[发明专利]燃煤锅炉二次风量在线标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可在燃煤锅炉正常运行状态下对其二次风量进行准确标定的方法，属锅炉技术领域。

背景技术

锅炉技术中风煤比在很大程度上决定了燃煤锅炉的效率。当风量偏大时，锅炉排烟损失偏大导致锅炉效率降低；风量偏小时，锅炉未完全燃烧损失偏大也会导致锅炉效率降低，燃煤锅炉存在一个最优的风煤比。工程中采用过量空气系数描述这一概念，过量空气系数的物理意义是送入锅炉炉膛的实际干空气量同送入炉膛的煤完全燃烧所需要的理论空气量之比。过量空气系数同烟气含氧量存在着确定的函数关系，目前锅炉在省煤器后空气预热器前左右侧烟道内各安装一支或多支氧化锆氧量计测量烟气氧量，并通过氧量控制系统调节锅炉二次风量使烟气氧量维持在一定值附近，进而保证过量空气系数在最优值附近。

但是，这样的控制系统仅仅能够保证风煤总量配比达到最优，实际上在整个燃烧过程中，风是分阶段送入的：一次风的主要作用是输送煤颗粒并支持煤中挥发份的燃烧；二次风的主要作用是支持煤中焦碳颗粒的燃烧；燃烬风的主要作用是保证煤燃尽并提供氧化性气氛。原理上燃烬风是二次风中的一部分，其分离出来的目的是降低锅炉主燃烧区的燃烧强度和氧气浓度以减少NO_X的生成。大量的理论和实验研究证明，燃烧各个阶段风量配送是否合理能够在很大程度上影响锅炉NO_X的排放量和飞灰含碳量，进而对锅炉运行经济性、环保性产生影响。

目前大型燃煤锅炉多采用大风箱结构，每一层燃烧器的二次风和燃烬风都有各自独立的控制机构和测量装置，理论上可以对燃烧过程中各个阶段的配风量实施精确控制，其控制的准确性主要取决于风量测量的准确性。但是，现场经常出现因二次风量测量不准确，导致风量配比精度变差进而影响锅炉燃烧的情况。如某个风量测量值明显偏离正常值影响该回路自动投入、各项风量测量值求和后得到的总风量严重偏离设计值并与实际运行情况不符等等。

造成风量测量误差的原因包括：（1）二次风量测量装置为非标准化测量装置，其测量准确度依赖于锅炉冷态时现场标定的准确度，在标定过程出现误差；（2）锅炉运行时二次风温度超过300℃，风量测量装置产生热变形，或者锅炉长期运行后风量测量装置产生变形，导致流量系数发生变化；（3）二次风管道截面为矩形而且比较粗大，测量装置安装位置前后直管段不能满足测量要求，增加测量误差；（4）锅炉烟气中的飞灰沉积在锅炉空气预热器中被二次风携带，导致风量测量装置产生磨损或局部堵塞，造成较大测量误差。

出现以上情况时需要进行风量标定实验。传统标定实验只能在锅炉停炉状态下进行，由实验人员在风道内安装皮托管组或笛形管组，启动锅炉送风机使风道内维持额定风量，采用安装皮托管组或笛形管组测量平均风速后计算风量作为标准流量，去校准现场安装风量测量仪表的流量系数，使两者显示风量一致。由于现场直管段不足、皮托管组或笛形管组安装存在误差、风流动不均匀、冷态热态工况下风流动特性存在差异等原因，此方法标定的准确度也不是很高。并且现场工作场地狭小、条件恶劣，安装及拆除风速测量装置非常麻烦，实验时间长、标定费用高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃煤锅炉二次风量在线标定方法，在保证标定准确度的同时，缩短实验时间，降低标定费用。

本发明所称问题是以下述技术方案实现的：

一种燃煤锅炉二次风量在线标定方法，所述方法是在锅炉某一稳定负荷点下依次进行各二次风量的调整实验，记录实验数据并利用锅炉总风量的平衡关系建立多元一次方程组，通过求解该方程组得到各个二次风量测量装置的流量系数，在实际风量测量时利用计算得到的流量系数即可得到准确风量，从而实现对二次风流量的在线校准，具体标定步骤如下：

a．在某一稳定负荷点下依次进行各个二次风量调整实验，并整理记录实验数据；

b．用下式表示每次二次风量调整实验过程中各二次风量测量装置的测量值q_s：

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其中，K_c为测量装置流量系数；b为测量二次风流量变量；p_d为风流过测量装置产生的差压（KPa）；p_act为当地大气压（KPa）；p_s为管道内风静压（KPa）；t为管道内风温度（℃）；

c．锅炉总风量计算

采用以下公式计算每次二次风量调整实验过程中的锅炉总风量q_a：

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