CN103032887B - 一种实现燃煤锅炉节能运行的方法 - Google Patents

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吴文龙
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Henan Jiuyu Enpai Power Technology Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明涉及一种实现燃煤锅炉节能运行的方法,其在炉膛燃烧区四周的炉墙上沿水平和垂直方向布置网格测点,网格测点间距为1-2米,利用在线监测系统于网格测点处实时监测炉膛燃烧区内煤粉燃烧生成物中的一氧化碳浓度和二氧化碳浓度;并每隔0.5h或1h从各个测点取燃烧生成的飞灰,分析飞灰含碳量

Description

一种实现燃煤锅炉节能运行的方法
技术领域
本发明属于能源领域,具体涉及一种实现燃煤锅炉节能运行的方法。
背景技术
传统的锅炉节能运行主要依靠监测炉膛内的温度场变化,从而进行燃烧调整来实现,然而,炉膛内的温度场变化受煤种影响比较大,因此这种方法具有很大的不确定性,实施起来存在诸多困难和不便。
对于燃煤锅炉来说,炉膛内发生的主要反应是碳的燃烧反应,当氧量充足且与煤粉充分混合并接触时,发生的主要反应是C+O2=CO2,生成物主要是二氧化碳,此时燃烧充分而完全,锅炉效率最高。当氧量不足或与煤粉混合不好时,会发生反应2C+O2=2CO,生成部分一氧化碳,或会伴有部分碳残留,导致飞灰含碳量增加,此时燃烧不完全,锅炉不能发挥最大效率。
发明内容
本发明目的在于提供一种实现燃煤锅炉节能运行的方法,该方法通过监测一定区域内燃烧生成物的成分,可以直接判断出该区域的燃烧状况,监测和调整锅炉燃烧,从而防止锅炉发生结焦、灭火、局部燃烧不完全及水冷壁腐蚀等问题,实现锅炉节能运行。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
一种实现燃煤锅炉节能运行的方法,该方法为:①实时监测炉膛内不同位置的一种或多种煤粉燃烧生成物的浓度变化和分布;②分别汇总各点的监测数据,计算出综合燃烧指数;③根据综合燃烧指数绘制整个炉膛的燃烧状况分布图,据此判断锅炉的燃烧状况并对锅炉进行相应的燃烧调整。
具体的,所述实现燃煤锅炉节能运行的方法,包括如下步骤:
①在炉膛燃烧区四周的炉墙上沿水平和垂直方向布置网格测点,网格测点间距为1-2米,利用在线监测系统于网格测点处实时监测炉膛燃烧区内煤粉燃烧生成物中的一氧化碳浓度                                                (μl/l)和二氧化碳的浓度(μl/l);
②监测一氧化碳和二氧化碳浓度的同时,每隔0.5h或1h从各个测点取燃烧生成的飞灰,采用“煤的工业分析方法(GB212—2008)”分析飞灰含碳量(%);
③汇总24小时内各个测点的监测数据,分别对每个测点煤粉燃烧的及飞灰含碳量求平均值得到 ,根据计算出综合燃烧指数
④以炉膛测点位置为空间坐标,综合燃烧指数为参数绘制炉膛燃烧区的燃烧状况分布图,据此判断锅炉的燃烧状况:在<1的区域视为过氧燃烧区,在=1的区域视为正常燃烧区,在>1的区域视为乏氧燃烧;
⑤依据燃烧状况,调节锅炉对应燃烧器的给煤量、配风及其喷入角度,以使乏氧燃烧区和过氧燃烧区的综合燃烧指数为1或接近1(一般来讲,需加大乏氧燃烧区的风煤比,减小过氧燃烧区的风煤比即可)。
所述综合燃烧指数,其中为校正因子,取值如下:当≤1.0时,=1;当1.0<<5.0时,=1.2;当≥5.0时,=2。
步骤①中所述在线监测系统为气体分析仪;优选激光在线气体分析仪。
所述煤粉燃烧生成物主要指一氧化碳、二氧化碳和飞灰。所述综合燃烧指数是一氧化碳浓度、二氧化碳浓度的函数,并以飞灰含碳量作为校正参数。所述燃烧状况分布图是综合燃烧指数随时间的变化与随空间的分布。
本发明方法直接利用燃烧过程的最终生成物来判断炉膛内燃料的燃烧状况,与传统的利用炉膛温度场来判断炉膛内燃料燃烧状况相比,该方法不受煤种的影响,能够直接准确判断监测区域的燃烧状况,进而可利用相应的技术手段对该区域的配风和给料予以调整,使燃料能够充分燃烧,从而达到锅炉节能运行的目的。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
在燃用烟煤的四角切圆锅炉的炉膛燃烧区四周的炉墙上沿水平和垂直方向布置网格测点,网格测点间距为2米,利用激光在线气体分析仪实时监测位置不同的三个网格测点1、测点2和测点3处炉膛燃烧区内煤粉燃烧生成物中的一氧化碳浓度(μl/l)和二氧化碳的浓度(μl/l),同时,每隔0.5小时从各个测点取燃烧生成的飞灰,利用工业分析的方法分析飞灰含碳量FC ash (%)。汇总24小时内各个测点的监测数据,见表1、表2、表3(为统计方便,表中仅给出CCO、CCO2每间隔0.5h对应的浓度数据)。分别对测点处1的煤粉燃烧的及飞灰含碳量求平均值得到=150 =150000和=0.5;测点2处的煤粉燃烧的及飞灰含碳量求平均值得到=1500 =180000和=5;测点3处的煤粉燃烧的及飞灰含碳量求平均值得到=30 =150000和=0.3。
