專利名稱：煤粉鍋爐火燃燃燒狀態(tài)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火力發(fā)電廠所使用的煤粉鍋爐的控制方法。
背景技術(shù)：
煤粉鍋爐的配風(fēng)(總送風(fēng)、一次風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng))直接影響爐膛內(nèi)的火燃燃燒的狀態(tài)，即火燃的形狀、垂直位置、水平位置及火燃橫切面切圓直徑的大小。為使鍋爐處于最佳的燃燒狀態(tài)，理論上要求鍋爐運(yùn)行時(shí)，火燃的形狀應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)切圓，著火點(diǎn)距離火嘴保持適當(dāng)距離，火燃燃燒中心的水平位置在爐膛的中心軸線上，垂直位置保持不變。因此，當(dāng)調(diào)整鍋爐負(fù)荷或鍋爐的運(yùn)行工況變化時(shí)，必須及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)整總送風(fēng)門和各二次風(fēng)門的開度，協(xié)調(diào)總送風(fēng)量與二次風(fēng)量之間的比例，保持最佳的火燃燃燒狀態(tài)。但是，鍋爐的配風(fēng)系統(tǒng)目前絕大部分處于手動(dòng)操作，如要調(diào)整配風(fēng)，需手動(dòng)同時(shí)調(diào)整幾十個(gè)風(fēng)門的開度，操作難度大，調(diào)整頻率高，調(diào)整過程緩慢，甚至需反復(fù)多次調(diào)整才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，如果調(diào)節(jié)不當(dāng)，還有滅火停爐的危險(xiǎn)。所以，目前95％以上電廠的司爐不進(jìn)行鍋爐二次風(fēng)的配比調(diào)節(jié)，只調(diào)節(jié)總風(fēng)量以滿足鍋爐負(fù)荷調(diào)整的需求。但僅調(diào)節(jié)總風(fēng)量會(huì)帶來如下問題(1)鍋爐的火燃橫切面中心會(huì)偏離爐膛中心軸線，導(dǎo)致鍋爐水冷壁受熱不均，嚴(yán)重時(shí)爆管。(2)隨著鍋爐負(fù)荷的調(diào)整及運(yùn)行工況的變化，爐膛內(nèi)火燃燃燒中心上、下波動(dòng)較大，對(duì)主汽溫度影響較大，主汽溫度控制困難。(3)鍋爐的火燃燃燒形狀不是標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)切圓，而是橢圓形切圓，各火嘴的著火點(diǎn)遠(yuǎn)近不等，著火點(diǎn)近的火嘴由于長(zhǎng)期過熱，經(jīng)常燒毀；著火點(diǎn)遠(yuǎn)的火嘴雖然運(yùn)行安全，但其周圍的水冷壁的換熱效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種配風(fēng)調(diào)整準(zhǔn)確、快速而且不需要人工參與的煤粉鍋爐火燃燃燒狀態(tài)控制方法，它解決了手動(dòng)調(diào)整配風(fēng)操作難度大，調(diào)整頻率高，調(diào)整過程緩慢的缺點(diǎn)。本系統(tǒng)包括總風(fēng)門1、總風(fēng)量測(cè)量裝置2、三次風(fēng)門3、制粉裝置4、制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置7、煤粉爐5和若干個(gè)二次風(fēng)門11、若干個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置12和若干個(gè)火嘴13，總風(fēng)門1的一端連通總風(fēng)量測(cè)量裝置2的一端，總風(fēng)量測(cè)量裝置2的另一端連通三次風(fēng)門3的一端和所有的二次風(fēng)門11的一端，三次風(fēng)門3的另一端連通制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置7的一端，制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置7的另一端連通制粉裝置4的一端，制粉裝置4的另一端連通煤粉爐5內(nèi)，每一個(gè)二次風(fēng)門11的另一端都連通一個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置12，每一個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置12的另一端都連通一個(gè)火嘴13的一端，每個(gè)火嘴13的另一端都連通在煤粉爐5內(nèi)，每四個(gè)火嘴13作為一層設(shè)置在煤粉爐5同一水平截面的四個(gè)角處，若干層火嘴13沿煤粉爐的高度方向排列?