[发明专利]基于入炉煤信息和火焰检测的锅炉在线调整系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉在线调整系统及方法，属于煤粉锅炉燃烧控制领域，具体是涉及一种基于入炉煤信息和火焰检测的锅炉在线调整系统及方法。

背景技术

煤炭在中国的一次能源结构中占重要地位，以燃煤为主的火力发电占中国电力工业的比重达60％,这种能源结构在相当长的一段时期不会发生根本变化。中国煤炭资源分布不均，不同产地的煤种煤质差异较大，煤炭市场供应形势紧张，煤燃料成本呈现不断上涨趋势，使得大多数电厂都采用多煤种进行混配掺烧。锅炉燃用非设计煤种，如果不进行科学的燃烧优化，可能会导致锅炉运行的稳定性、安全性下降，锅炉效率和经济性降低。

在锅炉的燃烧调节中，风煤比的在线检测和控制是燃煤火电机组深度负荷调控的难点，即考虑经济性和燃烧稳定性之间的平衡。根据数字化煤场可以配置合理的入炉煤质，通过炉内燃烧检测可以能反馈风煤比状况，将二者有效融合，能够在灵活性运行中的大幅度负荷变化过程中维持良好的经济性和燃烧稳定性。燃烧火焰图像的灰度反映了炉内脉动情况，采样时间的取值直接影响着计算的结果，通常采样时间T越大，数据变化曲线越平滑，而对于炉膛的突然熄火不能给出及时地诊断，降低诊断的灵敏度；采样时间T太小，则由于火焰的闪烁和脉动，会影响着计算结果的准确，产生随机误差。在通过炉膛火焰分析来研究燃烧稳定性时，利用数字图像处理技术对炉膛燃烧分析时，可获得各像素点的灰度，即辐射能数值。相对于火焰有效辐射能和高温区域辐射能的面积，火焰面积作为表征燃烧状况的几何特征量，在燃烧理论中已有大量的研究，其对应与CCD垂直方向的面积，通过统计原始火焰中一定辐射能级以上的所有像素点的个数，由于每个像素占的像素面积大致相同，所以可以以像素个数来表示火焰面积的相对值，炉内燃烧状况和火焰面积有着十分紧密的联系。

结合实时的入炉煤煤质信息，辐射能可以反映炉内燃烧状况，入炉煤的煤质信息改变或者送风的变化都会使辐射能迅速变化。因此，寻求深度调峰时锅炉风煤比调控系统和方法是机组正常运行的保障。

本发明的煤质信息专指入炉混配煤的煤种成分、各煤种的品质、各煤种的掺烧比例。未经混配的各单一煤种均视为特殊的混配煤。

在本领域已公开的专利技术中，公开号为CN1388340A，名称为“测量锅炉燃烧辐射能及温度场并控制燃烧的方法及其系统”的专利采用由CCD摄像头、红外测温仪、可见光探头构成的燃烧检测系统检测炉内部分测点的辐射能量和温度，系统复杂，未能实现对典型区域及深度变负荷时炉内燃烧稳定性的检测，也未针对不同入炉煤情况进行优化。

公开号为CN101078526A，名称为“基于红外辐射能信号的电站锅炉燃烧优化方法及装置”的专利利用安装在炉膛某一高度的近红外辐射能传感器获取炉内辐射能信号并用于锅炉燃料控制，这种方法只取了一个断面测量辐射能，检测方法过于简单，未能代表整个炉膛空间的辐射能分布，可靠性不足。

此外，公开号为CN105117808A名称为“一种配煤掺烧寻优方法”的专利从经济性角度提供了配煤掺烧的寻优方法，但忽略了炉内实际燃烧过程的复杂性，未涉及炉内过程的在线检测信息，无法实现燃烧优化。

实用新型专利ZL200420076978.8，名称为“燃煤锅炉炉内三维温度场实时监测装置”，利用炉膛空间内布置的多只火焰探头，实时监测炉膛火焰信息，再利用数字计算和图像处理技术，得到炉内燃烧三维温度场，可以迅速反映炉膛中燃料燃烧的状况，但没能考虑炉内燃烧稳定性及入炉煤参数，已不适用于现今的机组灵活性运行中。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的等的技术问题，提供了一种基于入炉煤信息和火焰检测的锅炉在线调整系统及方法。该系统及方法通过实时监测入炉煤燃烧前煤质信息、炉内燃烧状况以及对火焰图像的深度分析，在线优化锅炉给煤和送风。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于入炉煤信息和火焰检测的锅炉在线调整系统，包括：

煤场数字化装置，用于实时采集计量入煤数据并自动归类汇总存放到相应煤场区域；

风煤比在线优化装置，用于从炉膛火焰图像中提取燃烧信息并结合所述入煤数据生成送风机构和/或给煤机构的控制信号。

优选的，上述的一种基于入炉煤信息和火焰检测的锅炉在线调整系统，所述风煤比在线优化装置包括：

炉膛火焰图像采集模块，用于利用分布于炉膛四周的火焰探头(1)采集炉膛火焰图像，所述火焰探头(1)与视频分割器(3)的输入端相连，所述视频分割器(3)输出为两路，分别连接显示器(4)和风煤比在线优化装置。