專利名稱：一種基于煤粉分布在線測量的風(fēng)粉動態(tài)調(diào)平方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于煤粉分布在線測量的風(fēng)粉動態(tài)調(diào)平方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代大容量機(jī)組普遍應(yīng)用的直吹式制粉系統(tǒng)，各個燃燒器對應(yīng)的煤粉管道內(nèi)風(fēng)速的分布、煤粉流量的分布及均衡性對爐內(nèi)燃燒的安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性有著至關(guān)重要的影響。熱カ試驗表明，磨煤機(jī)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(yōu)化亟待解決的問題。當(dāng)前的市場上以及科研機(jī)構(gòu)的燃燒優(yōu)化技術(shù)可謂百花開放、百家爭鳴。以軟件為主要手段的燃燒優(yōu)化技術(shù)，重要的性能參數(shù)或運行參數(shù)主要從DCS中獲得，根據(jù)DCS中的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化指導(dǎo)。但是，電廠的運行參數(shù)，特別是風(fēng)、粉、灰的參數(shù)還是采用傳統(tǒng)的測量技術(shù)，測量精度受到限制。多數(shù)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(fēng)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，單純的軟件優(yōu)化技術(shù)調(diào)節(jié)能力有限，如果是機(jī)組固有的物理曲線難以改善，燃燒優(yōu)化的深度受到限制。當(dāng)前針對燃燒的優(yōu)化調(diào)整，主要集中在熱カ試驗方向，現(xiàn)場測量煤粉濃度等參數(shù)，通過調(diào)節(jié)配風(fēng)改善燃燒，這種優(yōu)化調(diào)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(zhì)量流量。一次風(fēng)速的測量采用靠背管測量，標(biāo)定復(fù)雜，測量工作量大。要完成一次燃燒優(yōu)化調(diào)整，通常需要大量的時間和人力。這種燃燒調(diào)整涉及的エ況是幾種典型エ況的優(yōu)化調(diào)整，由于缺乏風(fēng)粉管道的在線測量參數(shù)和飛灰含碳量的反饋參數(shù)，通常是在冷態(tài)條件下實現(xiàn)的優(yōu)化調(diào)整，熱態(tài)運行時又會有一定的偏差。當(dāng)前電廠的設(shè)備改造也出現(xiàn)針對煤粉分配調(diào)平的改造，但是一般情況下是安裝某種設(shè)計的物理設(shè)備，重新分配煤粉流，調(diào)整風(fēng)、粉分配。分配過程中無法考慮變煤種、變エ況等多種情況，而且由于缺乏在線調(diào)整的規(guī)則，通常也是設(shè)備改造加冷態(tài)調(diào)平技術(shù)，在熱態(tài)運行狀態(tài)是不對煤粉分配進(jìn)行操作的，也很難滿足機(jī)組狀態(tài)出現(xiàn)漂移的情況下后續(xù)調(diào)整的要求。隨著燃燒優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展和完善，増加先進(jìn)的監(jiān)測系統(tǒng)和必要的調(diào)節(jié)設(shè)備，實現(xiàn)冷態(tài)調(diào)平和熱態(tài)調(diào)平相結(jié)合，已經(jīng)是燃燒優(yōu)化深入進(jìn)行的必要條件。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景技術(shù)中提到煤粉分配不均、在線精確測量設(shè)備和煤粉調(diào)節(jié)設(shè)備等不足，本發(fā)明提出了一種基于煤粉分布在線測量的風(fēng)粉動態(tài)調(diào)平方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于煤粉分布在線測量的風(fēng)粉動態(tài)調(diào)平方法，其特征是該方法包括以下步驟
步驟1 :在機(jī)組冷態(tài)環(huán)境下，測量煤粉管道中的一次風(fēng)速偏差，當(dāng)一次風(fēng)速偏差大于設(shè)定風(fēng)速偏差時，調(diào)整機(jī)組冷態(tài)環(huán)境下一次風(fēng)速偏差，使其不大于設(shè)定風(fēng)速偏差；步驟2 :在機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下，測量煤粉管道中的一次風(fēng)速偏差，當(dāng)一次風(fēng)速偏差大于設(shè)定風(fēng)速偏差時，調(diào)整機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下一次風(fēng)速偏差，使其不大于設(shè)定風(fēng)速偏差；步驟3 :測量煤粉管道中的煤粉濃度偏差；當(dāng)所測量的煤粉濃度偏差大于設(shè)定濃度偏差時，將煤粉濃度偏差調(diào)整至設(shè)定濃度偏差內(nèi)；步驟4 :在機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下，實時測量飛灰含碳量；依據(jù)飛灰含碳量變化曲線，調(diào)節(jié)風(fēng)和煤粉量的配比，達(dá)到優(yōu)化的風(fēng)煤比。所述設(shè)定風(fēng)速偏差為
