CN102272522B - 用于在发电站中监测燃料燃烧的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监测在发电站的燃烧室(10)中燃料燃烧的方法和设备，据此，测量在所属燃烧室(10)中物质的实际浓度分布，考虑所述燃烧的化学计量比分析实际浓度分布以及根据所进行的分析(32)推断(34)出所述燃料的成分。

Description

用于在发电站中监测燃料燃烧的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于监测在发电站的燃烧室中燃料燃烧的设备和方法，其中，测量燃烧室中物质的实际浓度分布。

背景技术

在发电站中基本的目标是，尽可能大面积地监测在发电站的燃烧室内，例如在10×10米的正方形基面的锅炉中发生的燃烧，以能够由此推导出为优化燃烧过程所需的参数。

因此，作为方法已知吸收光谱法。作为替代的测量技术已知声波测温技术。通过吸收光谱或声波测温技术只能够测量锅炉室或燃烧室中谱线的平均值。

为了从发电站燃烧室的不同部位处所测量的平均值中算出在燃烧室一个平面内的温度分布和浓度分布，已知CAT测量技术(计算机辅助断层摄影)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，能够在发电站中更大程度地监测燃烧，以由此为优化燃烧过程奠定基础。

按本发明所要解决的技术问题通过一种按权利要求1所述的方法和一种按权利要求8所述的设备解决。有利的扩展方案记载在各从属权利要求中。

按本发明用于监测在发电站的燃烧室中燃料燃烧的方法包括以下步骤：测量在燃烧室内物质的实际浓度分布，通过考虑燃烧的化学计量比来分析实际的浓度分布并且根据所进行的分析推断燃料成分。

按本发明用于监测在发电站的燃烧室内燃料燃烧的设备相应地包括用于测量燃烧室中物质实际的浓度分布的装置、用于考虑燃烧的化学计量比来分析实际浓度分布的装置和用于根据所进行的分析推断燃料成分的装置。

换言之，本发明的基本思想是，可以借助至少一种物质，例如燃烧废气的一种气体成分的浓度测量确定燃料定量特性。可以考虑燃烧的化学计量比来确定，受测物质中一种确定的成分是否以根据燃烧的化学计量比所获得的量出现。

因此，可以尤其有利地根据优选为物质CO₂(二氧化碳)、CO(一氧化碳)、O₂(氧气)、H₂O(水)和/或N₂(氮气)所测量的多个浓度值定量地确定燃料，例如尤其是煤的成分。在此优选如下这样应用燃烧的化学计量比：

${\mathrm{CH}}_a{S}_b{O}_c{N}_d+{\mathrm{fH}}_{2}O+B(1+E)(O_2+3.76N_2+{\mathrm{wH}}_{2}O)=(1-x-m){\mathrm{CO}}_2+\mathrm{xC}+\mathrm{mCO}$

$+[\frac{a}{2}+f+B(1+E)w]H_{2}O+{\mathrm{bSO}}_2+[\mathrm{BE}+x+\frac{m}{2}]O_2+[3.76B(1+E)+\frac{d}{2}]N_2$

其中，假设过剩空气λ＝1+E，并且根据所测的浓度算出参数a、b和c，而优选为了简化假设d＝0。

在本发明的技术解决方案的第一种有利的扩展方案中，在分析时形成在所测的二维浓度分布中的至少一个维度上的平均值。

在按本发明的技术解决方案的第二种有利的扩展方案中，当测量时在燃烧室的两个平面中各测得一个浓度分布并且在这两个测量之间为提高测量的可靠程度进行可靠性控制。

此外，在按本发明的技术解决方案的第三种扩展方案中，在分析时还考虑测得的实际温度分布。可以以这种方式保障和简化按本发明的分析。

在按本发明的技术解决方案的第四种扩展方案中，为了创造一种通过计算机技术特别简单地实施的方法，在推断所燃烧的燃料成分时，将用样本燃料算出的浓度分布及其燃烧的化学计量比与测得的实际浓度分布进行比较。

在按本发明的技术解决方案的第五种扩展方案中，在推断所燃烧的燃料的成分时与样本燃料的至少一种存储的特征浓度分布比较。可以以这种方式和方法通过计算机技术特别快地进行。

在按本发明的技术解决方案的第六种扩展方案中，在测量的同时进行燃料成分的推断。因此，总的来说，能够以简单的方式虽然只实现燃料定量成分近似的识别，但为此可以以廉价、简单并且同时以过程可靠的方式实现燃料定量成分最新近的识别。

在本发明上述定义中，“物质”一般理解为燃烧的各种产物，尤其是作为废气成分的气体形式的燃烧产物。此外，概念“燃料”理解为在发电站中得到燃烧的各种材料。对于当前特别相关的煤电站，这些材料是指不同种类的煤或不同的煤。

