CN103453539B - 基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法，包括：根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组；根据建立的所述方程组，计算电站制粉系统中的入炉煤水分；根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。此外，还公开了一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置。采用本发明可以实现对入炉煤水分的实时在线计算，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行实时调节，具有很好的调节效果，而且具有足够的安全性，成本较低，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及电站制粉系统技术领域，尤其涉及一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法和一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置。
背景技术
对于电力锅炉而言，入炉煤水分是原煤的重要监视成分。入炉煤水分的波动将导致直吹式制粉系统出口风粉混合温度的稳定性成为问题。因此，实时检测入炉煤水分具有重要意义，它直接影响对电站制粉系统的调节精度和调节效果。目前，对入炉煤水分的检测主要是通过含有放射性元素的设备，这种设备检测法具有明显的缺点，例如无法实现在线和实时地检测，且风险较大。另外，硬件设备具有较高的成本。这不仅影响了电站制粉系统的调节效果，也增大了调节难度，不利于电站锅炉的稳定运行。
发明内容
基于此，本发明提供了一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法和一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置。
一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法，包括以下步骤：
根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组；其中，所述热平衡公式是指电站制粉系统的起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等；
根据建立的所述方程组，计算电站制粉系统中的入炉煤水分；
根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。
与一般技术相比，本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组。通过方程组可以快速和精确地计算出电站制粉系统中的入炉煤水分，然后根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。采用本发明可以实现对入炉煤水分的实时在线计算，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行实时调节，具有很好的调节效果，而且具有足够的安全性，成本较低，易于推广。
一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置，包括建立模块、计算模块和调节模块；
所述建立模块，用于根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组；其中，所述热平衡公式是指电站制粉系统的起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等；
所述计算模块，用于根据建立的所述方程组，计算电站制粉系统中的入炉煤水分；
所述调节模块，用于根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。
与一般技术相比，本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组。通过方程组可以快速和精确地计算出电站制粉系统中的入炉煤水分，然后根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。采用本发明可以实现对入炉煤水分的实时在线计算，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行实时调节，具有很好的调节效果，而且具有足够的安全性，成本较低，易于推广。
附图说明
图1为本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法的流程示意图；
图2为入炉煤全水分化验值的结果示意图；
图3为采用本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法获得的入炉煤水分的结果示意图；
图4为本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
请参阅图1，为本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法的流程示意图。
本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法，包括以下步骤：
S101根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组；其中，所述热平衡公式是指电站制粉系统的起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等；
S102根据建立的所述方程组，计算电站制粉系统中的入炉煤水分；
S103根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。
在步骤S101中，电站锅炉制粉系统的热平衡是指在制粉系统起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等，即qin=qout。
作为其中一个实施例，所述热平衡公式为如下公式：qin=qout；
其中，qin＝qag1+qrc+qmac+qs+qle，qag1为干燥剂的物理热，qrc为原煤物理热，qmac为磨煤机工作时碾磨所产生的热量，qs为密封风的物理热，qle为漏入冷风的物理热；