，其中，Q為一次風(fēng)速均值。所述設(shè)定濃度偏差為
，其中，M為煤粉濃度均值。本發(fā)明可以在線獲得煤粉流動參數(shù)，依靠物理方式初步改變煤粉流動分配，配合集成的調(diào)平技術(shù)，利用冷態(tài)調(diào)平和熱態(tài)調(diào)平的結(jié)合，實現(xiàn)煤粉和空氣流量的平衡，為鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的深入進(jìn)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(jī)出口的安裝；圖2為煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)；圖3為本發(fā)明流程圖。
具體實施例方式下面根據(jù)說明書附圖，結(jié)合優(yōu)選實例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說明。本

發(fā)明內(nèi)容
首先需要調(diào)研組現(xiàn)有的測量技術(shù)，補充技術(shù)先進(jìn)、測量精度高的煤粉流量在線測量系統(tǒng)，用于測量各個煤粉管道的煤粉濃度和煤粉流速；安裝先進(jìn)的飛灰含碳量在線測量設(shè)備，用于測量燃燒過程中的機(jī)械不完全燃燒損失的情況，反饋調(diào)平效果。通過煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)獲取當(dāng)前機(jī)組煤粉濃度和一次風(fēng)速的分布情況，根據(jù)煤粉管道的分布情況進(jìn)行煤粉流量平衡系統(tǒng)的設(shè)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(jī)出口的安裝。煤粉分散器和煤粉控制閥根據(jù)在線測量的煤粉濃度、一次風(fēng)速分布數(shù)據(jù)、管道數(shù)據(jù)、磨煤機(jī)的類型進(jìn)行量身定制。根據(jù)磨煤機(jī)的類型、管道數(shù)量不同，預(yù)選的調(diào)平系統(tǒng)型號也是不同的。本發(fā)明中調(diào)平系統(tǒng)采用的選型方案有以下幾種I. 一臺磨煤機(jī)帶四只煤粉管道，采用一分四型號的煤粉分散器。磨煤機(jī)出口的四個管道的風(fēng)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(jī)帶五個煤粉管道，采用分二、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(jìn)行匯總要視各個管道現(xiàn)有煤粉分配情況和現(xiàn)場位置限制而定。3. 一臺磨煤機(jī)帶6個煤粉管道，采用一分三型號煤粉分散器，每三個煤粉管風(fēng)粉混合物匯總到一個總管中，經(jīng)過煤粉分散器和控制閥門后重新劃分為三股煤粉流均勻進(jìn)入各個煤粉管。
煤粉分散器根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，要求生產(chǎn)商的結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)閥門控制葉片，精細(xì)的調(diào)節(jié)煤粉分布的平衡性。圖2為煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是靜電荷法煤粉流速、濃度在線精確測量系統(tǒng)。采用非插入式的靜電負(fù)荷檢測裝置，盤管式結(jié)構(gòu)(即是安裝在煤粉輸送管道的一截短管)，用一排嵌在短管內(nèi)表面上的環(huán)狀傳感器檢測交流電負(fù)荷。為了保證測量準(zhǔn)確性、減少干擾，特別是縮孔的擾流作用的干擾，技術(shù)安裝方案中確定，在磨煤機(jī)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(jiān)測系統(tǒng)，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(jiān)測系統(tǒng)替代一段管道，通過法蘭與原有管道連接，在機(jī)組小修期間可以完成設(shè)備安裝。、煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)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(jī)一起協(xié)作，便能精確的報告出被傳輸?shù)矫總€管道中的煤粉質(zhì)量流量，給控制每個燃燒器的風(fēng)煤比提供參考。