根据综合燃烧指数,其中为校正因子,取值如下:当≤1.0时,=1;当1.0<<5.0时,=1.2;当≥5.0时,=2,可计算测点1处的综合燃烧指数为1,同理可计算出测点2处的综合燃烧指数为16.7,测点3处的综合燃烧指数为0.2。
以炉膛测点位置为空间坐标,综合燃烧指数为参数绘制炉膛燃烧区的燃烧状况分布图,据此判断锅炉的燃烧状况:在测点3处的区域视为过氧燃烧区,在测点1的区域视为正常燃烧区,在测点2处的区域视为乏氧燃烧区。
依据燃烧状况分布图调节锅炉对应燃烧器的给煤量及配风,也即:通过增大一次风或二次风量加大测点2处的配风,从而增大测点2处的风煤比,进而使此处的综合燃烧指数接近1.0,使煤粉充分燃烧,同时加大测点3处的给煤量,使测点3处的风煤比减少,使此处的综合燃烧指数也接近1.0,从而避免受热面局部超温。经过优化运行,燃料充分燃烧防止锅炉发生结焦的同时避免了受热面局部超温,实现锅炉的节能运行。
表1、测点1监测数据
时间/小时 CCO CCO2 FC ash
0 164 154768 0.522
0.5 155 145146 0.447
1 142 145233 0.528
1.5 151 149641 0.535
2 156 152324 0.500
2.5 147 154582 0.478
3 151 145791 0.455
3.5 150 150886 0.553
4 151 145748 0.521
4.5 133 147020 0.495
5 162 150078 0.511
5.5 157 153426 0.482
6 135 147171 0.485
6.5 168 148781 0.538
7 138 148481 0.551
7.5 156 150769 0.471
8 166 153038 0.529
8.5 166 148355 0.541
9 146 148510 0.537
9.5 135 151930 0.469
10 157 152314 0.555
10.5 164 147824 0.465
11 139 145414 0.551
11.5 166 154212 0.543
12 155 151804 0.457
12.5 143 150874 0.498
13 138 148150 0.512
13.5 145 154813 0.456
14 156 147830 0.448
14.5 133 145521 0.505
15 169 149130 0.519
15.5 161 147358 0.541
16 155 153800 0.517
16.5 150 147751 0.557
17 161 153192 0.521
17.5 133 146613 0.465
18 156 153495 0.478
18.5 133 148611 0.455
19 155 148958 0.476
19.5 148 147286 0.505
20 149 153465 0.451
20.5 137 149443 0.454
21 153 151924 0.541
21.5 157 153118 0.513
22 152 154352 0.505
22.5 131 148317 0.465
23 131 152373 0.464
23.5 136 149190 0.472
24 160 154873 0.490
24.5 148 146317 0.476
表2、测点2监测数据
时间/小时 CCO CCO2 FC ash
0 1681 176424 4.73
0.5 1705 181243 4.64
1 1358 173186 4.79
1.5 1323 181417 5.12
2 1431 188450 4.53
2.5 1398 177338 5.28
3 1628 184458 4.94
3.5 1377 185198 4.53
4 1689 189601 4.87
4.5 1511 177279 4.92
5 1522 189783 5.16
5.5 1381 173937 5.08
6 1709 188087 4.74
6.5 1328 180329 5.32
7 1784 176510 5.31
7.5 1610 172825 5.10
8 1431 186006 5.36
8.5 1410 179725 4.83
9 1644 171409 5.06
9.5 1389 189273 5.03
