專利名稱：一種原煤倉內(nèi)多煤種分層界面監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火力發(fā)電廠的生產(chǎn)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及火力發(fā)電廠中原煤倉內(nèi)多煤種摻燒時的煤種分層界面監(jiān)測的方法。
背景技術(shù)：
我國是以煤炭為主要能源的國家，煤炭資源在我國一次能源構(gòu)成中占據(jù)重要的地 位。我國以煤為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)不會有根本性的變化，因 此，在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，仍將以火力發(fā)電為主。然而由于火力發(fā)電廠受到我國煤炭資源 有限，分布不均，煤炭洗選率低，價格上漲，企業(yè)運(yùn)輸壓力增大，煤炭市場供應(yīng)形勢以及國家 有關(guān)對鍋爐等燃燒設(shè)備盡量燃用劣質(zhì)煤的政策等多種因素的影響，電廠不可能燃用單一煤 種，而不得不燃用混煤。火電廠鍋爐是按照設(shè)計煤種進(jìn)行設(shè)計的，當(dāng)燃用非設(shè)計煤種時，會對鍋爐的運(yùn)行 產(chǎn)生影響，因此根據(jù)煤種煤質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)對保障運(yùn)行安全具有重要意義。然而當(dāng)存在多 種煤種的情況下，難以直觀界定原煤倉當(dāng)前煤種分布情況，致使在運(yùn)行過程中無法對給煤 機(jī)、磨煤機(jī)做出相應(yīng)的調(diào)整和操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種原煤倉內(nèi)多煤種分層界面監(jiān)測方法，該方法可以顯示 出原煤倉當(dāng)前煤種的分層，以及當(dāng)前正在燃燒的煤種情況，以便運(yùn)行操作進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明提供的一種原煤倉內(nèi)多煤種界面分層的監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包 括下述步驟第1步按照煤的質(zhì)量煤位對應(yīng)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，從而獲得煤的質(zhì)量煤 位對應(yīng)曲線；第2步當(dāng)皮帶輸煤機(jī)上煤時，根據(jù)第1步中的質(zhì)量煤位對應(yīng)曲線獲取出原煤倉當(dāng) 前的煤的質(zhì)量M,以及原煤倉中上煤之前煤的質(zhì)量M，，計算得到新加入煤的質(zhì)量為M-M’ ；判 斷上煤的煤種和原煤倉當(dāng)前最上層煤種是否一致，如果相同，則原煤倉當(dāng)前最上層煤種的 質(zhì)量加上M-M’ ；不同則添加新的煤層，煤種為上煤煤種，煤量為M-M’ ；第3步在給煤機(jī)實(shí)時運(yùn)行過程中，每隔一個預(yù)先設(shè)定的時間間隔，在該時間間隔 內(nèi)，對給煤機(jī)的出力進(jìn)行積分，并認(rèn)為此積分值即為在這段時間中的磨煤機(jī)給煤量，記為W， 記原煤倉當(dāng)前最下層煤種的剩余質(zhì)量為W1，判斷W彡W1是否成立，如果是，則最下層已經(jīng)燒 盡，并令W2 = W2-(W-W1)，W2為原煤倉當(dāng)前倒數(shù)第二層的質(zhì)量；否則，令W1 = W1-W ；第4步當(dāng)W1小于預(yù)先設(shè)定的質(zhì)量閾值時，計算出當(dāng)前所磨煤種的水分，并計算其 與原煤倉當(dāng)前最下層煤種水分的差值，如果差值的絕對值大于預(yù)先設(shè)定的水分閾值，則認(rèn) 為煤種已經(jīng)發(fā)生更變，從而對煤倉中的煤種分層情況進(jìn)行修正令ι = 0，其他各層均下移 一層；第5步循環(huán)執(zhí)行第2步至第4步，直至機(jī)組停機(jī)。
