[发明专利]确定煤泥流化床锅炉给料系统中煤泥管道输送浓度的方法

说明书

技术领域

本发明属于控制技术领域，涉及一种确定煤泥流化床锅炉给料系统中煤泥管道输送浓度的方法。该方法综合考虑煤泥管道输送过程中能耗以及煤泥锅炉燃烧过程因水分含量造成的能耗，是在建模的基础上，确定基于能耗最小化的煤泥最佳含水量。

背景技术

煤泥发电是解决煤泥、煤矸石资源化利用问题的最有效途径，要达到此目的，首先要解决低热值锅炉燃烧技术。为此国家自“六五”至“九五”历时二十余载投入了大量资金和人力，其中在低热值燃料燃烧技术及其相应的循环流化床锅炉等方面已取得了突破性的进展。循环流化床锅炉燃料适应性广，表现在不仅能烧无烟煤、烟煤、贫煤，还可以烧煤矸石和煤泥，甚至同一台锅炉可以掺烧不同的煤质的燃料。尽管煤泥燃烧技术已日趋成熟，部分煤泥电站也已经使用燃烧煤泥用于发电，并产生了很好的经济效益，但煤泥的燃用问题并没有真正得到解决，煤泥燃烧技术没能得到全面推广应用。其主要技术难题是即如何将含水量为25～35％的煤泥直接输送到煤泥电厂的锅炉中进行多点给料燃烧(一般要求距离为几百米、高度为几十米)，并能根据炉膛温度自动闭环控制洗煤泥的流量，在此过程中除保证环保要求外，还要兼顾安全可靠、经济适用等要求。

煤泥发电需要解决的一个重要问题就是燃料的输送问题，传统的做法是在距离洗煤厂较近的地方建立煤泥电厂。煤泥堆放位置距离电厂较近，便于煤泥的输送。传统的煤泥输送方式是采用皮带机进行露天输送，该方法由于其输送距离近、不环保、设备投资高、运行与维护困难而影响了煤泥发电技术的应用。新一代的煤泥输送技术采用管道泵送技术进行输送。该技术将煤泥做成浆态进行管道输送。由于煤泥的流变特性具有典型非牛顿流体的特性，为了实现远距离，一般采用压力在4Mpa以上甚至20Mpa以上的高压泵进行输送。采用这种办法，煤泥不仅可以通过管道进行输送，而且还可以输送200米以上甚至1000米左右的距离。另外，管道输送煤泥解决了煤泥露天输送过程的污染问题，是一种新型有前途的输送方式。

管道煤泥输送方法虽解决了煤泥作为燃料进行较远距离的输送问题，但是其输送过程能量耗费也相对较大。煤泥中水分含量对煤泥输送过程能耗有较大影响。煤泥含水量太低，煤泥输送过程的能耗相当巨大，需要采用压力很大的泵进行输送。一来泵的价格非常昂贵，二来运行费用很高。煤泥中含水量太高，煤泥输送过程能耗大大降低，但是过多的水分影响煤泥的发热量，过多的水分带走大量的热量导致锅炉的燃烧效率大大降低，造成巨大的能量损失。可以看出，煤泥输送过程中必然有一个最佳含水量。在该含水量情况下，煤泥的泵送能耗与锅炉燃烧热损失之和最小。

发明内容

本发明的目的就是提供一种确定煤泥流化床锅炉给料系统中煤泥管道输送浓度的方法。

本发明方法根据煤泥发热量、煤泥浓度对流化床锅炉效率的影响、以及煤泥湿法管道输送的管径和长度等特征，建立煤泥输送能耗模型、煤泥燃烧热损失模型，以及一个综合考虑煤泥泵送能耗与煤泥燃烧热损失的综合最小目标函数，通过非线性优化求解，得到该条件下煤泥的最佳输送浓度。

本发明方法的具体步骤如下：

步骤(1).建立煤泥管道输送压力损失与功耗模型；

W_sj＝Q_sΔP/Pe

ΔP＝▽P_H+ρgH