；鹑既紵隣顟B(tài)的控制方法如下開始，給爐內(nèi)的煙氧含量賦值為Sp101；測(cè)量爐內(nèi)的實(shí)際煙氧含量Pv，計(jì)算煙氧含量的偏差e1＝Sp-Pv102；計(jì)算二次風(fēng)總量V＝f(e1，con1)103；判別制粉裝置是否正常運(yùn)行104；如果“否”，程序跳轉(zhuǎn)到步驟105，把二次風(fēng)總量從上到下按照比例β1’∶β2’∶……βn’分配給各層火嘴；如果步驟104的結(jié)果為“是”，程序跳轉(zhuǎn)到步驟106，把二次風(fēng)總量從上到下按照比例β1∶β2∶……βn分配給各層火嘴；計(jì)算各層二次風(fēng)量給定值Pi＝βi*V 107；測(cè)量各層每個(gè)火嘴的實(shí)際二次風(fēng)量Pin’，計(jì)算每個(gè)火嘴的風(fēng)量偏差e2in＝Pi-Pin’108；計(jì)算各層每個(gè)二次風(fēng)門的開度Fmkdi＝f2(e2i，con2i)109；執(zhí)行完上述過程后返回步驟102的開始端。
本發(fā)明能夠根據(jù)運(yùn)行工藝和負(fù)荷要求，將煤粉爐的總送風(fēng)量需求實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地分配給二次風(fēng)總量需求；把二次風(fēng)總量根據(jù)制粉裝置是否運(yùn)行，分配給各層火嘴，并且控制出口風(fēng)量并跟蹤其給定值；其優(yōu)點(diǎn)是(1)提高了鍋爐運(yùn)行的安全性。未采用該技術(shù)的煤粉鍋爐，其火燃8水平截面形狀為橢圓形，火燃中心偏離爐膛垂直中心軸線，導(dǎo)致煤粉爐水冷壁5-1受熱不均，嚴(yán)重時(shí)局部水冷壁過熱甚至發(fā)生爆管，或燒毀火嘴13，導(dǎo)致滅火停爐。采用本技術(shù)后，火燃燃燒形狀為旋轉(zhuǎn)切圓，切圓均勻，在垂直的各個(gè)層面上，切圓中心位于爐膛垂直中心軸線上，因此，整個(gè)爐膛各部水冷壁受熱均勻，不會(huì)發(fā)生局部超溫現(xiàn)象；另外，各火嘴的火燃著火點(diǎn)分布均勻，距離適當(dāng)，杜絕燒毀火嘴的事故發(fā)生。(2)提高了煤粉爐的換熱效率。常規(guī)的鍋爐配風(fēng)控制只調(diào)整總送風(fēng)，不調(diào)整二次風(fēng)，火燃形狀為橢圓形。為防止水冷壁局部超溫爆管，只能減小火燃燃燒半徑，火嘴的著火點(diǎn)遠(yuǎn)，水冷壁換熱效率低。采用本技術(shù)，不用擔(dān)心水冷壁局部超溫爆管問題，可適當(dāng)擴(kuò)大火燃燃燒半徑，增加水冷壁的換熱效率，進(jìn)而提高鍋爐效率。(3)提高了主汽溫度的穩(wěn)定性。煤粉爐的主汽溫度是衡量機(jī)組運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響汽機(jī)效率和汽機(jī)安全。常規(guī)的鍋爐配風(fēng)控制因不調(diào)整二次風(fēng)的分配，制粉裝置的三次風(fēng)對(duì)爐膛內(nèi)火燃影響很大。當(dāng)制粉裝置啟動(dòng)時(shí)，三次風(fēng)進(jìn)入爐膛，火燃中心下移，出口煙氣溫度降低；當(dāng)制粉裝置停止時(shí)，三次風(fēng)消失，火燃中心上移，出口煙氣溫度升高(火燃中心直接影響鍋爐出口煙氣溫度，而鍋爐出口煙氣溫度對(duì)主汽溫度影響較大)。采用本技術(shù)后，根據(jù)制粉裝置啟停工況變化，自動(dòng)調(diào)整二次風(fēng)在垂直方向的分布，削減三次風(fēng)對(duì)爐膛內(nèi)風(fēng)量分布的影響，使火燃中心在垂直方向相對(duì)穩(wěn)定，消除了制粉裝置啟停對(duì)主汽溫度的影響。