[发明专利]一种电站锅炉煤燃烧全过程在线监测系统

说明书

技术领域

本发明属于锅炉燃烧优化与燃烧诊断领域，具体涉及一种电站锅炉煤燃烧全过程在线监测系统。

背景技术

目前，我国绝大部分电厂都存在实际燃烧煤种偏离设计煤种的情况，出于煤碳资源紧张或价格原因，就近掺烧小煤窑，来什么煤烧什么煤，煤种变化太大，当前电厂的煤质分析和燃烧后飞灰含碳量化验结果至少要推迟一天才知道，锅炉燃烧系统未能做到实时运行状况监测，运行人员只能凭经验操作，造成电站锅炉中的煤粉燃烧过程处于“黑匣子”状态，由此造成实际锅炉燃烧效率明显下降，单位煤耗急剧上升。更为严重的是，许多运煤单位为了利益，还往煤中掺上粉碎后的石头，造成灰分大幅度增加，热值降低，着火困难，导致许多电厂事故频繁发生。

由于锅炉炉膛高度、受热面积、炉内截面热负荷、容积热负荷、燃烧器结构尺寸等均是按设计煤质和校核煤质特性来设计。当电厂实际燃用煤种发生变化，唯一能做得就是通过实时的调整来适应这种非常规的变化，因此，而如何定量地为运行人员调整燃烧提供科学依据，这是一个长期未解决的难题。为此，国内外从事煤粉燃烧的科技工作者开发了许多燃烧优化控制系统。

国外燃烧优化控制系统的主要开发重点在设备的测量精度以及人工智能的开发与利用，包括采用模糊控制、神经网络算法寻优，并致力于专家系统的建立，但都没有考虑到中国电站锅炉燃烧煤种复杂多变的实际情况，这是国外燃烧优化在线控制系统无法适合国内电厂煤燃烧的症结所在。

我国研究电站锅炉燃烧优化技术的企业、工程公司单纯从市场角度出发，重点开发影响锅炉燃烧参数的测量监测仪表如中电南京大陆科技股份有限公司生产的飞灰含碳量检测装置、煤质成分在线监测系统、煤粉浓度在线检测装置等；西安热工研究院生产的锅炉风粉在线监测系统等。高校、科研院所侧重于从理论角度出发，重点研究新的控制技术在电站锅炉燃烧优化上的应用。虽然现在企业和研究单位的研究内容在不断的渗透、借鉴，但仍然没有形成两种研究的良好结合，并在电厂实际的控制中得到应用。

以下是本发明检索到的与本发明相关的专利：专利CN1541315A提出用推理传感器进行燃烧优化，用传感器来测量在锅炉烟道中氧气浓度，进而计算空气量，调节空燃比，减少NOx的生成。

专利CN101078526A提出了基于红外辐射能信号的燃烧优化方法，通过近红外辐射能传感器获取炉内辐射能强度信息，并通过人工神经网络优化辐射能偏差值，改善给煤逻辑。

专利CN1453669A提出利用智能算法找到飞灰含碳量和排烟组分与运行参数间的非线性关系，优化锅炉运行。

专利CN1120956C提出了一种适合与四角切圆燃烧锅炉的优化方法，通过布置多个火焰探头，获取炉膛三维温度分布，然后检测数据拟合辐射能E同机组发电负荷NE之间的关系，测试火焰中心高度、火焰断面温度中心随各层、各角燃烧器燃料量、风量分配比例变化的变化规律，优化燃料量与风量的控制。

发明内容

本发明的目的在于针对目前诸多燃烧优化控制系统均无法适应煤质频繁变化的情况，提供了一种电站锅炉煤燃烧全过程在线监测系统。该系统能在线预测入炉煤煤质，解决燃烧优化系统无法适应煤质多变的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：这种电站锅炉煤燃烧全过程在线监测系统，包括DCS系统以及从DCS系统下载运行数据的MIS系统，所述DCS系统上分别连接有炉内温度场监控子系统和飞灰含碳量监控子系统，所述MIS系统还连接有工控机；所述炉内温度场监控子系统包括有若干红外测温仪，各红外测温仪分别固定布置于锅炉炉膛看火孔外侧，红外测温仪的探头对准锅炉看火孔布置；所述飞灰含量监控子系统包括微波信号发生器、发射天线、接收天线、功率计和飞灰取样管，所述飞灰取样管设于锅炉尾部烟道，所述发射天线和接收天线分别相对设置于飞灰取样管的两侧，发射天线和接收天线还分别与功率计连接，微波信号发生器的信号输出端连接到发射天线和功率计的输入端。

上述锅炉炉膛温度测点是在沿炉膛高度方向上，于炉膛看火孔外侧布置3-5层温度测点。

上述红外测温仪的温度信号输出端通过变送器连接到DCS系统上，红外测温仪对火焰响应波长为0.3～1.5um，红外测温仪的探头距离看火孔1.5～2m。

上述红外测温仪的外壳上设有冷却装置。

上述微波信号发生器输出微波频率为4.5GHz～9.8GHz。