器和煤粉控制在磨煤機出口的安裝。煤粉分散器和煤粉控制閥根據在線測量的煤粉濃度、一次風速分布數據、管道數據、磨煤機的類型進行量身定製。根據磨煤機的類型、管道數量不同，預選的調平系統型號也是不同的。本發明中調平系統採用的選型方案有以下幾種I. 一臺磨煤機帶四隻煤粉管道，採用一分四型號的煤粉分散器。磨煤機出口的四個管道的風粉混合物匯總在一個總管的中，總管的上方加裝煤粉分散器和控制閥門。2. 一臺磨煤機帶五個煤粉管道，採用分二、一分三型號煤粉分散器分別控制煤粉分配。分別對哪兩個管道、哪三個管道進行匯總要視各個管道現有煤粉分配情況和現場位置限制而定。3. 一臺磨煤機帶6個煤粉管道，採用一分三型號煤粉分散器，每三個煤粉管風粉混合物匯總到一個總管中，經過煤粉分散器和控制閥門後重新劃分為三股煤粉流均勻進入各個煤粉管。
煤粉分散器根據在線監測系統的監測數據進行數值模擬分析，要求生產商的結構布置能夠打散煤粉繩流，充分在分岔位置改善煤粉分布。煤粉流量控制閥的型號與煤粉分散器的型號一致，加裝在煤粉分散器分岔處，通過調節閥門控制葉片，精細的調節煤粉分布的平衡性。圖2為煤粉流量在線監測系統。該系統是靜電荷法煤粉流速、濃度在線精確測量系統。採用非插入式的靜電負荷檢測裝置，盤管式結構(即是安裝在煤粉輸送管道的一截短管)，用一排嵌在短管內表面上的環狀傳感器檢測交流電負荷。為了保證測量準確性、減少幹擾，特別是縮孔的擾流作用的幹擾，技術安裝方案中確定，在磨煤機的各煤粉支管的靠近燃燒器的位置各安裝一個煤粉流量在線監測系統，安裝時需要一段直管道，直管道的長度要求為管道直徑的三倍以上即可。煤粉流量在線監測系統替代一段管道，通過法蘭與原有管道連接，在機組小修期間可以完成設備安裝。、煤粉流量在線監測系統能夠精確的測量煤粉濃度分布和煤粉流速，與稱重式給煤機一起協作，便能精確的報告出被傳輸到每個管道中的煤粉質量流量，給控制每個燃燒器的風煤比提供參考。圖3為本發明流程圖。動態的風、煤粉調平技術首先需要選擇煤粉流量在線監測系統，精確在線測量煤粉濃度、煤粉流速、飛灰含碳量等重要技術參量，為調平過程提供診斷依據。其次，根據機組現有狀態的煤粉分布測量數據，分析當前機組煤粉分配不均的具體情況，甄選配置煤粉分散器和煤粉控制閥的型號，購置並安裝設備，完成煤粉管道改造。在線監測煤粉濃度、一次風速、飛灰含碳量三個參數，根據監測結果進行動態調平。動態調平的核心是一次風速、煤粉濃度、風煤比的綜合調平方法，分為機組冷態調平和熱態調平，經過逐步調整和修訂調節幅度，漸進調平風、粉動態分配。本發明方法包括以下步驟(I)在每個煤粉管道安裝可調縮孔，在煤粉流動下遊方向可調縮孔之後的煤粉管道處安裝煤粉流量在線監測系統，在煤粉管道的尾部位置安裝飛灰含碳量在線監測系統。可調縮孔在每個煤粉管道一段直管段，並且要避開彎頭位置。安裝後測試可調縮孔，要能夠實現開度100%到0%的變化，可調縮孔的作用是調平一次風速；煤粉流量在線監測系統安裝在一段直管段位置處，優選安裝在煤粉管道直管段起點處開始長度達到管徑三倍的位置處，並且是位於可調縮孔上方的直管段，用於在線監測煤粉濃度和一次風速，獲得在線的煤粉分布。(2)通過煤粉流量在線監測系統測量煤粉管道中的煤粉濃度分布偏差；( 3 )根據煤粉濃度分布偏差定製煤粉分散器和煤粉控制閥。煤粉流量分散器和煤粉控制閥優選安裝在磨煤機出口處的每個煤粉管道上，有效打散繩流煤粉流並且實現煤粉濃度分布的在線精細調節。