根據(jù)本發(fā)明的方法編制成計(jì)算機(jī)程序，依照該程序自動(dòng)調(diào)整、控制火燃燃燒狀態(tài)，配風(fēng)調(diào)整準(zhǔn)確、快速而且不需要人工參與，具有設(shè)計(jì)合理、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，具有較大的推廣價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖3具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式的系統(tǒng)由總風(fēng)門1、總風(fēng)量測(cè)量裝置2、三次風(fēng)門3、制粉裝置4、制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置7、煤粉爐5和若干個(gè)二次風(fēng)門11、若干個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置12和若干個(gè)火嘴13組成，總風(fēng)門1的一端連通總風(fēng)量測(cè)量裝置2的一端，總風(fēng)量測(cè)量裝置2的另一端連通三次風(fēng)門3的一端和所有的二次風(fēng)門11的一端，三次風(fēng)門3的另一端連通制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置7的一端，制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置7的另一端連通制粉裝置4的一端，制粉裝置4的另一端連通煤粉爐5內(nèi)，每一個(gè)二次風(fēng)門11的另一端都連通一個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置12，每一個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置12的另一端都連通一個(gè)火嘴13的一端，每個(gè)火嘴13的另一端都連通在煤粉爐5內(nèi)，每四個(gè)火嘴13作為一層設(shè)置在煤粉爐5同一水平截面的四個(gè)角處，若干層火嘴13沿煤粉爐的高度方向排列，火燃燃燒狀態(tài)的控制方法如下開始，給爐內(nèi)的煙氧含量賦值為Sp 101；測(cè)量爐內(nèi)的實(shí)際煙氧含量Pv，計(jì)算煙氧含量的偏差e1＝Sp-Pv 102；通過偏差e1和煙氧含量與二次風(fēng)總量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型con1，計(jì)算二次風(fēng)總量V＝f(e1，con1)103；計(jì)算結(jié)束，判別制粉裝置是否正常運(yùn)行104；如果“否”，程序跳轉(zhuǎn)到步驟105，把二次風(fēng)總量從上到下按照比例β1’∶β2’∶……βn’分配給各層火嘴；如果步驟104的結(jié)果為“是”，程序跳轉(zhuǎn)到步驟106，把二次風(fēng)總量從上到下按照比例β1∶β2∶……βn分配給各層火嘴；按照二次風(fēng)的分配比例，各層二次風(fēng)應(yīng)達(dá)到的風(fēng)量應(yīng)該為Pi，計(jì)算各層二次風(fēng)量給定值Pi＝βi*V 107；測(cè)量各層每個(gè)火嘴的實(shí)際二次風(fēng)量Pin’，計(jì)算每個(gè)火嘴的風(fēng)量偏差e2in＝Pi-Pin’108；通過二次風(fēng)量和風(fēng)門開度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型con2i及實(shí)際二次風(fēng)量與給定二次風(fēng)量的偏差e2i，計(jì)算各層每個(gè)二次風(fēng)門的開度Fmkdi＝f2(e2i，con2i)109；執(zhí)行完上述過程后返回步驟102的開始端，進(jìn)行下一輪控制；位于同一層內(nèi)的四個(gè)火嘴13的排風(fēng)方向都切向于火燃8水平截面的圓周方向，火嘴13的角度、位置以及火嘴13分布的層數(shù)和分布距離在煤粉爐5出廠時(shí)就已經(jīng)設(shè)置完畢，因此在步驟105中，二次風(fēng)總量從上到下的分配比例β1′∶β2′∶…βn′在出廠時(shí)就已經(jīng)測(cè)試并確定；步驟106中的比例β1∶β2∶…βn根據(jù)制粉裝置4在煤粉爐5內(nèi)的排風(fēng)位置和排風(fēng)量并加以測(cè)試后確定。若制粉裝置啟動(dòng)，產(chǎn)生三次風(fēng)，則爐膛上部風(fēng)量增加，這時(shí)可適當(dāng)減少爐膛上部二次風(fēng)量，抵消三次風(fēng)量增加引起的爐膛上部配風(fēng)量的變化，使鍋爐配風(fēng)在制粉裝置啟動(dòng)前后保持相對(duì)穩(wěn)定。