一种气力除灰系统及输灰时间优化方法与流程

本发明属于燃煤电站技术领域，涉及一种气力除灰系统及输灰时间优化方法。

背景技术：

国内燃煤电站普遍采用正压浓相气力除灰系统，该系统环节较少、简单可靠，但较多电厂除灰系统耗电率偏高，除灰系统耗电率达到0.2％以上，个别电厂甚至达到0.4％，而除灰系统耗电率的先进水平为0.1％左右。燃煤电站气力除灰系统一般均为自动化控制模式，按照既定的设置参数周而复始的运行，输灰单元的任一仓泵的如有高料位报警则优先输送。按照理想情况，待仓泵灰量达到最大时，进入输灰状态，此时灰气比较高，压缩空气利用率高，但受限于现场条件，无法对仓泵内的灰量进行有效测量，因此只能根据厂家给定值和运行经验设定输灰单元两次输灰过程的间隔时间。间隔时间是指输灰单元上一次输灰结束时到下一轮输送开始时的时间间隔。当前国内燃煤机组煤质不稳定，且负荷波动较大，因此通常为保证除灰系统安全运行，气力除灰系统各输灰单元的间隔时间通常设置裕量较大，由此使得气力除灰系统耗气量偏大，安全裕量降低，输灰耗电率偏大。

2014年国家发改委、环保部和国家能源局联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014～2020年)》在节能方面要求现役机组改造后平均供电煤耗低于310g/(kw·h)，60万千瓦及以上机组供电煤耗低于300g/(kw·h)，因此有必要对气力除灰系统各输灰单元的间隔时间进行智能优化，降低气力除灰系统耗电率，对于提高机组的经济性是有利的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种气力除灰系统及输灰时间优化方法，能够解决燃煤机组气力除灰系统各输灰单元的间隔时间设置不合理导致系统耗电率偏大和系统安全裕量降低的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种气力除灰系统，包括空压机，空压机的出口连接储气罐，储气罐通过压缩空气母管连接若干输灰管路，若干输灰管路汇合后连接至灰库；压缩空气母管和各输灰管路上均设置有电动阀和压力变送器；电动阀和压力变送器均通过plc系统与上位机相交互；上位机通过机组调峰和煤质变化，对输灰时间进行优化。

本发明进一步的改进在于：

压缩空气母管上设置电动阀和压力变送器，二者的控制端均与plc系统的控制器相交互。

每条输灰管路的前端设置均设置起始端电动阀门和起始端压力传感器，末端均设置末端电动阀门和末端压力传感器；起始端电动阀门、起始端压力传感器、末端电动阀门和末端压力传感器均与plc系统的控制器相交互。

plc系统包括plc控制器，plc控制器上连接有电源模块、报警器、显示器、电动阀门以及各个传感器，并且通过通信模块与上位机相交互。

电源模块上还连接有ups模块。

一种针对气力除灰系统的输灰时间优化方法，包括以下步骤：

步骤1：在机组稳定负荷工况对除灰系统进行优化试验，干灰生成量通过式(1)进行计算：

b'＝g't'＝f'*aar'*t'*k1(1)

其中，b'单位为kg；

记录循环时间最佳值t'及其对应的入炉煤热值为qnet,ar'、灰分为aar'、燃煤供给速率为f'；t'和f'通过优化试验确定数值大小，qnet,ar'和aar'为试验过程中试验煤种取样化验得到；

步骤2：在煤种热值发生变化后，假定煤种热值的变化都是由灰分引起的，则煤种变化后灰分通过式(2)进行计算：

其中，β含义为灰分aar每变化1个百分点时收到基低位发热量的变化值，单位为mj/kg，β通过多组煤质的化验数据拟合得到，对于确定的煤种β为常数；

步骤3：在稳定负荷工况下，锅炉热平衡通过式(3)进行计算：

f*qnet,ar*η＝f'*qnet,ar'*η'(3)

其中，f为燃料供给速率，由此得到煤种变化后热值qnet,ar；

步骤4：燃煤机组参与调峰时，在时间t内燃煤机组干灰的生成量通过式(4)进行计算：

在机组调峰和煤质变化时，干灰生成量b与b'偏差不超过5％时认为此时对应的时间t为输灰单元最佳循环时间；f为燃料供给速率，对于燃煤机组而言为磨煤机实时总给煤量；其中b单位为kg，t单位为s。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明与传统气力除灰系统运行参数设置相比，本发明提出的气力除灰系统控制参数优化方法能够减少输灰频次，降低压缩空气耗用量，降低系统运行能耗，提高系统安全裕量，减少管道、阀门磨损，达到节能、减少检修维护费用，进而提高系统可靠性。