(4)在機組冷態環境下，通過煤粉流量在線監測系統測量煤粉管道中的一次風速偏差，當一次風速偏差大於設定風速偏差時，各煤粉管道中的可調縮孔由100%開度開始調整，反覆調整可調縮孔，直到機組冷態環境下一次風速偏差不大於設定風速偏差，一次風速冷態調平結束；(5)在機組熱態環境下，通過煤粉流量在線監測系統測量煤粉管道中的一次風速偏差，當一次風速偏差大於設定風速偏差時，反覆微調可調縮孔，直到機組熱態環境下一次風速偏差不大於設定風速偏差，一次風速熱態調平結束；(6)在(5)的基礎上，通過煤粉流量在線監測系統測量煤粉管道中的煤粉濃度偏差；當所測量的煤粉濃度偏差大於設定濃度偏差時，綜合考慮各臺磨煤機風、粉分布的全局性變化，從煤粉濃度偏差最大的位置開始，調節煤粉濃度偏差最大的煤粉管道對應的煤粉流量控制閥，直到煤粉濃度偏差在設定濃度偏差內，煤粉濃度熱態調平結束；(7)在機組熱態環境下，通過飛灰含碳量在線監測系統實時測量飛灰含碳量。依據飛灰含碳量變化曲線，調節風和煤粉量的配比，達到優化的風煤比。設定風速偏差為
，其中，Q為一次風速均值。設定濃度偏差為
，其中，M為煤粉濃度均值。本發明在煤粉管道改造和在線監測風、粉、灰等重要參數的基礎上，動態調平風、 粉分布，實現各臺磨煤機的全局性調平。並且調平過程把冷態調平和熱態調平相結合，相較以往熱力試驗的冷態調整，大大提聞了調整的精度和靈活性。風、粉精準調平系統中，煤粉控制閥採用硬接線實現通信，閥門為電磁閥。煤粉流速、濃度在線精確測量系統採用ModBusTCP實現通信，風速、濃度測量準確，能夠配合實時監測系統的其他參數實現綜合分析。對於六臺磨煤機、每臺磨煤機五個煤粉管的機組為例，具體配置如下6套一分二煤粉分散器，磨煤機的某三個管道配置一套；6套一分三煤粉分散器，磨煤機的另外兩個管道配置一套；12套煤粉控制閥門，每個分散器配置一套30套煤粉流速、濃度在線精確測量系統，每個煤粉管直管段配置一套。一臺接口機，用於在線監測數據接收；一臺發布伺服器，可以與燃燒優化其他功能數據共用，用於統計和發布煤粉管道風粉調平用戶顯示界面。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法，其特徵是該方法包括以下步驟 步驟I:在機組冷態環境下，測量煤粉管道中的一次風速偏差，當一次風速偏差大於設定風速偏差時，調整機組冷態環境下一次風速偏差，使其不大於設定風速偏差； 步驟2 :在機組熱態環境下，測量煤粉管道中的一次風速偏差，當一次風速偏差大於設定風速偏差時，調整機組熱態環境下一次風速偏差，使其不大於設定風速偏差； 步驟3 :測量煤粉管道中的煤粉濃度偏差；當所測量的煤粉濃度偏差大於設定濃度偏差時，將煤粉濃度偏差調整至設定濃度偏差內； 步驟4 :在機組熱態環境下，實時測量飛灰含碳量；依據飛灰含碳量變化曲線，調節風和煤粉量的配比，達到優化的風煤比。
2.根據權利要求I所述的一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法，其特徵是所述設定風速偏差為[O. 95Q, I. 05Q]，其中，Q為一次風速均值。
3.根據權利要求I所述的一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法，其特徵是所述設定濃度偏差為[O. 9M, I. 1M]，其中，M為煤粉濃度均值。
全文摘要
本發明公開了鍋爐燃燒優化調節技術領域中的一種基於煤粉分布在線測量的風粉動態調平方法。本發明在傳統磨煤機煤粉管道上安裝了可調縮孔、煤粉流量在線監測系統、飛灰在線測量系統、煤粉分散器和煤粉控制閥；對一次風速、煤粉濃度和飛灰含碳量進行了調節。本發明依靠物理方式改變煤粉流動分配，並依據在線檢測系統獲得煤粉流動參數，通過可調縮孔和煤粉控制閥精細調整，實現了風、粉分配平衡，為鍋爐燃燒優化技術的深入進行提供良好的前提條件。
文檔編號F23N1/02GK102661613SQ201210144920
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者吉雲, 廖路, 張文琴, 楊立賓, 王繼明, 祝敬偉, 黃振江 申請人:北京華電天仁電力控制技術有限公司