一種確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的方法、裝置及自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的方法、裝置及自動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于燃燒器 運(yùn)行風(fēng)量控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，大型煤粉燃燒鍋爐中的燃燒方式主要包括四角切圓燃燒和前后墻對(duì)沖燃 燒。前后墻對(duì)沖燃燒鍋爐因其在燃燒穩(wěn)定性和受熱面布置方面的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為超臨界鍋 爐采用的主要燃燒方式。在前后墻對(duì)沖燃燒方式中，旋流燃燒器布置在爐膛前墻和后墻水 冷壁上，每個(gè)燃燒器單獨(dú)組織配風(fēng)、火焰相對(duì)獨(dú)立；同一面墻上的各支燃燒器的火焰之間互 不干擾，前后墻上的燃燒器火焰尾部在爐膛中部對(duì)沖后折向向上流動(dòng)。這種燃燒方式具有 爐膛斷面上熱負(fù)荷分布較為均勻的優(yōu)點(diǎn)，但與同樣的爐膛燃盡高度下的四角切圓燃燒方式 相比，該方式的后期爐內(nèi)煙氣混合較差、煙氣行程相對(duì)較短，若燃燒用空氣不能及時(shí)給入并 與燃料充分混合，則會(huì)延遲燃料的燃燒過(guò)程并影響爐膛吸熱。
[0003] 為降低NOx排放濃度，現(xiàn)有的大型煤粉鍋爐通常采用低NOx燃燒技術(shù)，結(jié)合圖1所示， 現(xiàn)有的低NO x燃燒技術(shù)通過(guò)分離的燃盡風(fēng)，在主燃區(qū)與燃盡區(qū)之間構(gòu)建了一個(gè)還原區(qū)，利用 主燃區(qū)欠氧燃燒產(chǎn)生的還原性氣體對(duì)主燃區(qū)中燃燒生成的少量NO x進(jìn)行還原，從而進(jìn)一步 減少NOx排放量。
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)采用的解決方案主要包括:前后墻對(duì)沖燃燒型式的鍋爐 以鍋爐長(zhǎng)邊對(duì)稱中心線為界將燃盡風(fēng)分為兩組，每組設(shè)有4-5只燃盡風(fēng)噴嘴;每組燃盡風(fēng)噴 嘴射出燃盡風(fēng)中心線與同一個(gè)假想橢圓相切，且兩組橢圓的旋轉(zhuǎn)方向相反，一個(gè)為逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由于燃盡風(fēng)采用切圓燃燒方式，在爐膛出口存在煙氣旋轉(zhuǎn)殘 余，造成煙氣溫度和成分分布不均，不利于受熱面布置和煙氣脫硝。
[0005] 另外，還有一種防止對(duì)沖鍋爐結(jié)渣的燃盡風(fēng)調(diào)整結(jié)構(gòu)，其中的燃盡風(fēng)結(jié)構(gòu)為中間 直流、外部旋流結(jié)構(gòu)，六個(gè)以上的煤粉燃燒器和燃盡風(fēng)以爐膛中心為對(duì)稱面對(duì)稱且均勻的 連接在鍋爐爐膛的前墻和后墻上，根據(jù)所安裝位置的不同，位于兩側(cè)的燃盡風(fēng)為側(cè)邊燃盡 風(fēng)，位于中間的燃盡風(fēng)為中間燃盡風(fēng)，側(cè)邊燃盡風(fēng)的中間直流和外部旋流的調(diào)節(jié)板開(kāi)度均 為100%，中間燃盡風(fēng)的中間流的調(diào)節(jié)板開(kāi)度為80%，外部旋流的調(diào)節(jié)板開(kāi)度為10%。但是， 為了防止側(cè)墻結(jié)渣，人為設(shè)置了中間小兩側(cè)大的同層燃盡風(fēng)開(kāi)度，屬于經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)方法，缺乏 理論依據(jù)和按照實(shí)際情況再優(yōu)化的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有的低NOx對(duì)沖燃燒技術(shù)存在的無(wú)法根據(jù)爐墻給入的總?cè)剂狭看_ 定低NOx對(duì)沖燃燒鍋爐的燃盡風(fēng)量的問(wèn)題，進(jìn)而提出了一種確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的方法、裝 置及自動(dòng)控制系統(tǒng)，具體包括如下的技術(shù)方案：
[0007] -種確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的方法，包括：
[0008] 確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)以及每層燃盡風(fēng)箱的燃盡風(fēng)量分配 系數(shù)；
[0009] 根據(jù)燃盡風(fēng)箱所在爐墻給入的總?cè)剂狭俊⑷霠t煤質(zhì)的分析數(shù)據(jù)以及所述對(duì)沖燃燒 運(yùn)行氧量、所述主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)和所述燃盡風(fēng)量分配系數(shù)確定所述對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量。
[0010] -種確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的裝置，包括：
[0011] 運(yùn)行氧量及系數(shù)確定單元，用于確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)以 及每層燃盡風(fēng)箱的燃盡風(fēng)量分配系數(shù)；
[0012] 進(jìn)風(fēng)量確定單元，用于根據(jù)燃盡風(fēng)箱所在爐墻給入的總?cè)剂狭?、入爐煤質(zhì)的分析 數(shù)據(jù)以及所述對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、所述主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)和所述燃盡風(fēng)量分配系數(shù)確定 所述對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量。
