CN102288632A - 燃煤锅炉中风粉混合物着火点的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，包括：获得风粉混合物着火温度；在锅炉燃烧器的中心线上设置多个温度的测试点；通过温度测量仪器在每个温度测试点进行测量温度；温度测量仪器将温度信号输出给温度显示装置或数据处理器进行数据分析处理，当在某测试点测得的温度值等于风粉混合物的着火温度时，即可认为此测试点为着火点；然后将处理结果实时输出至电站分布式控制系统。本发明通过测量燃烧器喷口附近的烟气温度，直接获得了风粉混合物的着火点，提高了煤粉着火点及燃烧状况判断可靠性和准确性，可以直观的判断风粉混合物的着火有无推迟或提前，帮助锅炉运行人员作出正确的判断，及时进行燃烧调整，确保设备的安全性及经济性。

Description

燃煤锅炉中风粉混合物着火点的测量方法

[技术领域]

本发明涉及煤粉燃烧着火点测量技术领域，具体是电站燃煤锅炉中风粉混合物着火点的测量方法。

[背景技术]

电站燃煤锅炉燃烧的稳定性直接影响锅炉的安全性和经济性，燃煤能否稳定、持续的燃烧是关系锅炉安全性的最重要因素；若燃煤燃烧不稳，则会增加锅炉的事故率，进而影响整个机组的安全性和经济性。而风粉混合物的及时着火是锅炉燃烧稳定和煤粉燃尽的基础和关键影响因素。由于火电厂燃用煤质多变，造成锅炉燃烧不稳定，现有检测着火点的技术还停留在实验室阶段，没有真正的应用于大型电站锅炉上，不能随时监测风粉混合物的着火点。

目前，对于锅炉内的煤粉着火及燃烧状况的监测有如下几种方式：(1)借助于火焰测量器(以下简称“火检”)进行判断。大多数燃煤锅炉燃烧器所配置的为红外线火检或紫外线火检。红外线火检是利用燃煤火焰的闪烁频率和光的辐射强度来综合判断火焰的有无及强弱。火检信号的强弱及有无大致反映了炉膛内的燃烧状况，其信号的强弱、安装位置与角度有很大关系，更主要的是其不能准确的确定风粉混合物的着火点，不能有效的指导燃煤燃烧状况的调整。(2)根据炉膛压力信号进行燃烧状况的间接判断。目前绝大多数电站燃煤锅炉为负压运行，锅炉正常运行时炉膛压力在很小的范围内波动；当锅炉燃烧工况发生变化时，炉膛负压随即发生变化；特别是锅炉燃烧不稳时，炉膛压力将产生剧烈的波动，这时可以根据炉膛压力进行相应的运行调整和处理。但是影响锅炉炉膛压力的因素很多，燃烧不稳只是其中一个因素，因此，炉膛压力只能作为判断炉内燃烧状况的参考，不能准确的指导运行。(3)基于工业电视的视频图像测量技术。工业电视已经普遍应用到锅炉火焰监视技术中，运行人员可以通过它直观地观察到锅炉内的燃烧状况，及时发现火焰变暗、灭火等事故。但是长时间观察火焰图像会造成运行人员的视觉疲劳，造成注意力的不集中，无法保证锅炉的安全运行。(4)基于数字图像处理火焰的燃烧诊断技术。上世纪90年代初，计算机图像处理技术被应用到了电站锅炉的燃烧诊断上。利用数字图像处理技术提取全炉膛中的火焰特征量，分析火焰特征量与火焰燃烧诊断的关系，并通过计算分析得到火焰温度场的分布、燃烧经济性的估算等信息，对燃烧状况判断、进行燃烧调整起到了一定的参考作用。但此种方式的成本价格高昂、系统复杂，在数学模型及对煤种的适应性等方面还有需要完善的地方。(5)从锅炉窥视孔测量燃烧器喷口温度。从各窥视孔处测得燃烧器喷口附近烟气温度，从而得到风粉混合物的着火点，进而指导运行调整或评价燃烧器的性能。此种方法对于四角切圆燃烧锅炉(切向燃烧锅炉)可测得各层燃烧器出口附近的温度；但是对于采用旋流燃烧器的锅炉(墙式燃烧锅炉)只能测得各层靠近左右墙的两个燃烧器出口附近的温度，对于中间各燃烧器出口附近的温度则无法测得，有很大的局限性。现有技术中没有一种简便、有效、成本低的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法。