10 1399 183249 4.59
10.5 1636 176905 4.87
11 1655 173286 5.21
11.5 1469 185821 4.75
12 1337 179416 5.45
12.5 1423 175088 4.52
13 1785 182199 4.64
13.5 1671 181029 4.82
14 1357 178142 4.74
14.5 1588 172590 5.18
15 1527 176799 4.99
15.5 1583 175832 5.30
16 1506 178369 4.84
16.5 1463 187481 5.48
17 1512 181011 5.10
17.5 1350 179432 5.30
18 1314 171576 4.84
18.5 1415 175356 5.44
19 1313 188782 5.46
19.5 1671 179315 4.65
20 1503 176567 5.02
20.5 1490 174747 4.93
21 1404 188900 5.31
21.5 1538 172307 4.87
22 1457 184974 4.85
22.5 1333 171417 5.33
23 1731 180245 5.21
23.5 1706 189311 4.93
24 1325 179260 4.90
24.5 1230 178118 5.14
表3、测点3监测数据
时间/小时 CCO CCO2 FC ash
0 31 152532 0.259
0.5 26 154351 0.328
1 25 148072 0.305
1.5 26 147948 0.276
2 29 153666 0.291
2.5 26 146998 0.298
3 27 145075 0.270
3.5 33 150177 0.337
4 35 146026 0.333
4.5 31 153521 0.306
5 26 154244 0.297
5.5 31 148686 0.255
6 33 147342 0.332
6.5 35 153906 0.334
7 31 149223 0.254
7.5 28 153350 0.262
8 32 149777 0.250
8.5 27 146646 0.293
9 30 153860 0.346
9.5 28 148038 0.334
10 33 145286 0.280
10.5 26 154480 0.349
11 35 150723 0.337
11.5 31 148496 0.314
12 35 148374 0.321
12.5 30 146572 0.344
13 32 150331 0.337
13.5 26 147210 0.253
14 29 150265 0.306
14.5 33 146774 0.287
15 26 153459 0.313
15.5 35 147534 0.313
16 31 151445 0.267
16.5 25 154789 0.334
17 30 149995 0.266
17.5 32 146222 0.288
18 33 154435 0.338
18.5 26 150402 0.297
19 34 153388 0.321
19.5 25 151336 0.293
20 33 145162 0.251
20.5 32 153521 0.303
21 27 149181 0.338
21.5 31 145552 0.260
22 27 146699 0.316
22.5 34 153698 0.265
23 25 152380 0.267
23.5 27 154874 0.285
24 33 148603 0.317
24.5 33 145374 0.280
实施例2
在炉膛燃烧区四周的炉墙上沿水平和垂直方向布置网格测点,网格测点间距为2米,利用带有抽气和预处理装置的气体分析仪实时监测位置不同的三个网格测点1’、测点2’和测点3’处炉膛燃烧区内煤粉燃烧生成物中的一氧化碳浓度(μl/l)和二氧化碳的浓度(μl/l),同时,每隔0.5小时从各个测点取燃烧生成的飞灰,利用工业分析的方法分析飞灰含碳量(%)。汇总24小时内各个测点的监测数据,见表4、表5、表6(为统计方便,表中仅给出CCO、CCO2每间隔0.5h对应的浓度数据),分别对测点处1’的煤粉燃烧的及飞灰含碳量求平均值得到=120 =144000和=2.0;测点2’处的煤粉燃烧的及飞灰含碳量求平均值得到=1900 =190000和=6.0;测点3’处的煤粉燃烧的及飞灰含碳量求平均值得到=30 =120000和=0.3。
根据综合燃烧指数,其中为校正因子,取值如下:当≤1.0时,=1;当1.0<<5.0时,=1.2;当≥5.0时,=2,可计算测点1’处的综合燃烧指数为1,同理可计算出测点2’处的综合燃烧指数为20,测点3’处的综合燃烧指数为0.25。
