[发明专利]循环流化床锅炉燃烧优化与诊断方法

权利要求书

1.一种循环流化床锅炉燃烧优化与诊断方法，其特征在于：该方法建立在以下模块的基础上：

循环流化床锅炉建模辨识模块：采集、整理循环流化床锅炉系统的运行数据，建立所述运行数据之间相互制约的人工神经网络模型；

循环流化床锅炉炉效计算模块：利用现场数据，采用反平衡算法计算锅炉效率并作为重要的特征参数；

循环流化床锅炉燃烧优化调整模块：将循环流化床锅炉的数学模型、控制经验、运行数据结合起来，建立燃烧工况优化调整的判断准则并提出相应的解决方案；

循环流化床锅炉运行异常诊断模块：针对燃烧优化调整模块调整后仍得不到解决的问题，归纳相应的控制经验和调整策略，依据运行数据，建立运行异常的判断准则并提出其解决方案，以进行诊断分析；

循环流化床锅炉事故指导模块：总结事故现象及其处理策略，进行事故操作指导，对循环流化床锅炉系统运行中的常见事故工况给出应急处置方案；

本方法采集、整理循环流化床锅炉的床温、床压、负荷、效率、给煤量、石灰石给料量、一次风量、一次风压、上二次风量与风压、下二次风量与风压、氧量、引风量、排渣量、NOx、SOx运行数据，建立神经网络模型，作为优化调整和诊断的依据；利用循环流化床锅炉的设计值、运行实测值、燃料化学分析值现场数据计算锅炉效率，作为优化调整和诊断的依据；建立燃烧工况优化调整的判断准则并提出相应的解决方案，可在循环流化床锅炉偏离最优燃烧工况时进行调整优化；建立运行异常的判断准则并提出其解决方案，对优化调整后仍得不到解决的问题进行诊断分析；总结了常见的事故现象并提出其处理策略，进行事故处理指导；

循环流化床锅炉燃烧优化调整模块的所提出的判断准则和解决方案如下：

负荷调整：

当锅炉负荷增加时，先增加风量，再增加给煤量；当锅炉降低负荷时，先减少煤量，再减少风量；锅炉尾部烟气中的含氧量维持在3.5％～4％范围内，锅炉床温维持在880℃～920℃范围内；

床温调整：

步骤A11：若床温上升未达到上限报警值950℃时，采取以下三项措施：①维持总风量不变，增大一次风量，相应减少二次风量，以此增加随一次风量带走的热量，降低床层温度；②加大石灰石给料量，增加床料的吸热量、改变床料粒度分布，使床温维持在正常运行值范围内；③减少排渣量，增加床料蓄热量；

步骤A12：若床温达到上限报警值950℃，且采取步骤A11不能控制床温升高时，必须降负荷、减少给煤量、风量；

步骤A13：当锅炉床温下降没达到800℃时，维持总风量不变，减少一次风量、增加二次风量，以此减少被一次风量带走的热量，维持床温；

步骤A14：当床温下降至800℃时，要迅速降低负荷运行，减少给煤量、风量、排渣量，以此减少床温的下降速度、使床温维持在对应的负荷水平上；

步骤A15：当床温下降至650℃时，需要继续降低负荷，减少给煤量、风量，同时投入床上启动燃烧器进行助燃、维持床温在对应负荷水平上；床上启动燃烧器的投运支数和油枪的出力根据床温下降速率确定；

床压调整：

启动后，当床压上升至5.0kPa时，投入床压控制系统，根据床压设定值自动调整排渣量，以维持床压在对应负荷范围内；在锅炉带负荷过程中，当床压较低时，应在运行中逐渐积攒床料；正常运行时床层压力测量值维持在7.5kPa～8.0kPa范围内；锅炉在80％额定负荷以下运行时，负荷增加，床压随之升高；负荷大幅度降低时，需要床压随之下降，即床压必须跟随锅炉负荷的变化而变化；床压偏高时，加大排渣量；床压偏低时，减少排渣量；锅炉负荷正常波动时，维持床压不变，不改变排渣量；

风量调整：

锅炉整套启动、供风系统风机启动后，一次风量为一次总风量的50％且大于临界流化风量；

当锅炉负荷低于50％额定负荷时，启动两台一次风机中的一台，保证燃烧室内物料的流化质量，另一台一次风机处于备用；当负荷上升至50％额定负荷以上时，启动另一台一次风机，一次总风量随着锅炉负荷的增加而增加；