[0013] -種對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:進(jìn)風(fēng)量檢測(cè)裝置、進(jìn)風(fēng)量控制裝置以及 確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的裝置;所述進(jìn)風(fēng)量檢測(cè)裝置設(shè)置在所述燃盡風(fēng)箱的入口處，所述進(jìn) 風(fēng)量控制裝置用于根據(jù)所述進(jìn)風(fēng)量檢測(cè)裝置檢測(cè)獲得的實(shí)際進(jìn)風(fēng)量和所述確定對(duì)沖燃燒 進(jìn)風(fēng)量的裝置中的進(jìn)風(fēng)量確定單元確定的對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量對(duì)所述燃盡風(fēng)箱的入口處的風(fēng) 量進(jìn)行控制。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)燃盡風(fēng)箱所在爐墻給入的總?cè)剂狭?、入爐煤質(zhì)的分析 數(shù)據(jù)、對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)和燃盡風(fēng)量分配系數(shù)確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量， 實(shí)現(xiàn)了在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)控制低NO x對(duì)沖燃燒過(guò)程中的進(jìn)風(fēng)量，在保證高效燃燒的同 時(shí)又能維持低水平的爐膛出口 NOx濃度。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用低似燃燒技術(shù)的鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖2以示例的方式示出了確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的方法的流程圖。
[0017]圖3以示例的方式示出了確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量的流程圖。
[0018] 圖4以示例的方式示出了確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖5以示例的方式示出了對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖6以示例的方式示出了燃盡風(fēng)箱的安裝位置示意圖。
[0021] 圖7以示例的方式示出了對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制燃盡風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng) 量的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本【具體實(shí)施方式】提出了一種確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的方法，結(jié)合圖2所示，包括：
[0023] 步驟21，確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)以及每層燃盡風(fēng)箱的燃盡 風(fēng)量分配系數(shù)。
[0024] 其中，燃盡風(fēng)量分配系數(shù)一般可在0~1的范圍內(nèi)取值，其具體數(shù)值可通過(guò)燃燒調(diào) 整試驗(yàn)確定，或者也可通過(guò)以下公式確定：
[0026]式中的表示第j層燃盡風(fēng)箱的燃盡風(fēng)量分配系數(shù)，η表示燃盡風(fēng)箱的總層數(shù)。 [0027]另外，主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)一般可在0.8~0.95的范圍內(nèi)取值，其具體數(shù)值可通過(guò) 燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定。
[0028] 可選的，若確定的對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量小于燃盡風(fēng)箱的設(shè)計(jì)最小通風(fēng)量，則可將對(duì)沖 燃燒進(jìn)風(fēng)量確定為該燃盡風(fēng)箱的設(shè)計(jì)最小通風(fēng)量。
[0029] 可選的，結(jié)合圖3所示，確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量的過(guò)程可以包括：
[0030] 步驟211，獲得預(yù)定工況點(diǎn)的脫硝入口煙氣中的CO濃度以及NOx濃度。
[0031] 其中，在鍋爐穩(wěn)定負(fù)荷的狀態(tài)下，可選取運(yùn)行氧量在1.5~7.0范圍內(nèi)設(shè)置4~10個(gè) 工況點(diǎn)。在每個(gè)工況點(diǎn)下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，獲得在脫硝系統(tǒng)的入口煙道測(cè)試脫硝入口煙氣中的 NOx濃度以及CO濃度。該NOx濃度以及CO濃度可通過(guò)MRU4000或TESTO系列煙氣分析儀檢測(cè)獲 得。
[0032]步驟212，確定當(dāng)脫硝入口煙氣中的CO濃度小于預(yù)定值時(shí)的NOx濃度的曲線斜率。 [0033]其中，曲線斜率可通過(guò)以下公式確定：
[0035]式中的j表示按照運(yùn)行氧量從小到大排列的工況點(diǎn)序號(hào)；η表示工況點(diǎn)的總數(shù);kj 表示第j個(gè)工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)煙氣中的NOx濃度隨運(yùn)行氧量變化的曲線斜率;表示第j個(gè)工況點(diǎn) 對(duì)應(yīng)煙氣中氧量;C謙示第j個(gè)工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)煙氣中的NO x濃度折算到6%含氧量下的數(shù)值。