【附图说明】

图1为本发明的气力除灰系统的结构示意图；

图2为本发明的plc系统的架构图；

图3为本发明的除灰时间优化方法的流程图；

图4为输灰单元中仓泵运行压力变化曲线示意图。

其中：1-空压机；2-储气罐；3-压缩空气母管；4-灰库；5-电动阀；6-压力变送器；7-输灰管路。

【具体实施方式】

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明气力除灰系统，包括空压机1，空压机1的出口连接储气罐2，储气罐2通过压缩空气母管3连接若干输灰管路7，若干输灰管路汇合后连接至灰库4；压缩空气母管3和各输灰管路上均设置有电动阀和压力变送器；电动阀和压力变送器均通过plc系统与上位机相交互；上位机通过机组调峰和煤质变化，对输灰时间进行优化。压缩空气母管3上设置电动阀5和压力变送器6，二者的控制端均与plc系统的控制器相交互。每条输灰管路的前端设置均设置起始端电动阀门和起始端压力传感器，末端均设置末端电动阀门和末端压力传感器；起始端电动阀门、起始端压力传感器、末端电动阀门和末端压力传感器均与plc系统的控制器相交互。

如图2所示，plc系统包括plc控制器，plc控制器上连接有电源模块、报警器、显示器、电动阀门以及各个传感器，并且通过通信模块与上位机相交互。电源模块上还连接有ups模块。

如图3所示，本发明还公开了一种针对上述气力除灰系统的输灰时间优化方法，包括以下步骤：

步骤1：在机组稳定负荷工况对除灰系统进行优化试验，干灰生成量通过式(1)进行计算：

b'＝g't'＝f'*aar'*t'*k1(1)

其中，b'单位为kg；

记录循环时间最佳值t'及其对应的入炉煤热值为qnet,ar'、灰分为aar'、燃煤供给速率为f'；t'和f'通过优化试验确定数值大小，qnet,ar'和aar'为试验过程中试验煤种取样化验得到；

步骤2：在煤种热值发生变化后，假定煤种热值的变化都是由灰分引起的，则煤种变化后灰分通过式(2)进行计算：

其中，β含义为灰分aar每变化1个百分点时收到基低位发热量的变化值，单位为mj/kg，β通过多组煤质的化验数据拟合得到，对于确定的煤种β为常数；

步骤3：在稳定负荷工况下，锅炉热平衡通过式(3)进行计算：

f*qnet,ar*η＝f'*qnet,ar'*η'(3)

其中，f为燃料供给速率，由此得到煤种变化后热值qnet,ar；

步骤4：燃煤机组参与调峰时，在时间t内燃煤机组干灰的生成量通过式(4)进行计算：

在机组调峰和煤质变化时，干灰生成量b与b'偏差不超过5％时认为此时对应的时间t为输灰单元最佳循环时间；f为燃料供给速率，对于燃煤机组而言为磨煤机实时总给煤量；其中b单位为kg，t单位为s。

本发明的原理如下：

在机组稳定负荷工况对除灰系统进行优化试验，根据试验期间对应的入炉煤热值为qnet,ar'、灰分为aar'、燃煤供给速率为f'以及循环时间最佳值t'，从而得到干灰生成量中b'，作为输灰管路单次输灰的最大输送量数值。最佳循环时间间隔t的实时计算是通过计算机实现的，并反馈给plc控制程序或者通过增加上位机控制除灰系统的运行。在机组调峰和煤质变化时，输灰单元循环时间最佳值为t是实时变化的，输灰单元单次输送的干灰量为满仓泵或近满仓泵。对于确定的输灰单元，在机组调峰和煤质变化时，不同输灰频次时的输送时间t2和仓泵运行压力p基本一致。

本发明的具体工作过程为：

在机组稳定负荷工况对除灰系统进行优化试验，根据实验期间对应的入炉煤热值为qnet,ar'、灰分为aar'、燃煤供给速率为f'以及循环时间最佳值t'，从而得到干灰生成量中b'，作为输灰管路单次输灰的最大输送量，在计算机服务器或上位机上按照图1所示的燃煤机组气力除灰系统循环时间计算方法在机组调峰和煤质变化时对气力除灰系统的最佳循环时间间隔的实时计算，从而提高压缩空气的利用效率，减少压缩空气耗用量，降低气力除灰系统运行能耗。该方法操作性极强。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。