当锅炉负荷上升到50％额定负荷后，调节一、二次风量配比为45％∶55％，同时保证过量空气系数α＝1.2，维持密相区的燃烧份额；

当锅炉床温超过930℃并且呈现继续上升趋势时，维持总风量不变，增加一次风量，相应减少二次风量，在小范围内调节床温；

当给煤粒径偏大，阻碍物料正常流化时，需要增加一次风量；

当给煤粒径偏小时，维持总风量不变，减少一次风量，相应增加二次风量，降低烟气速度、增加燃煤在燃烧室中的停留时间；

当运行中物料流化质量恶化或者排渣口出现床料堆积时，通过脉动调节一次风量，增加物料流化时的扰动量，调整物料流化质量；

当运行中床料粒度偏大或者排渣口出现堵塞时，在维持上、下二次风总风量不变的前提下，增加下二次风量，相应减少上二次风量，增加床料在流化中的扰动能力，为排渣提供动力，同时相应维持密相区的燃烧份额，防止床层温度超温；

给煤粒度调整：

燃料破碎系统运行时，根据破碎煤种和入口粒度，调整锤击式碎煤机锤头与撞击板之间的间隙，调整滚轴筛的转速；控制碎煤机入口的粒度小于50mm，控制煤中水分小于8％；

当煤中水分超过8％时，加强对碎煤设备的维护，定期清理碎煤机内部和滚轴筛内部的杂物、滞煤；

当破碎煤种改变时，应根据煤种特性和出口粒径及分布，及时调整碎煤机的间隙和滚轴筛的转速，使煤种特性和碎煤机间隙、滚轴筛转速相匹配，控制出口粒度，使煤种出口粒径小于10mm、出口粒径分布达到设计值范围要求；

循环流化床锅炉运行异常诊断模块所提出的判断依据及其解决方案如下：

排烟温度长期偏高：

步骤B11：首先检查吹灰器运行和受热积灰，判断是，则检修吹灰器，否则转入步骤B12；

步骤B12：比较床温、炉膛出口温度、省煤器、空预器各段烟温、氧量、风量与其设计值，若偏离，采用调整上、下二次风门，同时提高二次风压，适当降低一次风量，氧量控制在3％～4％的范围内的调整策略，如存在床温偏差，则还应调整给煤机的给煤量；否则转入步骤B13；

步骤B13：若煤种挥发份高而发热量低，采用提高锅炉运行时床温床压的方案，否则转入步骤B14；

步骤B14：若燃煤粒径、排渣粒径、飞灰粒径较粗，采用根据燃料调整燃煤粒径的方案，否则转入步骤B15；

步骤B15：若床压或床温水平低于正常范围，则提高床压或床温；

飞灰含碳量长期偏高：

步骤B21：若燃煤粒径、排渣粒径、飞灰粒径偏细，或燃煤挥发份低而发热量高，则根据燃料调整燃煤粒径，提高粗煤比例，减小一次风量，提高二次风风压，含氧量控制在5％-7％范围内，否则转入步骤B22；

步骤B22：比较一、二次风量与其设计值，若偏离，或二次风压偏低，或一次风量偏高，则减小一次风量，提高二次风风压，同时氧量控制在5％-7％范围内，否则转入步骤B23；

步骤B23：若返料量低，则降低返料风量；

长期带不到满负荷：

步骤B31：若系统风量偏低，则转入步骤B311；

步骤B311：若挡板故障，检修挡板，否则转入B312；

步骤B312：若风管堵塞，疏通风管，否则转入B313；

步骤B313：若风道漏风，检修风道，否则转入B314；

步骤B314：若布风板堵，检修布风板，否则转入B315；

步骤B315：若空预器漏风，检修空预器，否则转入B316；

步骤B316：若风机出力不足，检修风机，否则转入B317；

步骤B317：若风机压力不正常，检修风机，否则转入B32；

步骤B32：若燃料粒径分布异常，或煤种发热量低且挥发份低，则加大细颗粒比例，否则转入步骤B33；

步骤B33：若床温偏高，则维持床温正常水平并提高一次风量，提高二次风压，否则转入步骤B34；

步骤B34：检查床层高度，若床压偏低，则提高锅炉床压，否则转入步骤B35；

步骤B35：检查返料状况，若返料量少，则降低返料风流量，或因返料风管堵塞造成返料不畅，则应疏通后提高返料风量；

返料压力大或床压波动大：

步骤B41：若粒径分布不合理，粗细差距大，或细颗粒比例过高，则调整入炉煤粒径在合理的范围内，加大排渣量，如仍调整不到位，还可进一步向炉内补充粒径合格的床料或砂，否则转入步骤B42；