本發(fā)明用于監(jiān)控火力發(fā)電站在燃用混煤的時候原煤倉中當(dāng)前正在燃燒的煤種，是 一種簡便易行、準(zhǔn)確有效的方法。它無需安裝復(fù)雜的在線煤質(zhì)分析儀器，而通過對從進(jìn)入、 離開原煤倉的煤種煤質(zhì)參數(shù)和煤量情況進(jìn)行跟蹤和計算，來得到原煤倉中多煤種實(shí)時的分 層界面位置情況，從而預(yù)測煤種的更換，為操作人員提供運(yùn)行調(diào)節(jié)提供預(yù)警提示。采用本發(fā)明，可以避免因?yàn)樵谠簜}中燃用多種燃煤時，由于無法知道當(dāng)前燃燒 的煤種，而不能及時對磨煤機(jī)，給煤機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明可以使操作人員對原煤倉中 的狀態(tài)有直觀的、準(zhǔn)確的了解，從而調(diào)整運(yùn)行方式，提高經(jīng)濟(jì)效益，并且降低安全事故的發(fā) 生的概率。


圖1為原煤倉結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為原煤倉中煤量高度與質(zhì)量曲線圖。
具體實(shí)施例方式火電廠生產(chǎn)流程如下由車船進(jìn)入電廠的煤存放于煤場，然后由皮帶輸煤機(jī)送入鍋爐房內(nèi)的原煤倉，由原煤倉落入給煤機(jī)，再進(jìn)入磨煤機(jī)，在其中研制成煤粉，同時送入熱 空氣來干燥和輸送煤粉，經(jīng)過分離等操作，最終由輸粉管進(jìn)入鍋爐爐膛內(nèi)燃燒。以下對在文中出現(xiàn)的特定稱謂煤種不同種類的燃煤，例如神華煤；煤質(zhì)燃煤的固有屬性，例如低位發(fā)熱量、灰分、水分都是煤質(zhì)的參數(shù)；煤的質(zhì)量文中特指重量；煤位指燃煤在原煤倉中上下兩端之間的距離，特指高度，單位為米；給煤機(jī)出力給煤機(jī)輸出燃煤的質(zhì)量流量，一般單位為噸/小時。本發(fā)明需要對原煤倉中的煤位高度、給煤機(jī)出力信號獲取，目前有多種方式可以 獲取，一般來說火電廠集中控制系統(tǒng)會通過測量的方式得到它們的實(shí)時情況。本發(fā)明由已經(jīng)由實(shí)際試驗(yàn)所得出的原煤倉的高度與原煤倉中煤的質(zhì)量對應(yīng)關(guān)系， 將煤位高度和煤的質(zhì)量的進(jìn)行轉(zhuǎn)化。對原煤倉上煤時，根據(jù)已經(jīng)安排好原煤倉將要加入的 煤種情況，和原煤倉現(xiàn)有的煤種情況，判斷新加入煤種與原煤倉最上層煤種是否相同。將給 煤機(jī)的出力對時間進(jìn)行積分，既是從原煤倉中消耗掉的煤的質(zhì)量，從而可以實(shí)時的計算出 原煤倉最下層煤種的質(zhì)量變化和總的質(zhì)量變化，并由此計算出最上層新加入燃煤的質(zhì)量； 以及實(shí)時的顯示出原煤倉中各層的煤質(zhì)信息。這樣就界定了煤倉中不同煤種的分布和質(zhì)量 情況。本發(fā)明提供的一種原煤倉內(nèi)多煤種界面分層的監(jiān)測方法，其步驟為第1步按照煤的質(zhì)量煤位對應(yīng)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，從而獲得煤的質(zhì)量煤 位對應(yīng)曲線；質(zhì)量煤位對應(yīng)表格可以采用下述方法得到通過現(xiàn)場試驗(yàn)的方式，將燃煤從原煤 倉中由滿倉消耗到空倉全過程的剩余質(zhì)量和煤位高度的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行記錄，制成表；第2步當(dāng)皮帶輸煤機(jī)上煤時，根據(jù)第1步中的煤的質(zhì)量煤位對應(yīng)曲線關(guān)系計算出 原煤倉當(dāng)前的煤的質(zhì)量M,由原煤倉中上煤之前煤的質(zhì)量為M，，則新加入煤的質(zhì)量為M-M’，判斷上煤的煤種和當(dāng)前原煤倉最上層煤種是否一致，如果相同，則原煤倉最上層煤種的質(zhì) 量加上M-M’ ；不同則添加新的煤層，煤種為上煤煤種，煤量為M-M’ ；第3步在給煤機(jī)實(shí)時運(yùn)行過程中，每隔一小段時間間隔(范圍由ls-lOs，如取 5s)，就對給煤機(jī)的出力對這段時間的積分，并認(rèn)為此積分值即為在這段時間中的磨煤機(jī)給 煤量，記為W，并用這個值與原煤倉當(dāng)前最下層煤種的剩余質(zhì)量W1進(jìn)行比較，如果給煤量W 大于等于最下層煤種的剩余質(zhì)量，則最下層已經(jīng)燒盡，并從倒數(shù)第二層的質(zhì)量W2中減掉不 足的質(zhì)量，即為W-W1 ；如果給煤量小于最下層煤的剩余質(zhì)量 ，則最下層燃煤的質(zhì)量扣除給煤 量(即W)；第4步當(dāng)最下層煤種的剩余質(zhì)量M1小于質(zhì)量閾值時(范圍為20噸到100噸，取 50噸時)，通過磨煤機(jī)風(fēng)粉熱平衡公式，計算出當(dāng)前所磨煤種的水分，并與當(dāng)前最下層煤種 水分做差進(jìn)行比較，如果差值的絕對值大于水分閾值(水分閾值一般可設(shè)定的5% )，則認(rèn) 為煤種已經(jīng)發(fā)生更變，從而對煤倉中的煤種分層情況進(jìn)行修正將原來的最下層M1修正為 零，其他各層均下移一層，例如原來的倒數(shù)第二層變?yōu)樽钕聦?