[发明专利]一种基于煤粉燃烧全过程烟气成分监测配风系统

说明书

本发明涉及一种基于煤粉燃烧全过程烟气成分监测配风系统，包括监测单元、控制模块单元和执行机构单元。监测单元发出监测参数的数据至控制模块单元。控制模块单元根据监测单元发出的参数、位置等信号，加入燃烧预测模型、燃烧寻优数据、锅炉负荷、调峰指令、各受热面汽温、汽压和壁温情况数据，输出控制信号至执行机构单元，执行机构单元输出的信号返回控制模块单元。控制模块单元根据执行机构单元返回的信号和监测单元下一步的监测数据，判定是否达到控制目标，发出执行机构操作指令和监测单元的停启指令。本发明适用于燃煤电站煤粉锅炉全过程烟气成分监测和配风控制，提高了锅炉机组的负荷调峰范围和调峰速率，改善了锅炉混煤条件下的燃烧效果。

技术领域

本发明属于电站锅炉节能环保技术领域，具体涉及一种基于煤粉燃烧全过程烟气成分监测配风系统。

背景技术

通过将原煤磨制成煤粉在炉膛内燃烧是大部分燃煤电站锅炉的燃烧形式。煤粉在炉膛内的燃烧涉及复杂的化学反应，是一个多相流、多形式放热传热过程，煤粉燃烧行程较短，燃烧时间短，其燃烧过程的特性复杂而多变。现有的监测参数都是基于在锅炉出口的尾部烟道（通常是省煤器出口烟道）上监测烟气成分和排烟温度等用于评价锅炉的效率和环保效果。这些参数不能反应燃烧过程的配风情况，不能用于煤粉燃烧过程的监测。因此，根据这些参数进行一次、二次、燃尽风等手段进行的配风，显得有些盲目和滞后。煤粉在锅炉内燃烧过程未见有效的监测方法和根据燃烧过程分步、分目的控制配风的方法。

随着环保压力的增加，燃煤锅炉为了满足排放要求，通过燃料分级、空气分级等手段降低炉膛出口的NOx和SO2浓度，一般的手段是在燃烧区形成还原气氛以降低燃料型NOx的生成，在炉膛上部补充燃尽风保证煤粉的燃尽。

在以上“两段式”的煤粉燃烧过程中其目的不同，达到的效果也不相同，如煤粉在燃烧区的目的有二个：第一保证稳定燃烧，第二保证足够的还原性气氛抑制燃料NOx的生成。这使得煤粉在燃烧区燃烧过程中的配风不能太低，使得煤粉不能稳定燃烧，同时还有高温腐蚀的风险，也不能太高造成燃料型NOx生成太多。该区域的配风方式应与该区域的目的相适应。当煤粉在炉膛上部燃烧时其目的有：第一有足够的氧量保证煤粉的燃尽，第二保证达到尾部烟道对流受热面换热效果足够的烟气量，第三防止炉膛尾部的高温腐蚀。该区域的目的造成配风必然与燃烧区不相同。现阶段只靠炉膛尾部烟道的烟气成分和温度难以反应每一段的燃烧效果，相应的其配风手段也需改进。

随着风电、光伏等新能源的发展，燃煤电站逐渐参与电网调峰。其最低负荷率越来越多，负荷变动率越来越高。这使得锅炉需要较低的不投油最低稳燃负荷，保证燃烧区的稳定燃烧。在煤粉燃烧的“两段”过程各自加入前馈控制，根据煤粉量及时调整配风，提高锅炉的响应能力。快速组织配风，及时进行燃烧调整的响应。在基于尾部烟道成分监测控制策略基础上，加入燃烧区监测参数修正控制，并进行优化。

在现有的煤炭市场下，燃煤电厂的燃煤来源复杂，有时经常两种以上的煤种进行混烧。有研究表明，在多煤种混烧过程中各煤种各自保持着自己的着火特性。相应的其燃烧过程也不尽相同，排放效果也不相同。现有的监测参数已经难以反应混煤掺烧过程中的特性，配风手段也需更有目的性。因此，迫切需要一种能全程监测煤粉燃烧过程的方法和配风控制手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于煤粉燃烧全过程烟气成分监测配风系统，适用于燃煤电站煤粉锅炉全过程烟气成分监测和配风控制，能快速进行燃烧调整和配风控制，提高锅炉的效率，降低污染物排放，防止高温腐蚀，提高锅炉机组的负荷调峰范围和调峰速率，改善锅炉混煤条件下的燃烧效果。