圖3為本發(fā)明流程圖。動態(tài)的風(fēng)、煤粉調(diào)平技術(shù)首先需要選擇煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，精確在線測量煤粉濃度、煤粉流速、飛灰含碳量等重要技術(shù)參量，為調(diào)平過程提供診斷依據(jù)。其次，根據(jù)機(jī)組現(xiàn)有狀態(tài)的煤粉分布測量數(shù)據(jù)，分析當(dāng)前機(jī)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，購置并安裝設(shè)備，完成煤粉管道改造。在線監(jiān)測煤粉濃度、一次風(fēng)速、飛灰含碳量三個參數(shù)，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行動態(tài)調(diào)平。動態(tài)調(diào)平的核心是一次風(fēng)速、煤粉濃度、風(fēng)煤比的綜合調(diào)平方法，分為機(jī)組冷態(tài)調(diào)平和熱態(tài)調(diào)平，經(jīng)過逐步調(diào)整和修訂調(diào)節(jié)幅度，漸進(jìn)調(diào)平風(fēng)、粉動態(tài)分配。本發(fā)明方法包括以下步驟(I)在每個煤粉管道安裝可調(diào)縮孔，在煤粉流動下游方向可調(diào)縮孔之后的煤粉管道處安裝煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，在煤粉管道的尾部位置安裝飛灰含碳量在線監(jiān)測系統(tǒng)。可調(diào)縮孔在每個煤粉管道一段直管段，并且要避開彎頭位置。安裝后測試可調(diào)縮孔，要能夠?qū)崿F(xiàn)開度100%到0%的變化，可調(diào)縮孔的作用是調(diào)平一次風(fēng)速；煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝在一段直管段位置處，優(yōu)選安裝在煤粉管道直管段起點處開始長度達(dá)到管徑三倍的位置處，并且是位于可調(diào)縮孔上方的直管段，用于在線監(jiān)測煤粉濃度和一次風(fēng)速，獲得在線的煤粉分布。(2)通過煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)測量煤粉管道中的煤粉濃度分布偏差；( 3 )根據(jù)煤粉濃度分布偏差定制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(yōu)選安裝在磨煤機(jī)出口處的每個煤粉管道上，有效打散繩流煤粉流并且實現(xiàn)煤粉濃度分布的在線精細(xì)調(diào)節(jié)。(4)在機(jī)組冷態(tài)環(huán)境下，通過煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)測量煤粉管道中的一次風(fēng)速偏差，當(dāng)一次風(fēng)速偏差大于設(shè)定風(fēng)速偏差時，各煤粉管道中的可調(diào)縮孔由100%開度開始調(diào)整，反復(fù)調(diào)整可調(diào)縮孔，直到機(jī)組冷態(tài)環(huán)境下一次風(fēng)速偏差不大于設(shè)定風(fēng)速偏差，一次風(fēng)速冷態(tài)調(diào)平結(jié)束；(5)在機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下，通過煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)測量煤粉管道中的一次風(fēng)速偏差，當(dāng)一次風(fēng)速偏差大于設(shè)定風(fēng)速偏差時，反復(fù)微調(diào)可調(diào)縮孔，直到機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下一次風(fēng)速偏差不大于設(shè)定風(fēng)速偏差，一次風(fēng)速熱態(tài)調(diào)平結(jié)束；(6)在(5)的基礎(chǔ)上，通過煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)測量煤粉管道中的煤粉濃度偏差；當(dāng)所測量的煤粉濃度偏差大于設(shè)定濃度偏差時，綜合考慮各臺磨煤機(jī)風(fēng)、粉分布的全局性變化，從煤粉濃度偏差最大的位置開始，調(diào)節(jié)煤粉濃度偏差最大的煤粉管道對應(yīng)的煤粉流量控制閥，直到煤粉濃度偏差在設(shè)定濃度偏差內(nèi)，煤粉濃度熱態(tài)調(diào)平結(jié)束；(7)在機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下，通過飛灰含碳量在線監(jiān)測系統(tǒng)實時測量飛灰含碳量。依據(jù)飛灰含碳量變化曲線，調(diào)節(jié)風(fēng)和煤粉量的配比，達(dá)到優(yōu)化的風(fēng)煤比。設(shè)定風(fēng)速偏差為