[发明内容]

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种燃煤锅炉中风粉混合物着火点的测量方法，其具有测量精准、实施方便、成本低的特点。

本发明提供的燃煤锅炉中风粉混合物着火点的测量方法，包括：获得风粉混合物着火温度；在锅炉燃烧器喷口附近设置温度测试点；在温度测试点处测试锅炉燃烧器喷口附近的温度；对所测得的温度数据进行处理，找出与风粉混合物着火温度相同的温度，测得此温度的位置即为着火点。

所述在锅炉燃烧器喷口附近设置温度测试点具体分为以下步骤：在锅炉燃烧器的中心线上设置一个基点；所述的基点设置在锅炉燃烧器的喷口处；在基点的两侧的中心线上各选取一定长度L、L’，L、L’的范围都为0～600mm，基点为零点，其一侧为正值，另一侧为负值，并将选取的长度分割成n等份，n为1～20；将每个分割点都作为温度的测试点。

所述在温度测试点处测试锅炉燃烧器喷口附近的温度具体为：自动测量系统通过自动退进机构带动温度测量仪器在每个温度测试点处进行温度测量。

所述对所测得的温度数据进行处理，并找出着火点具体为：温度测量仪器将测得的温度数据信号输出给温度显示装置或数据处理器进行数据分析处理，当在某测试点测得的温度值等于风粉混合物的着火温度时，即可认为此测试点为着火点；然后将处理结果实时输出至电站分布式控制系统。

所述温度测量仪器是热电偶或热电阻。

所述在温度测试点处测试锅炉燃烧器喷口附近的温度的操作可手动进行测量，工作人员用温度测量仪器在每个测试点进行温度测量，并记录每个测试点的温度数值。

所述对所测得的温度数据进行处理，并找出着火点的具体为：工作人员将在每个温度测试点测得的与其对应的温度数据绘制成图形，然后在图中根据风粉混合物着火温度对应找出着火点。

根据所获得的着火点的距离(Li)，判断风粉混合物着火是否正常。

当设置喷口朝向为正方向时，当着火点的距离(Li)范围在-200mm≤Li≤400mm，说明风粉混合物着火正常；若Li＞400mm，说明风粉混合物着火推迟，可能会出现燃烧不稳定的状况；若Li＜-200mm，说明风粉混合物着火提前，有可能烧损燃烧器喷口；出现风粉混合物着火推迟或着火提前时，进行燃烧调整，使得着火点Li保持在正常的范围内。

当设置喷口朝向为负方向时，当着火点的距离(Li)范围在-400mm≤Li≤200mm，说明风粉混合物着火正常；若Li＜-400mm，说明风粉混合物着火推迟，可能会出现燃烧不稳定的状况；若Li＞200mm，说明风粉混合物着火提前，有可能烧损燃烧器喷口。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明通过测量锅炉燃烧器喷口附近的烟气温度，直接获得了燃烧器喷口附近风粉混合物的着火点，从根本上提高了煤粉着火及燃烧状况判断的可靠性和准确性，可以直观的判断风粉混合物的着火有无推迟或提前，帮助锅炉运行人员作出正确的判断，及时进行燃烧调整，确保设备的安全性及经济性。

[附图说明]

图1为本发明燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法的流程图；

图2为本发明实施例的原理图；

图3为本发明实施例的各测试点的温度T与距离L二者之间的关系示意图。

[具体实施方式]

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的燃煤锅炉燃烧器中风粉混合物着火点的测量方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，说明如后。

本发明提供的燃煤锅炉中风粉混合物着火点的测量方法，可以指导电站锅炉运行调整或进行煤粉燃烧器性能评价，如图1所示，包括：

步骤1：获得风粉混合物的着火温度

步骤2：在锅炉燃烧器喷口前后设置温度测试点；通过以下几步实现：在锅炉燃烧器的中心线上设置一个基点；在基点的两侧的中心线上各选取一定长度L、L’，L、L’的范围都为0～600mm，基点为零点，其一侧为正值，另一侧为负值，并将选取的长度分割成n等份，n为1～20；将每个分割点都作为温度的测试点。所述的基点设在喷口处。