以炉膛测点位置为空间坐标,综合燃烧指数为参数绘制炉膛燃烧区的燃烧状况分布图,据此判断锅炉的燃烧状况:在测点3’处的区域视为过氧燃烧区,在测点1’的区域视为正常燃烧区,在测点2’处的区域视为乏氧燃烧区。
依据燃烧状况分布图调节锅炉对应燃烧器的给煤量及配风,也即:通过增大一次风或二次风量加大测点2’处的配风,从而增大测点2’处的风煤比,进而使此处的综合燃烧指数接近1.0,使煤粉充分燃烧;同时加大测点3’处的给煤量,使测点3’处的风煤比减少,使此处的综合燃烧指数也接近1.0,从而避免受热面局部超温。经过优化运行,燃料充分燃烧防止锅炉发生结焦的同时避免了受热面局部超温,实现锅炉的节能运行。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
表4、测点1’监测数据
时间/小时 CCO CCO2 FC ash
0 131 147988 2.07
0.5 138 134740 1.90
1 119 147034 1.98
1.5 130 141530 1.84
2 124 140774 2.14
2.5 131 151468 2.11
3 113 151810 1.78
3.5 124 149211 1.77
4 110 142363 2.09
4.5 133 138494 1.93
5 123 149936 2.03
5.5 101 147982 1.79
6 129 134717 2.15
6.5 113 134227 1.99
7 101 139794 2.12
7.5 122 143702 1.80
8 140 136230 2.21
8.5 125 139632 2.02
9 107 138469 2.11
9.5 130 147078 2.02
10 132 141695 2.22
10.5 119 150254 1.93
11 114 152311 1.78
11.5 117 134428 1.93
12 126 149011 2.09
12.5 103 143929 2.23
13 128 144518 2.07
13.5 127 139709 2.12
14 113 143631 1.89
14.5 103 143207 2.23
15 134 144758 2.06
15.5 123 143740 1.91
16 119 140801 2.06
16.5 105 153168 2.22
17 139 148652 1.77
17.5 133 142319 2.12
18 100 152266 2.01
18.5 123 143351 1.99
19 107 151886 1.81
19.5 131 144459 2.19
20 111 148969 2.18
20.5 131 152891 2.12
21 117 135534 1.93
21.5 120 140858 1.98
22 127 142740 1.87
22.5 109 149162 1.77
23 117 137998 1.84
23.5 119 145367 1.89
24 106 140832 1.91
24.5 106 140378 2.05
表5、测点2’监测数据
时间/小时 CCO CCO2 FC ash
0 1934 183138 5.58
0.5 1993 194486 6.48
1 1803 194768 6.05
1.5 1956 182691 5.93
2 1881 185421 6.35
2.5 1839 182311 6.04
3 1781 181231 6.29
3.5 2014 199185 6.16
4 1859 199953 6.02
4.5 1811 197745 6.33
5 1799 183793 5.66
5.5 1816 184574 6.10
6 2002 191169 5.99
6.5 1882 180144 6.24
7 1985 188488 5.68
7.5 1816 187169 6.27
8 1967 191232 5.97
8.5 2042 186982 5.50
9 1785 191600 6.33
9.5 1858 190871 5.80
10 1937 199699 5.58
10.5 1983 199802 5.93
11 1927 184106 5.97
11.5 1826 196534 5.77
12 1772 188464 5.62
12.5 1966 185663 5.81
13 1897 196158 6.14
13.5 1952 195796 6.19
14 1895 182911 6.37
14.5 1973 193228 6.38
15 1850 196563 6.38
