燃煤电厂锅炉变负荷风煤匹配控制装置的制作方法

本实用新型属于节能减排技术领域，涉及一种燃煤电厂锅炉变负荷风煤匹配控制装置与方法。

背景技术：

大型燃煤电厂多采用煤粉燃烧的方式，煤在进入炉膛内燃烧之前要经过磨煤机磨制成煤粉，通过流经磨煤机内的一次风携带送入炉膛。进入磨煤机的煤由给煤机控制，煤进入磨煤机后磨制成粉再输送出去必然有一定的时间需求，所以当给煤量发生变化时，进入炉膛的煤粉量变化的时间必然有所延迟，延迟时间一般在1分钟以上。而对于锅炉燃烧来说，煤粉和燃烧所需的风量(二次风)是需要匹配的，即煤量变化时，二次风量必需匹配变化。二次风量通过风门或风机动叶进行调整，且风的流速较高，因此风量开始调整至进入炉膛的延迟时间一般在几秒以内。因此，当锅炉进行负荷调整时，如果同时调整煤量和风量，两者进入炉膛的时间存在较大的偏差。较多电厂的控制系统一般都是同时调整给煤量和风量的，因此就存在短时间内风煤不匹配的情况，具体表现为调整给煤量后的几分钟内氧量和nox出现突然增加的波动，虽然时间不算长，但在agc负荷频繁波动的情况下，其对锅炉运行稳定性和发电经济性的影响还是不容忽略的，更为显著的是脱硝系统很难平稳控制，导致在超低排放严格控制的背景下，为了nox排放不能出现任何时间点的超标，运行人员不得不将nox平均排放浓度控制到远低于排放标准浓度以下，给空预器运行乃至机组运行带来不安全隐患。部分电厂可能已经考虑到风和煤的时间差，且在控制系统内已有所优化，但是针对具体设备特性的具体参数很难精准把握，另外，不仅需要考虑时间差，还需要考虑变化速度的差异，这就更加难以预估。

技术实现要素：

为解决背景所涉及的问题，本实用新型提供了一种燃煤电厂锅炉变负荷风煤匹配控制装置与方法。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型包括炉膛、磨煤机、给煤机、送风机、一次风粉管、温度测量装置、风速测量装置、阻力测量装置、给煤指令、送风指令；

所述的炉膛，用于风和煤粉混合燃烧的空间；

所述的磨煤机与炉膛相连接，用于将块状原煤磨制成煤粉的设备；

所述的给煤机与磨煤机相连接，用于将原煤送入磨煤机并控制给煤量的设备；

所述的送风机，用于提供煤粉燃烧所需要的空气，并控制风量的设备；

所述的一次风粉管，用于将磨煤机出来的煤粉送入炉膛的管道；

所述的温度测量装置，设置在一次风粉管内，用于测量一次风粉管内煤粉气流的温度，采用具有防磨性能的铠装热电偶或热电阻；

所述的风速测量装置，设置在一次风粉管内，用于测量一次风粉管内气流的流速，采用具有防磨防堵性能的靠背管，靠背管系数预先用标准毕托管进行标定；

所述的阻力测量装置，设置在一次风粉管内，用于测量一次风粉管内的风粉流动阻力，根据风粉流动阻力的变化来分析煤粉浓度的变化。

在一次风粉管的两个不同位置分别安装静压测点，测量两个静压测点间的静压差，即为两个测点距离内的风粉流动阻力；静压测点需要布置在气流稳定的直管段；

所述的给煤指令，为与锅炉负荷对应的磨煤机给煤量的指令c；负荷变化前的给煤指令为c0，负荷变化后的给煤指令为c1，由于给煤机动作较快，忽略动作时间，则给煤量变化的时间点为t0；

所述的送风指令，为稳定状态下与锅炉给煤量匹配的送风机的风量指令a，a＝f(c)，为已有关系曲线。

本实用新型装置的实现方法，具体如下：

首先在磨煤机没有给煤的条件下，调整多个不同的一次风量和一次风温，得到纯空气下一次风粉管流动阻力与风速、风温的关系；

然后在磨煤机给煤的条件下，连续监测一次风粉管流动阻力，同时监测一次风量、一次风温，对一次风粉管流动阻力进行修正，得到受煤粉浓度影响的一次风粉管流动阻力变化曲线，此曲线即可表征煤粉量的变化，根据曲线的走势得到煤粉量变化的开始时间点t1和变化函数f(t)；因此实际进入炉膛的煤量可表示为：