，倒?shù)第三層(如果存在)變 為倒數(shù)第二層等；第5步循環(huán)執(zhí)行第2步至第4步，直至火力發(fā)電機(jī)組停機(jī)。實(shí)例(1)分別在原煤倉的給煤機(jī)出力以及煤位高度上加入測點(diǎn)，以實(shí)時測量給煤機(jī)的 實(shí)時出力P，和煤位高度H情況；(2)在進(jìn)行監(jiān)測之前，將原煤倉不同高度Hi (i = 1,2,3...)與剩余質(zhì)量MiG = 1， 2,3...)對應(yīng)起來，建立一張煤的質(zhì)量煤位對應(yīng)表。如下表(單位高度米，質(zhì)量噸) 通過對質(zhì)量煤位對應(yīng)表進(jìn)行曲線擬合，可以將不同的煤位與煤的質(zhì)量進(jìn)行相互轉(zhuǎn) 換。由圖1可知，原煤倉是由上半部分的柱體和下半部分的圓臺體組成的。這樣，以兩 個形狀的交接面為界限(高度約為9. 7米)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分段的擬合上半段由于是柱體，故 可以使用線性擬合；而下半段由于是圓臺，高度與體積不是線性關(guān)系，故采用非線性擬合。 (見圖2，高度-質(zhì)量曲線)；(3)在皮帶輸煤機(jī)上煤時，判斷上煤的煤種與原煤倉中當(dāng)前最上層的煤種是否一 致。如果不一致，則在原煤倉中新加入一層煤，并且做為原煤倉中新的最上層，其煤種為上 煤煤種，質(zhì)量為新加入的煤的質(zhì)量；如果一致，則將原煤倉中當(dāng)前最上層煤種質(zhì)量加上新加 入的煤的質(zhì)量，作為新的最上層煤種質(zhì)量。新加入的煤的質(zhì)量ΔΜ計算方法如下由上煤前的煤位高度H和上煤后的煤位高 度H’的測量值，根據(jù)(2)中曲線擬合可以分別獲取到上煤前后的煤種質(zhì)量M，M’，若上煤同 時也給煤機(jī)也在運(yùn)行，則將給煤機(jī)的出力P對上煤的時間T段進(jìn)行積分，記為Mp，則ΔΜ = Μ， -M+Mp ；(4)在給煤機(jī)運(yùn)行時，每隔預(yù)先設(shè)定的時間間隔At(取At = 10s)，將給煤機(jī)的 出力P對時間積分，記為W，則W是這段時間內(nèi)給煤機(jī)的給煤量。記原煤倉當(dāng)前最下層煤種的剩余質(zhì)量為W1，判斷W彡W1是否成立，如果是，則最下 層已經(jīng)燒盡，并令W2 = W2-(W-W1)，W2為原煤倉當(dāng)前倒數(shù)第二層的質(zhì)量；否則，令W1 = W1-W ；(5)當(dāng)原煤倉當(dāng)前最下層煤種的剩余質(zhì)量為W1小于一個質(zhì)量閾值的時候(取質(zhì)量 閾值為50噸)，對當(dāng)前磨煤機(jī)所磨的煤進(jìn)行水分計算。計算煤種水分的計算值和實(shí)際值之 間的差值。如果此差值超過水分閾值(取水分閾值為5%)，則認(rèn)為原煤倉當(dāng)前最下層煤種 已經(jīng)發(fā)生了變化。則令W1 = O,其他各層下移；水分的計算方法可以參照下述方法一次風(fēng)的質(zhì)量流量Gf:
式中，Gain為磨煤機(jī)的風(fēng)量系數(shù)，Δ ρ為一次風(fēng)差壓，Pabs, Tabs分別為環(huán)境壓力 和溫度，Pref, Tref分別為一次風(fēng)壓力和溫度。根據(jù)磨煤機(jī)風(fēng)粉的熱平衡方程，忽略制粉系統(tǒng)漏風(fēng)、輸入功率轉(zhuǎn)化的熱量、制粉系 統(tǒng)的散熱等次要因素的影響，則熱一次風(fēng)放出的熱量為Ql = Gf (cfr X tr-cfh*th)式中，cfr、cfh分別為tr和th溫度下的熱空氣比熱，kj/kg. V，由于從70 300°C 范圍內(nèi)，cfr和cfh相差不大，可用tr和th平均溫度的熱空氣比熱cf代替，即Ql = GfXcfX (tr~th)原煤吸收的熱量包括四部分煤的干燥基吸收的熱量、煤粉中水分吸收的熱量、原 煤水分蒸發(fā)吸收的熱量、密封風(fēng)吸收的熱量，即 + Gsf χ csf {th - tl)式中，Mar、Mmf分別為原煤和煤粉水分，％ ；cr為煤的干燥基比熱，kj/kg. °C ；Gsf為密封風(fēng)流量，噸/小時；Gm給煤機(jī)出力，噸/小時；csf為密封風(fēng)的比熱，kj/kg. V。則由熱平衡Ql= Q2，同時，令