步骤3：在温度测试点处测试锅炉燃烧器喷口附近的温度；具体为：手动测量时使用温度测量仪器在每个温度测试点处进行温度测量，或自动测量系统通过自动退进机构带动温度测量仪器在每个温度测试点处进行温度测量。

步骤4：对所测得的温度数据进行处理，并找出着火点，具体处理过程为：温度测量仪器将测得的温度数据信号输出给温度显示装置或数据处理器进行数据分析处理，当在某测试点测得的温度值等于风粉混合物的着火温度时，即可认为此测试点为着火点；然后将处理结果实时输出至电站分布式控制系统。

下面以旋流煤粉燃烧器为具体实施例进行详细的说明，如图2所示，电站燃煤锅炉旋流燃烧器3中的风粉混合物喷入锅炉燃烧室1后，受高温烟气的加热而温度升高，当达到着火温度时，风粉混合物开始着火且放热量大于其吸热量，从而使自身温度不断升高并稳定燃烧。因此，存在着一个风粉混合物着火的点或一个小的区域，此着火点的温度值等于风粉混合物的着火温度Ti，当测得某点的温度为着火温度Ti时，即可认为此点为着火点Li。测量着火点的具体过程为：以燃烧器3的喷口2为基点7，以旋流煤粉燃烧器为例，以外二次风(或三次风)出口为基点，沿燃烧器3中心轴线在基点7左、右两侧各选取一定的长度L、L’，L、L’的范围都为0～600mm，长度L、L’的具体数值根据实际情况确定，尽量将着火温度对应的点(着火点)都包含在其内；为了测量更远处的温度数据帮助进行分析处理，长度L’方向尽量向远离燃烧器喷口2的锅炉燃烧室1方向延伸；然后把长度L、L’分割成n等分，n取值为1～20，且把每个分割点作为一个测试点。

上述n值应足够大，使温度测试点足够多，特别是锅炉燃烧室1内的温度测试点，这些测试点的温度值可能大大超过风粉混合物着火温度Ti(这就要求温度测量仪器4能承受1500℃的高温)，但是它们对于分析风粉混合物的着火、进行燃烧诊断以及NOx(氮氧化物)的生成分析都是非常有意义的。应该注意，燃烧器喷口2附近的烟气温度在300～1500℃，所以需综合考虑选择合适的温度测量仪器4，否则温度测量仪器可能被烧损，影响测试结果。

为便于进行数据分析及处理，以基点7为零点，锅炉燃烧室1一侧为正向，基点7另一侧为负向；或者以相反的做法确定正负方向。以下内容以锅炉燃烧室1一侧为正向为例进行说明。本发明的温度测量仪器4从旋流煤粉燃烧器3中心风管或者油枪套筒出伸入燃烧器喷口2附近进行温度测量。温度测量可以手动进行测量，也可以自动进行测量。自动进行测量时自动测量系统可使用自动退进机构带动温度测量仪器4沿着燃烧器3中心线上已经划分好的每个测试点进行温度测量，直至把划分的各测试点测量完毕，温度测量仪器4测得输出的温度数据信号由温度显示装置或数据处理器5采集并进行数据分析处理，当某测试点的温度值等于风粉混合物的着火温度Ti时，该测试点即为着火点。最后数据处理器5将处理结果实时输出至电站分布式控制系统(简称DCS)6以帮助工作人员进行运行调整。上述温度测量仪器4可为热电偶或热电阻或其他合适的温度测量仪器。

手动进行测量时测试人员把温度测量仪器4伸入燃烧器喷口2附近，再逐个测试点进行温度测量，并记录每个测试点的温度数值，然后手工进行温度数据处理，绘制出温度和测试点的关系曲线示意图，如图3所示，然后在该图中根据风粉混合物的着火温度Ti找出对应的风粉混合物的着火点Li，Li为该着火点与基点之间的距离。

获得的着火点距离Li后，然后对其进行分析，若-200mm≤Li≤400mm，说明风粉混合物着火正常；若Li＞400mm，说明风粉混合物着火推迟，可能会出现燃烧不稳定的状况；若Li＜-200mm，说明风粉混合物着火提前，有可能烧损燃烧器喷口。出现风粉混合物着火推迟或着火提前时，运行人员可以及时进行燃烧调整，使得着火点Li保持在正常的范围内。

