[发明专利]用于分析燃烧系统的运行的方法和系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃烧系统，并且更具体而言，涉及用于分析燃烧系统的运行的方法和系统。

背景技术

在许多工业环境中，在固定式燃烧器(例如锅炉或燃烧炉)中燃烧烃燃料，以产生热来使诸如水的流体的温度升高。例如，水被加热而产生蒸汽，然后使用蒸汽来驱动输出电功率的涡轮发电机。这样的工业燃烧器典型地采用许多单独的燃烧装置元件的阵列来燃烧燃料。另外，可采用各种燃烧控制技术(例如过度燃烧空气、分级空气、再燃系统、选择性非催化还原系统)来增强燃烧状况以及减少氮氧化物(“NO_X”)排放。

为了使燃烧器高效地运行以及产生可接受的完全燃烧(其产生落在环境规章和设计约束所施加的限制内的副产物)，燃烧器中的所有单独的燃烧装置应当清洁地和高效地运行，并且所有燃烧修正系统应当恰当地平衡和调节。NO_X、一氧化碳(“CO”)、汞(“Hg”)和/或其它副产物(例如，未燃烧的碳或点火损失(“LOI”)数据)的排放一般被监测，以提供对环境规章的遵守以及提供可接受的系统运行。以前已经根据需要例如在整个燃烧装置阵列(被当成整体)上对来自燃烧器的总排放进行了监测，而未对各个单独的燃烧装置和/或燃烧装置内的改变的状况提供分析。

诸如飞灰中的未燃烧的碳和汞的浓度的一些排放可能难以在线监测和持续监测。在许多情况下，传统上通过抽取灰的样本以及将样本送到实验室进行分析来以周期性的或偶尔的方式测量这些排放。当发现以不能接受的高浓度产生了特定的燃烧副产物时，燃烧器被调节，以恢复期望的运行状况。但是，测量总排放或周期性地或偶尔地测量排放未提供应当改变哪些燃烧器参数和/或应当调节哪个燃烧器区的指示。

锅炉的燃烧器中的各个燃烧装置之间的空燃比可显著不同，因为燃烧装置的空气和粉煤分布在不同的燃烧装置之间可显著不同。缺乏有效的方法来充分地监测和控制煤和空气流可助长锅炉不在其最佳燃烧状况下运行。燃烧装置的煤和空气流率的差异可导致单独的燃烧装置运行状况有较大的差异，一些运行在平均锅炉空燃比的富燃料侧，而一些运行在其贫燃料侧。在富燃料侧运行的燃烧装置会产生较多的未燃烧的燃烧副产物(例如CO和LOI)，该燃烧副产物不可通过与来自贫燃料燃烧装置的过量空气混合而在下游完全氧化。富燃料燃烧装置的未燃烧副产物被氧化的程度取决于贫燃料燃烧装置的接近性、混合程度和经混合的燃烧装置流的温度。最终的未燃烧副产物水平限制了锅炉以较低的过量空气水平运行，这具有的影响是，驱使富燃料燃烧装置更富和产生更多未燃烧副产物，以及降低来自贫燃料燃烧装置的过量空气燃烧掉富燃料燃烧装置的副产物的可用性。由于平衡燃烧装置状况而产生的这些结果中的一个结果是锅炉可以较高的过量空气水平运行。过量空气的水平由燃烧装置的空燃比中的不平衡的量规定。由于在高度过量空气下运行的原因，可存在NO_X排放的增加和锅炉的效率的降低，这会增加燃料的运行成本和NO_X信用额(credit)，并且还会降低输出，因为有排放上限。

在一些装置中，用高度过量的空气来运行锅炉，以便提高对流通道中的燃烧气体质量流和随后的传热，以实现期望的蒸汽温度。在这些应用中，燃烧装置不平衡可对气体温度均匀性有影响。对于燃烧化石燃料的锅炉，在略微富燃料运行时会达到峰值燃烧温度。富燃料燃烧装置导致的这些峰值温度可导致增加的金属疲劳、在对流通道上有渣料(熔化的灰)沉积、腐蚀性气体，以及在局部对流通道区域中有高的灰负荷。为了移除灰和渣料，需要额外的吹灰。吹灰、高温气体和腐蚀性气体可导致水管和水壁金属的退化，这可导致由于管或其它构件失效而引起的频繁受迫停机，并且因而损失功率产生容量。当前，为了避免由于对流通道中的高温金属疲劳引起的潜在的灾难性故障，锅炉可被“降级”。这意味着锅炉在额定容量以下运行，这会降低总的热输入以及降低离开燃烧炉、在对流通道之前的气体的温度。

因而，存在对用于分析锅炉运行的改进的方法和系统的需要。

发明内容

本发明的实施例可解决上面描述的一些或所有需要。根据一个实施例，提供了一种用于分析燃烧系统的运行的方法。该方法可包括：接收来自分布在燃烧系统内的相应的CO传感器的多个CO测量结果；接收来自分布在燃烧系统内的相应的O₂传感器的多个O₂测量结果；以及至少部分地基于CO测量结果所指示的CO与O₂测量结果所指示的O₂的关系来确定燃烧系统的至少一种运行状况。