B = GmX (2491+1. 884th_4. 19tl) n BA 可得到水分計算為 (6)循環(huán)執(zhí)行步驟3到5步，由于可以實(shí)時測量出原煤倉中各層煤種的質(zhì)量，而由 (2)中曲線擬合可以獲取到各層煤種的高度，即對原煤倉進(jìn)行了實(shí)時分層監(jiān)測；本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)實(shí)施例和附圖公 開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu) 和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種原煤倉內(nèi)多煤種界面分層的監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括下述步驟第1步 按照煤的質(zhì)量煤位對應(yīng)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，從而獲得煤的質(zhì)量煤位對應(yīng)曲線；第2步 當(dāng)皮帶輸煤機(jī)上煤時，根據(jù)第1步中的質(zhì)量煤位對應(yīng)曲線獲取出原煤倉當(dāng)前的煤的質(zhì)量M，以及原煤倉中上煤之前煤的質(zhì)量M’，計算得到新加入煤的質(zhì)量為M-M’；判斷上煤的煤種和原煤倉當(dāng)前最上層煤種是否一致，如果相同，則原煤倉當(dāng)前最上層煤種的質(zhì)量加上M-M’；不同則添加新的煤層，煤種為上煤煤種，煤量為M-M’；第3步 在給煤機(jī)實(shí)時運(yùn)行過程中，每隔一個預(yù)先設(shè)定的時間間隔，在該時間間隔內(nèi)，對給煤機(jī)的出力進(jìn)行積分，并認(rèn)為此積分值即為在這段時間中的磨煤機(jī)給煤量，記為W，記原煤倉當(dāng)前最下層煤種的剩余質(zhì)量為W1，判斷W≥W1是否成立，如果是，則最下層已經(jīng)燒盡，并令W2＝W2-(W-W1)，W2為原煤倉當(dāng)前倒數(shù)第二層的質(zhì)量；否則，令W1＝W1-W；第4步 當(dāng)W1小于預(yù)先設(shè)定的質(zhì)量閾值時，計算出當(dāng)前所磨煤種的水分，并計算其與原煤倉當(dāng)前最下層煤種水分的差值，如果差值的絕對值大于預(yù)先設(shè)定的水分閾值，則認(rèn)為煤種已經(jīng)發(fā)生更變，從而對煤倉中的煤種分層情況進(jìn)行修正令W1＝0，其他各層均下移一層；第5步 循環(huán)執(zhí)行第2步至第4步，直至機(jī)組停機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原煤倉內(nèi)多煤種界面分層的監(jiān)測方法，該方法通過現(xiàn)場試驗(yàn)獲得原煤倉煤位質(zhì)量對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而通過對原煤倉中的煤位和給煤機(jī)的出力進(jìn)行監(jiān)測，通過分別計算進(jìn)入原煤倉的煤的質(zhì)量和給煤機(jī)的給煤量，并且實(shí)時進(jìn)行這一過程，從而得到原煤倉中各層煤種的質(zhì)量，煤位等信息，實(shí)現(xiàn)對原煤倉中煤種分層情況的監(jiān)測。本方法在不需要安裝復(fù)雜昂貴的在線煤質(zhì)分析儀器的前提下，實(shí)現(xiàn)了對原煤倉中煤種分層、當(dāng)前燃燒煤種的監(jiān)測，并且具備預(yù)測燃燒煤種更換的功能。
文檔編號G01N5/00GK101839496SQ20101019962
公開日2010年9月22日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者丁宏剛, 夏季, 張 成, 張洪剛, 彭鵬, 楊濤, 胡平凡, 謝江, 陳剛, 顏?zhàn)Ｃ? 高偉, 黃樹紅 申請人:華中科技大學(xué)