按本发明的方法的所述有利扩展方案优选通过相应适配的装置，也通过本发明的设备来实现。

附图说明

下列根据示意性的附图进一步阐述按本发明技术解决方案的一个实施例。在附图中：

图1是按本发明设备的一个实施例；

图2是按本发明方法的一个实施例。

具体实施方式

在图1中示出未进一步说明的煤电站的燃烧室10，当煤电站运行时煤火在该燃烧室10中燃烧。在该实施例中，在该燃烧室10中具有煤燃料及附属燃气、多个火焰11以及废气。

在燃烧室10中设置有两个测量平面12和14，在这两个测量平面12和14的边缘处分别具有相互间隔的测量仪器16。每两个测量仪器16能够实现在所属的测量平面12或14中线性地测量，其中，借助测量仪器16和所属的分析装置18例如可以测量物质O₂(氧气)和CO(一氧化碳)的浓度。

此外，通过测量仪器16和分析装置18测得所属测量平面12或14内的温度分布。在此这种测量基于测量技术和CAT计算的组合。

分析装置18通过数据总线20与优化装置22、操作装置24和控制装置或控制技术26在操作上耦连。通过操作装置24可以这样利用由分析装置18测得在平面12和14内的实际浓度分布以及温度分布，使得优化装置22能够由此推断燃烧室10中当前燃烧燃料的定量成分，此处是定量的煤成分。

测得燃料定量的成分，例如以便尤其在减少NO_x(氮氧化物)排放量方面优化在燃烧室10中正在燃烧的火焰11。

为确定燃料定量的成分，优化装置22应用或考虑如上述公式所反映的那样一般的燃烧的化学计量比或化学计量关系。为此首先沿一个尤其是在一个平面内的维度平均实际测得的浓度和温度分布，再相互检验其可靠性。

相关方法在图2中阐明。该方法包括在平面12内测量物质N₂、SO₂、CO₂、O₂和CO的浓度分布和温度分布的步骤28。在步骤30中，同时测量平面14内物质N₂、SO₂、CO₂、O₂和CO的浓度分布和温度分布。

未测量的其它浓度在此可以由燃烧的化学计量比方程式或其它部位处的测量确定。

在步骤28和30中，在此也可以对燃烧室10的两个平面12和14内测得的浓度分布进行可靠性控制以及通过分别在二个维度上所测量的浓度形成平均值。

在步骤32中，如上述，考虑到燃烧的化学计量比这样分析在平面12和14中的浓度分布以及温度分布，使得在步骤34中可以推断燃烧室10中燃料定量的成分。

然后，根据这种推断结果在步骤34中例如通过改变空气分层和/或逐段地改变空气过剩来优化燃烧。

Claims (7)

1.一种用于监测在发电站的燃烧室(10)中燃料燃烧的方法，该方法包括步骤：

-测量(28、30)在所述燃烧室(10)中的两个测量平面(12，14)中物质的实际浓度分布，其中，该测量基于测量技术和CAT技术的组合，并且在所述两个测量平面(12，14)的边缘处分别设有测量仪器(16)，所述测量仪器能够实现在所属的测量平面(12，14)中线性的测量，

-分析实际浓度分布，其中，在所述分析(32)时，形成在测得的二维浓度分布的至少一个维度上的平均值并且考虑所述燃烧的化学计量比，以及

-根据所进行的分析(32)推断(34)所述燃料的定量成分。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述测量(28、30)时，在所述燃烧室的两个平面(12,14)内各测得一个浓度分布并且在这两个测量之间进行可靠性控制。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述分析(32)时还考虑所测量的实际温度分布。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在推断(34)所述燃料的定量成分时，比较用样本燃料测得的浓度分布与所测量的实际浓度分布。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在推断(34)所述燃料的定量成分时，与至少一个存储的样本燃料特征浓度分布比较。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与所述测量(28、30)同时进行所述燃料定量成分的推断(34)。

7.一种用于监测在发电站的燃烧室(10)中燃料燃烧的设备，该设备包括：

-用于测量燃料室(10)中的两个测量平面(12，14)中物质的实际浓度分布的装置(16)，其中，该测量基于测量技术和CAT技术的组合，并且在所述两个测量平面(12，14)的边缘处分别设有测量仪器(16)，所述测量仪器能够实现在所属的测量平面(12，14)中线性的测量，

-用于通过考虑所述燃烧的化学计量比来分析所述实际的浓度分布的装置，其中，在所述分析(32)时，形成在测得的二维浓度分布的至少一个维度上的平均值并且考虑所述燃烧的化学计量比，以及

-用于根据所进行的分析推断所述燃料定量成分的装置(22)。