15.5 2022 187400 5.77
16 1932 195392 5.81
16.5 1840 181470 5.93
17 1887 196364 6.04
17.5 2047 193501 6.20
18 1788 182875 6.15
18.5 1785 190763 6.21
19 1839 195850 5.99
19.5 1864 199329 5.67
20 1840 185064 5.80
20.5 1832 197033 5.76
21 2003 184739 5.69
21.5 1952 183041 6.20
22 1843 184584 5.62
22.5 1974 193115 5.53
23 1988 191265 6.17
23.5 1791 180579 5.73
24 1937 186939 6.45
24.5 2032 194823 6.36
表6、测点3’监测数据
时间/小时 CCO CCO2 FC ash
0 31 116241 0.277
0.5 27 123455 0.339
1 28 124646 0.304
1.5 29 120427 0.287
2 34 121818 0.289
2.5 27 118521 0.342
3 31 115458 0.342
3.5 30 123002 0.277
4 27 118669 0.335
4.5 27 119625 0.258
5 32 124579 0.263
5.5 30 120421 0.273
6 26 117345 0.327
6.5 33 116291 0.346
7 27 118760 0.327
7.5 26 117265 0.275
8 30 115588 0.277
8.5 34 121915 0.311
9 27 124906 0.292
9.5 29 120903 0.292
10 35 120032 0.307
10.5 27 122240 0.307
11 33 115825 0.348
11.5 31 119705 0.306
12 30 124591 0.288
12.5 32 116717 0.310
13 33 121187 0.286
13.5 31 120923 0.255
14 30 122547 0.253
14.5 34 119876 0.295
15 32 119125 0.310
15.5 26 115284 0.253
16 34 118910 0.267
16.5 29 117537 0.291
17 33 119533 0.296
17.5 34 123301 0.338
18 26 122628 0.256
18.5 29 121762 0.320
19 29 116602 0.258
19.5 33 118609 0.263
20 26 117638 0.347
20.5 32 123091 0.251
21 26 115876 0.341
21.5 29 124274 0.303
22 27 117103 0.342
22.5 35 117653 0.306
23 30 115227 0.307
23.5 34 124928 0.325
24 29 117452 0.341
24.5 28 123475 0.299

Claims (3)

1.一种实现燃煤锅炉节能运行的方法,其特征在于:包括如下步骤:
①在炉膛燃烧区四周的炉墙上沿水平和垂直方向布置网格测点,网格测点间距为1-2米,利用在线监测系统于网格测点处实时监测炉膛燃烧区内煤粉燃烧生成物中的一氧化碳浓度                                                和二氧化碳浓度
②监测一氧化碳和二氧化碳浓度的同时,每隔0.5h或1h从各个测点取燃烧生成的飞灰,分析飞灰含碳量,单位为百分比;
③汇总24小时内各个测点的监测数据,分别对每个测点煤粉燃烧的及飞灰含碳量求平均值得到 ,根据计算出综合燃烧指数
④以炉膛测点位置为空间坐标,综合燃烧指数为参数绘制炉膛燃烧区的燃烧状况分布图,据此判断锅炉的燃烧状况:在<1的区域视为过氧燃烧区,在=1的区域视为正常燃烧区,在>1的区域视为乏氧燃烧;
⑤依据燃烧状况,调节锅炉对应燃烧器的给煤量、配风及其喷入角度,以使乏氧燃烧区和过氧燃烧区的综合燃烧指数为1或接近1;其中,
所述综合燃烧指数,其中为校正因子,取值如下:当≤1.0时,=1;当1.0<<5.0时,=1.2;当≥5.0时,=2。
2.根据权利要求1所述实现燃煤锅炉节能运行的方法,其特征在于,步骤①中所述在线监测系统为气体分析仪。
3.根据权利要求2所述实现燃煤锅炉节能运行的方法,其特征在于,所述气体分析仪为激光在线气体分析仪。
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