步骤B42：若一、二次风调整不合理，或床层太高，则降低床压、一次风量，提高二次风压，加大排渣量，如仍调整不到位，还可进一步停止石灰石给料系统运行，否则转入步骤B43；

步骤B43：若返料风调整不合理，则调整返料系统，使返料通畅，加大返料输送风量，减小松动风量；

锅炉结焦：

步骤B51：若入炉煤粒径不合理，粒径过大，则调整入炉煤粒径在合理的范围内，同时加大排渣量并向炉内补充粒径合格的床料或砂，否则转入步骤B52；

步骤B52：若床温偏差过大，则调整给煤机给煤量，尽量使床温平均；否则转入步骤B53；

步骤B53：若来煤水份太大，则尽力降低来煤水份，否则转入步骤B54；

步骤B54：若返料系统返料不畅，则调整返料系统，使返料通畅，否则转入步骤B55；

步骤B55：若石灰石量太大，则可暂停石灰石给料系统运行，否则转入步骤B56；

步骤B56：若播煤风堵，入炉煤无法散开，则加大播煤风量，否则转入步骤B57；

步骤B57：若料层过高或过低，或者局部流化穿孔，则调整床压使其在合适的范围内，否则转入步骤B58；

步骤B58：若一次风量过低，则采用一次风脉动方式，短时间内迅速提高一次风量，再回至原风量，否则转入步骤B59；

步骤B59：若风帽变形、堵塞，或喷咀脱落，或炉内大块耐磨浇注脱落造成流化不畅，则检修；

事故指导模块所提出的应急处置方案如下：

水冷壁爆管，应采用以下措施：

紧急停炉，停止向锅炉上水；维持引风机运行，排除炉内蒸汽；若床温下降率超过允许值，则停用引风机；停炉后，尽快清除炉内床料；

过热器爆管，应采取以下措施：

若爆管不严重，允许运行一段时间，适当降负荷，同时准备停炉；

若爆管严重，引风机运行，床温下降速率不超过规定值，维持少量上水，保持正常水位；其余操作按正常停炉进行；

启动爆管的预防措施：

点火时注意炉内受热均匀；严格控制升温升压速度，平缓带负荷；升压过程中确保足够的工质冷却过热器及尾部受热面；升压阶段严禁关小过热器对空排气门及疏水门赶火升压；严密监视受热面各段管壁温度，及时发现异常；保持减温水装置正常投用；平时搞好化水监督，保证给水和蒸汽品质，防止管壁腐蚀结垢；

系统紧急停电，应采取以下措施：

关闭主汽阀，打开过热器对空排汽阀，避免安全阀起跳，控制蒸汽流量在2kg/s；打开省煤器疏水与集中下降管的连接管，使省煤器水补充至水冷壁；

由于炉内蓄热量较大，打开各风道挡板，以最大速率降低炉内的温度水平；

一旦外部电源恢复，给汽包上水时，若省煤器出口水温与汽包壁温差超过112℃时，停止向省煤器和汽包供水；

缺水事故时应采取以下措施：

将所有水位计指示情况相互对照，判断缺水事故的真假和缺水程度；

较严重的缺水是电器设备重大故障造成，应迅速判断请示实行紧急停炉；

不严重缺水，尚不影响运行，应手动加强给水，使水位恢复正常；

满水事故时应采取以下措施：

对照水位计的指示情况，判断满水的真假及程度；

将自动给水调节改为手动给水调节，轻微满水可手动调节，加大排污、疏水；

严重满水，调节又无效时，应立即请示紧急停炉；

运行中应严密监视汽包水位，保持给水流量和蒸汽流量匹配，防止给大幅度增减，造成水位波动；

发现给水流量和蒸汽流量相差太大时，及时汇报并进行分析处理；

排渣异常应采取以下措施：

通过控制锅炉排渣来控制锅炉的排渣量，建立并维持好冷渣器的进渣与出渣的平衡，保持选择室床压的稳定与可控。