以锅炉燃烧室1一侧为负方向时的温度测试方法与以锅炉燃烧室1一侧为正方向时相同，获得着火距离Li后，判断风粉混合物的判据变为：若-400mm≤Li≤200mm，说明风粉混合物着火正常；若Li＜-400mm，说明风粉混合物着火推迟，可能会出现燃烧不稳定的状况；若Li＞200mm，说明风粉混合物着火提前，有可能烧损燃烧器喷口。

其中不同燃料对应的着火温度不同：无烟煤：1000℃，贫煤：900℃，烟煤：650～840℃，褐煤：550℃。当所测的温度值等于着火点温度Ti时，表示风粉混合物着火，测得此温度的位置即为着火点。

本发明通过测量锅炉燃烧器喷口附近的烟气温度，直接获得了风粉混合物的着火点，从根本上提高了煤粉着火及燃烧状况判断的可靠性和准确性，可以直观的判断风粉混合物的着火有无推迟或提前，帮助锅炉运行人员作出正确的判断，及时进行燃烧调整，确保设备的安全性及经济性。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述，但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，包括：

获得风粉混合物着火温度；

在锅炉燃烧器喷口附近设置温度测试点；

在温度测试点处测试锅炉燃烧器喷口附近的温度；

对所测得的温度数据进行处理，找出与风粉混合物着火温度相同的温度，测得此温度的位置即为着火点。

2.如权利要求1所述的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，所述在锅炉燃烧器喷口附近设置温度测试点具体分为以下步骤：

在锅炉燃烧器的中心线上设置一个基点；所述的基点设置在锅炉燃烧器的喷口处；

在基点的两侧的中心线上各选取一定长度L、L’，L、L’的范围都为0～600mm，基点为零点，其一侧为正值，另一侧为负值，并将选取的长度分割成n等份，n为1～20；

将每个分割点都作为温度的测试点。

3.如权利要求2所述的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，所述在温度测试点处测试锅炉燃烧器喷口附近的温度具体为：自动测量系统通过自动退进机构带动温度测量仪器在每个温度测试点处进行温度测量。

4.如权利要求3所述的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，所述对所测得的温度数据进行处理，并找出着火点具体为：

温度测量仪器将测得的温度数据信号输出给温度显示装置或数据处理器进行数据分析处理，当在某测试点测得的温度值等于风粉混合物的着火温度时，即可认为此测试点为着火点；然后将处理结果实时输出至电站分布式控制系统。

5.如权利要求4所述的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，所述温度测量仪器是热电偶或热电阻。

6.如权利要求2所述的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，所述在温度测试点处测试锅炉燃烧器喷口附近的温度的操作可手动进行测量，工作人员用温度测量仪器在每个测试点进行温度测量，并记录每个测试点的温度数值。

7.如权利要求6所述的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，所述对所测得的温度数据进行处理，并找出着火点的具体为：工作人员将在每个温度测试点测得的与其对应的温度数据绘制成图形，然后在图中根据风粉混合物着火温度对应找出着火点。

8.如权利要求1-7中任一项所述的燃煤锅炉风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，根据所获得的着火点的距离(Li)，判断风粉混合物着火是否正常。

9.如权利要求8所述的燃煤锅炉燃风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，当设置喷口朝向为正方向时，当着火点的距离(Li)范围在-200mm≤Li≤400mm，说明风粉混合物着火正常；若Li＞400mm，说明风粉混合物着火推迟，可能会出现燃烧不稳定的状况；若Li＜-200mm，说明风粉混合物着火提前，有可能烧损燃烧器喷口；出现风粉混合物着火推迟或着火提前时，进行燃烧调整，使得着火点Li保持在正常的范围内。

10.如权利要求8所述的燃煤锅炉燃风粉混合物着火点的测量方法，其特征在于，当设置喷口朝向为负方向时，当着火点的距离(Li)范围在-400mm≤Li≤200mm，说明风粉混合物着火正常；若Li＜-400mm，说明风粉混合物着火推迟，可能会出现燃烧不稳定的状况；若Li＞200mm，说明风粉混合物着火提前，有可能烧损燃烧器喷口。

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