本實(shí)施方式中，若制粉裝置停止，三次風(fēng)消失，則爐膛上部風(fēng)量減少，這時(shí)可適當(dāng)增加爐膛上部二次風(fēng)量，補(bǔ)償三次風(fēng)量消失引起的爐膛上部配風(fēng)量的變化，使鍋爐配風(fēng)在制粉裝置停止前后保持相對(duì)穩(wěn)定。若鍋爐負(fù)荷增加或減少，引起總二次風(fēng)量需求變化，將此需求變化按某一比例(該比例根據(jù)鍋爐出廠設(shè)定)分配給各層二次風(fēng)量的給定值。該方法可有效保證爐膛火燃中心垂直方向相對(duì)穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定主汽溫度的作用。將各層二次風(fēng)量的給定值平均分配給同層內(nèi)各角二次風(fēng)門出口風(fēng)量的給定值。該方法可有效控制爐膛火燃燃燒中心在各個(gè)水平層面上處于爐膛中心軸線上，進(jìn)而達(dá)到爐膛火燃切圓均勻，水冷壁受熱均勻。上述的二次風(fēng)為含氧的空氣，在進(jìn)入煤粉爐前經(jīng)過空氣預(yù)熱器的升溫處理，一次風(fēng)為攜帶煤粉的空氣。煤粉爐6內(nèi)測(cè)量煙氧含量的裝置是氧化鎬測(cè)量?jī)x，煙氧含量指鍋爐爐膛出口處的煙氣中氧氣占煙氣的百分比。
權(quán)利要求
1.煤粉鍋爐火燃燃燒狀態(tài)控制方法，本系統(tǒng)包括總風(fēng)門(1)、總風(fēng)量測(cè)量裝置(2)、三次風(fēng)門(3)、制粉裝置(4)、制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置(7)、煤粉爐(5)和若干個(gè)二次風(fēng)門(11)、若干個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置(12)和若干個(gè)火嘴(13)，總風(fēng)門(1)的一端連通總風(fēng)量測(cè)量裝置(2)的一端，總風(fēng)量測(cè)量裝置(2)的另一端連通三次風(fēng)門(3)的一端和所有的二次風(fēng)門(11)的一端，三次風(fēng)門(3)的另一端連通制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置(7)的一端，制粉風(fēng)壓測(cè)量裝置(7)的另一端連通制粉裝置(4)的一端，制粉裝置(4)的另一端連通煤粉爐(5)內(nèi)，每一個(gè)二次風(fēng)門(11)的另一端都連通一個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置(12)，每一個(gè)風(fēng)量測(cè)量裝置(12)的另一端都連通一個(gè)火嘴(13)的一端，每個(gè)火嘴(13)的另一端都連通在煤粉爐(5)內(nèi)，每四個(gè)火嘴(13)作為一層設(shè)置在煤粉爐(5)同一水平截面的四個(gè)角處，若干層火嘴(13)沿煤粉爐的高度方向排列，其特征在于火燃燃燒狀態(tài)的控制方法如下開始，給爐內(nèi)的煙氧含量賦值為Sp(101)；測(cè)量爐內(nèi)的實(shí)際煙氧含量Pv，計(jì)算煙氧含量的偏差e1＝Sp-Pv(102)；計(jì)算二次風(fēng)總量V＝f(e1，conl)(103)；判別制粉裝置是否正常運(yùn)行(104)；如果“否”，程序跳轉(zhuǎn)到步驟105，把二次風(fēng)總量從上到下按照比例β1’∶β2’∶……βn’分配給各層火嘴；如果步驟104的結(jié)果為“是”，程序跳轉(zhuǎn)到步驟106，把二次風(fēng)總量從上到下按照比例β1∶β2∶……βn分配給各層火嘴；計(jì)算各層二次風(fēng)量給定值Pi＝βi*V(107)；然后，測(cè)量各層每個(gè)火嘴的實(shí)際二次風(fēng)量Pin’，計(jì)算每個(gè)火嘴的風(fēng)量偏差e2in＝Pi-Pin’(108)；計(jì)算各層每個(gè)二次風(fēng)門的開度Fmkdi＝f2(e2i，con2i)(109)；執(zhí)行完上述過程后返回步驟102的開始端。
全文摘要
本發(fā)明公開一種火力發(fā)電廠所使用的煤粉鍋爐火燃燃燒狀態(tài)的控制方法。煤粉鍋爐火燃燃燒狀態(tài)控制方法包括以下步驟設(shè)置鍋爐出口煙氣氧含量的給定值Sp；測(cè)量爐內(nèi)的實(shí)際煙氣氧含量Pv，計(jì)算煙氧含量實(shí)際值與給定值的偏差e
文檔編號(hào)F23N5/00GK1683832SQ20051000981
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月14日
發(fā)明者柴慶宣 申請(qǐng)人:柴慶宣