[发明专利]煤粉锅炉数字化燃烧控制和优化方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及大型燃煤电厂煤粉锅炉，具体涉及煤粉锅炉数字化燃烧控制和优化方法及系统。 

背景技术

煤粉锅炉数字化燃烧控制和优化是实现火电厂节能减排的重要技术途径。对于大型煤粉锅炉，运行中煤粉燃料的分配是否均匀，一、二次配风是否合理，将直接影响到机组运行的经济性、安全性和环保水平。由于锅炉炉内煤粉燃烧过程的复杂性,运行人员只能根据自己长期积累的运行经验进行燃烧调整。 

如今，国内大型火电发电机组一般都配有DCS（Distributed Control System，分布式控制系统），DCS虽提高了锅炉运行的自动化水平,但缺少对锅炉燃烧运行配风、配煤方式的优化。主要体现在： 

（1）煤粉锅炉每台磨煤机通常都配有4～8只煤粉燃烧器，由于煤粉锅炉在运行过程中，每只煤粉燃烧器输入的煤粉质量流量可能会发生改变而不尽相同，因此，需要实时调节每只煤粉燃烧器的煤粉质量流量，并保证每台磨煤机各煤粉燃烧器之间的偏差不超过±10%，这就是煤粉分配调平。然而，由于没有仪器可以直接在线测量煤粉质量流量，因此，目前通常的作法是：在冷态工况下以空气代替煤粉进行分配调平的标定，然后以可调缩孔挡板的调整空气流速，这种分配调平方式可能会导致相当高的分配偏差，最高可达±30～±50%，不但影响锅炉的安全运行，也不利于降低煤耗以及污染物的排放。 

（2）现有的二次风控制是根据锅炉尾部烟气中的含氧量作为反馈量进 行控制，没有针对每个煤粉燃烧器的空燃比或过量空气系数进行精确调整。因此造成煤粉燃烧达不到最佳效果，效率较低，进而影响煤粉锅炉的安全性、经济性和环保性。 

由此可见，对现有煤粉锅炉的燃烧优化控制方法进行改进，以进一步提高煤粉燃烧的效率，使煤粉锅炉可靠、安全、经济地运行，是目前燃煤发电行业的当务之急。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有煤粉锅炉的燃烧优化控制方式无法进一步提高煤粉燃烧的效率及降低氮氧化物排放浓度的问题。 

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种煤粉锅炉数字化燃烧优化控制方法，包括以下步骤： 

步骤10：实时调整各煤粉输送管T_ji的煤粉流速V_ji和煤粉浓度C_ji，使得各煤粉输送管T_ji的煤粉流速V_ji偏差小于±5%，使各煤粉输送管T_ji内的煤粉质量流量Q_ji偏差小于±10%，其中，每根煤粉输送管T_ji的煤粉质量流量Q_ji=粉煤浓度C_ji×煤粉流速V_ji×煤粉输送管横截面积S_ji，j＝1～m，m为每台磨煤机的煤粉燃烧器个数，i=1～n，n为每台锅炉的磨煤机数量； 

步骤20：根据每只煤粉燃烧器当前二次风量A2_ji、煤粉输入量Q_ji和一次风的空气含量A1_ji，调整相应煤粉燃烧器的二次风调节门，使各煤粉燃烧器之间的空燃比偏差小于±10%；根据飞灰含碳量、尾部烟气中的氧量和一氧化碳浓度变化趋势调整每根煤粉输送管的煤粉流速V_ji、煤粉浓度C_ji和每个燃烧器的二次风量，使各燃烧器的空燃比达到最佳值。 

在上述方法中，在步骤10中，通过设置在煤粉输送管T_ji上、下游的第一、第二传感器得到所述煤粉流速V_ji，具体步骤如下： 

步骤11、通过所述第一、第二传感器分别得到煤粉在流动过程中由静电产生的第一、第二随机信号； 

步骤12、采用交叉相关计算方法得到所述第一、第二随机信号之间的时差T_ji； 

步骤13、根据V_ji=L_ji/T_ji得到所述煤粉流速V_ji，其中：L_ji为相应煤粉输送管上第一、第二传感器之间的距离。 

在上述方法中，根据每一根所述煤粉输送管T_ji的煤粉流速V_ji实时调整其上安装的节流阀的开度，使各煤粉输送管T_ji之间的煤粉流速V_ji偏差小于±5%。