[0036] 步驟213,根據(jù)曲線斜率達(dá)到最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行氧量值確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量。
[0037] 其中，通過(guò)確定3個(gè)穩(wěn)定負(fù)荷下的對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量，即可獲得該對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧 量與鍋爐負(fù)荷之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量。
[0038] 步驟22,根據(jù)燃盡風(fēng)箱所在爐墻給入的總?cè)剂狭?、入爐煤質(zhì)的分析數(shù)據(jù)以及對(duì)沖 燃燒運(yùn)行氧量、主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)和燃盡風(fēng)量分配系數(shù)確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量。
[0039] 其中，入爐煤質(zhì)的分析數(shù)據(jù)可以包括:入爐煤質(zhì)的收到基碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、收到基 硫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、收到基氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和收到基氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0040] 可選的，該對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量可通過(guò)以下公式確定：
[0042] 式中的表示第i號(hào)爐墻的第j層燃盡風(fēng)箱的對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量，Xj表示第j層燃盡 風(fēng)箱的燃盡風(fēng)量分配系數(shù)，O2表示對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量，α。表示過(guò)量空氣系數(shù)，C表示入爐煤質(zhì) 的收到基碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，S表示入爐煤質(zhì)的收到基硫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，H表示入爐煤質(zhì)的收 到基氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，〇表示入爐煤質(zhì)的收到基氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，M 1表示燃盡風(fēng)箱所在第i 個(gè)爐墻給入的總?cè)剂狭俊?br>[0043] 采用本【具體實(shí)施方式】提供技術(shù)方案，通過(guò)燃盡風(fēng)箱所在爐墻給入的總?cè)剂狭?、?爐煤質(zhì)的分析數(shù)據(jù)、對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)和燃盡風(fēng)量分配系數(shù)確定對(duì) 沖燃燒進(jìn)風(fēng)量，在保證高效燃燒的同時(shí)又能維持低水平的爐膛出口 NOx濃度。
[0044] 本【具體實(shí)施方式】還提出了一種確定對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量的裝置，結(jié)合圖4所示，包括：
[0045] 運(yùn)行氧量及系數(shù)確定單元41，用于確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù) 以及每層燃盡風(fēng)箱的燃盡風(fēng)量分配系數(shù)；
[0046] 進(jìn)風(fēng)量確定單元42,用于根據(jù)燃盡風(fēng)箱所在爐墻給入的總?cè)剂狭?、入爐煤質(zhì)的分 析數(shù)據(jù)以及所述對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、所述主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)和所述燃盡風(fēng)量分配系數(shù)確 定所述對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量。
[0047] 其中，運(yùn)行氧量及系數(shù)確定單元41可通過(guò)燃盡風(fēng)箱的總層數(shù)確定每層燃盡風(fēng)箱的 燃盡風(fēng)量分配系數(shù)，以及根據(jù)當(dāng)脫硝入口煙氣中的CO濃度小于預(yù)定值時(shí)的NO x濃度的曲線 斜率確定對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量。進(jìn)風(fēng)量確定單元42可根據(jù)燃盡風(fēng)箱所在爐墻給入的總?cè)剂?量、入爐煤質(zhì)的分析數(shù)據(jù)、對(duì)沖燃燒運(yùn)行氧量、主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)和燃盡風(fēng)量分配系數(shù)計(jì) 算獲得對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量。若確定的對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量小于燃盡風(fēng)箱的設(shè)計(jì)最小通風(fēng)量，則可 將對(duì)沖燃燒進(jìn)風(fēng)量確定為該