结合风量与煤量关系式a＝f(c)，即可得到风量的理想控制曲线，以此修正控制系统中二次风量的控制逻辑。

本实用新型的有益效果是：

锅炉实际应用表明，根据本实用新型得到的风量曲线进行控制系统逻辑优化后，变负荷时氧量和nox浓度得到了有效的平稳控制，说明变负荷时炉内燃烧的风和煤处于更理想的匹配状态。

本实用新型的目的就是得到锅炉在负荷变化时磨煤机出煤粉与给煤的精准时间差及其变化曲线，以此优化二次风量的控制逻辑，实现锅炉在负荷波动过程中，风煤始终协调匹配，燃烧更加平稳。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。

图1中：1、炉膛；2、磨煤机；3、给煤机；4、送风机；5、一次风粉管；6、温度测量装置；7、风速测量装置；8、阻力测量装置；9、给煤指令；10、送风指令。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种燃煤电厂锅炉变负荷风煤匹配控制装置，包括炉膛1、磨煤机2、给煤机3、送风机4、一次风粉管5、温度测量装置6、风速测量装置7、阻力测量装置8、给煤指令9、送风指令10。

所述的炉膛1，用于风和煤粉混合燃烧的空间。

所述的磨煤机2，用于将块状原煤磨制成煤粉的设备。

所述的给煤机3，用于将原煤送入磨煤机并控制给煤量的设备。

所述的送风机4，用于提供煤粉燃烧所需要的空气(风)，并控制风量的设备。

所述的一次风粉管5，用于将磨煤机出来的煤粉送入炉膛的管道。

所述的炉膛1、磨煤机2、给煤机3、送风机4、一次风粉管5，均为已有设备。

所述的温度测量装置6，用于测量一次风粉管内煤粉气流的温度，采用具有防磨性能的铠装热电偶或热电阻。

所述的风速测量装置7，用于测量一次风粉管内气流的流速，采用具有防磨防堵性能的靠背管，靠背管系数预先用标准毕托管进行标定。

所述的阻力测量装置8，用于测量一次风粉管内的风粉流动阻力，根据风粉流动阻力的变化来分析煤粉浓度的变化。在一次风粉管的两个不同位置分别安装静压测点，测量两个静压测点间的静压差，即为两个测点距离内的风粉流动阻力。静压测点需要布置在气流稳定的直管段。为了所测量的风粉流动阻力数据具有更加显著的分辨率，两个静压测点需要尽可能长的距离，且尽可能包括弯管等阻力系数较大的部件。

所述的给煤指令9，为与锅炉负荷对应的磨煤机给煤量的指令c。负荷变化前的给煤指令9为c0，负荷变化后的给煤指令9为c1，由于给煤机动作较快，忽略动作时间，则给煤量变化的时间点为t0。

所述的送风指令10，为稳定状态下与锅炉给煤量匹配的送风机的风量指令a，a＝f(c)，为已有关系曲线。

本实用新型实现锅炉变负荷时风煤匹配的方法是：

首先在磨煤机没有给煤的条件下，调整多个不同的一次风量和一次风温，得到纯空气下一次风粉管流动阻力与风速、风温的关系。然后在磨煤机给煤的条件下，连续监测一次风粉管流动阻力，同时监测一次风量、一次风温，对一次风粉管流动阻力进行修正，得到受煤粉浓度影响的一次风粉管流动阻力变化曲线，此曲线即可表征煤粉量的变化，根据曲线的走势得到煤粉量变化的开始时间点t1和变化函数f(t)。因此在给煤指令9发生变化后，实际进入炉膛1的煤量可表示为：

结合风量与煤量关系式a＝f(c)，即可得到风量指令10的理想控制曲线，以此修正控制系统中二次风量的控制逻辑。