，其中，Q為一次風(fēng)速均值。設(shè)定濃度偏差為
，其中，M為煤粉濃度均值。本發(fā)明在煤粉管道改造和在線監(jiān)測風(fēng)、粉、灰等重要參數(shù)的基礎(chǔ)上，動態(tài)調(diào)平風(fēng)、 粉分布，實現(xiàn)各臺磨煤機(jī)的全局性調(diào)平。并且調(diào)平過程把冷態(tài)調(diào)平和熱態(tài)調(diào)平相結(jié)合，相較以往熱力試驗的冷態(tài)調(diào)整，大大提聞了調(diào)整的精度和靈活性。風(fēng)、粉精準(zhǔn)調(diào)平系統(tǒng)中，煤粉控制閥采用硬接線實現(xiàn)通信，閥門為電磁閥。煤粉流速、濃度在線精確測量系統(tǒng)采用ModBusTCP實現(xiàn)通信，風(fēng)速、濃度測量準(zhǔn)確，能夠配合實時監(jiān)測系統(tǒng)的其他參數(shù)實現(xiàn)綜合分析。對于六臺磨煤機(jī)、每臺磨煤機(jī)五個煤粉管的機(jī)組為例，具體配置如下6套一分二煤粉分散器，磨煤機(jī)的某三個管道配置一套；6套一分三煤粉分散器，磨煤機(jī)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(tǒng)，每個煤粉管直管段配置一套。一臺接口機(jī)，用于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)接收；一臺發(fā)布服務(wù)器，可以與燃燒優(yōu)化其他功能數(shù)據(jù)共用，用于統(tǒng)計和發(fā)布煤粉管道風(fēng)粉調(diào)平用戶顯示界面。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于煤粉分布在線測量的風(fēng)粉動態(tài)調(diào)平方法，其特征是該方法包括以下步驟 步驟I:在機(jī)組冷態(tài)環(huán)境下，測量煤粉管道中的一次風(fēng)速偏差，當(dāng)一次風(fēng)速偏差大于設(shè)定風(fēng)速偏差時，調(diào)整機(jī)組冷態(tài)環(huán)境下一次風(fēng)速偏差，使其不大于設(shè)定風(fēng)速偏差； 步驟2 :在機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下，測量煤粉管道中的一次風(fēng)速偏差，當(dāng)一次風(fēng)速偏差大于設(shè)定風(fēng)速偏差時，調(diào)整機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下一次風(fēng)速偏差，使其不大于設(shè)定風(fēng)速偏差； 步驟3 :測量煤粉管道中的煤粉濃度偏差；當(dāng)所測量的煤粉濃度偏差大于設(shè)定濃度偏差時，將煤粉濃度偏差調(diào)整至設(shè)定濃度偏差內(nèi)； 步驟4 :在機(jī)組熱態(tài)環(huán)境下，實時測量飛灰含碳量；依據(jù)飛灰含碳量變化曲線，調(diào)節(jié)風(fēng)和煤粉量的配比，達(dá)到優(yōu)化的風(fēng)煤比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于煤粉分布在線測量的風(fēng)粉動態(tài)調(diào)平方法，其特征是所述設(shè)定風(fēng)速偏差為[O. 95Q, I. 05Q]，其中，Q為一次風(fēng)速均值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于煤粉分布在線測量的風(fēng)粉動態(tài)調(diào)平方法，其特征是所述設(shè)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(fā)明公開了鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于煤粉分布在線測量的風(fēng)粉動態(tài)調(diào)平方法。本發(fā)明在傳統(tǒng)磨煤機(jī)煤粉管道上安裝了可調(diào)縮孔、煤粉流量在線監(jiān)測系統(tǒng)、飛灰在線測量系統(tǒng)、煤粉分散器和煤粉控制閥；對一次風(fēng)速、煤粉濃度和飛灰含碳量進(jìn)行了調(diào)節(jié)。本發(fā)明依靠物理方式改變煤粉流動分配，并依據(jù)在線檢測系統(tǒng)獲得煤粉流動參數(shù)，通過可調(diào)縮孔和煤粉控制閥精細(xì)調(diào)整，實現(xiàn)了風(fēng)、粉分配平衡，為鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的深入進(jìn)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(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者吉云, 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(shù)有限公司