qout＝qev+qag2+qf+q5，qev为蒸发原煤中水分消耗的热量，qag2为乏气干燥剂带出的热量，qf为加热燃料消耗的热量，q5为设备散热损失。
通过上述热平衡公式，可以建立能够准确计算入炉煤水分的方程组。且易于实现，计算快速。
制粉系统干燥磨制1KG煤输入总的热量qin（kJ/kg）的计算公式如下：
qin＝qag1+qrc+qmac+qs+qle (1)
式中：
qag1：干燥剂的物理热，kJ/kg
qrc：原煤物理热，kJ/kg
qmac：磨煤机工作时碾磨所产生的热量，kJ/kg
qs：密封风的物理热，kJ/kg
qle：漏入冷风的物理热，kJ/kg
制粉系统干燥剂磨制1kg煤带出和消耗的总热量qout（kJ/kg）计算如下：
qout＝qev+qag2+qf+q5 (2)
式中：
qev：蒸发原煤中水分消耗的热量，kJ/kg
qag2：乏气干燥剂带出的热量，kJ/kg
qf；加热燃料消耗的热量，kJ/kg
q5：设备散热损失，kJ/kg
根据能量平衡，有如下等式：
qag1+qrc+qmac+qs+qle＝qev+qag2+qf+q5 (3)
上式子中，qrc、qev、qf三个变量中存在着待求解参数Mar。因此整理上式为：
qrc-qev-qf＝qag2+q5-qag1-qmac-qs-qle (4)
作为其中一个实施例，所述建立用于计算入炉煤水分的方程组的步骤，包括如下步骤：
根据所述热平衡公式，建立如下一元二次方程：AA*x2+BB*x+CC＝0；
其中，x为所述一元二次方程的实根，即待计算的所述入炉煤水分；
BB＝(constB+1)(constD-constE)+constF-4.187constB*constC-constA*(1-constB)+temp*constB;
CC＝100*constE-100*constD-100*temp；
constC＝(t2-trc)，constD＝cdc(t2-trc)；constE＝cdctrc，constF＝cH2Otrc；
其中，cH2O、t2、trc、R90和cdc均为已知参数。
通过上述建立的计算入炉煤水分的方程组，可以准确和快速地计算电站制粉系统中的入炉煤水分，进而实现对电站制粉系统的实时调节。
假设，Temp＝qag2+q5-qag1-qmac-qs-qle，则上式可写成：
先简化上述式子：
令
constE＝cdctrc，constF＝cH2Otrc
上述式子中，例如cH2O等均为已知数。
则简化后的式子为：
上述方程两边同时乘以100-MarconstB，则上式可变化为：
将上述方程按照一元二次方程整理，
AA*x2+BB*x+CC＝0，且AA≠0。
在步骤S102中，根据建立的所述方程组，计算电站制粉系统中的入炉煤水分；
根据建立的上述方程，有：
CC＝100*constE-100*constD-100*temp
对上述公式进行简化，得到：
BB＝(constB+1)(constD-constE)+constF-
4.187constB*constC-constA*(1-constB)+temp*constB (7)
CC＝100*constE-100*constD-100*temp
可根据AA和BB和CC，求解一元二次方程。
求解的一元二次方程的实根，即为入炉煤的水分。
根据公式(1)、(2)、(3)和(4)，计算下式：
Temp＝qag2+q5-qag1-qmac-qs-qle
根据式(6)计算constA等常数，然后根据式(7)计算一元二次方程的三个系数。
根据一元二次方程的系数求解实根，也即入炉煤水分。
在步骤S103中，根据计算的所述入炉煤水分，可采取各种相应的措施对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。
作为其中一个实施例，所述对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节的步骤，包括以下步骤：
如果计算的所述入炉煤水分高于预设数值范围，则调高所述出口风粉混合温度；
如果计算的所述入炉煤水分低于所述预设数值范围，则调低所述出口风粉混合温度。
入炉煤水分的预设数值范围决定了使电站制粉系统出口风粉混合温度保持稳定，当入炉煤水分高于或者低于所述预设数值范围时，则需要采取对应措施。这样可保证电站制粉系统运行的稳定性。
作为其中一个实施例，所述调高所述出口风粉混合温度的步骤，包括以下步骤：
增大电站锅炉内的热风门风量，减小电站锅炉内的冷风门风量。
通过调整热风门和冷风门的风量，可以较好地实现对出口风粉混合温度的调节。
作为其中一个实施例，所述调低所述出口风粉混合温度的步骤，包括以下步骤：
减小电站锅炉内的热风门风量，增大电站锅炉内的冷风门风量。
通过调整热风门和冷风门的风量，可以较好地实现对出口风粉混合温度的调节。
与一般技术相比，本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组。通过方程组可以快速和精确地计算出电站制粉系统中的入炉煤水分，然后根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。采用本发明可以实现对入炉煤水分的实时在线计算，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行实时调节，具有很好的调节效果，而且具有足够的安全性，成本较低，易于推广。
本发明针对电站制粉系统中常见的中速磨（原煤的磨制与干燥均在磨煤机内进行，正压直吹式制粉系统，包括轮式和碗式）作为主要对象，依据磨煤机系统中的能量平衡和质量平衡原理，得到制粉系统的平衡方程。根据输入参数计算平衡方程中的各部分热量，得到一个以煤收到基水分Mar为未知数的一元二次方程，求解方程，得到Mar。
下面给出一个采用本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法对入炉煤水分进行计算，并进一步对电站制粉系统进行调节的实例。
输入参数如下：
磨煤机入口一次风风温（℃），选择冷风和热风混合后温度信号；
磨煤机出力（t/h），选择给煤量；
磨电流（A），选择磨煤机电流；
磨电压（kV），可以选择6kV母线电压；
磨煤机出口风粉混合温度（℃）；
磨煤机一次风入口流量（t/h）；
环境温度，可以选择送风机入口温度；
根据上述算法，计算磨煤机入口和出口的热量平衡，解算一元二次方程，最后得到入炉煤水分的解：
dInData[1]=296.67;
dInData[2]=72.67;
dInData[3]=75.55;
dInData[4]=6.1;
dInData[5]=73.03;
dInData[6]=137.51;
dInData[7]=18;
已知上述测量值，可以计算得到入炉煤水分为16.03%。
长期入炉煤质化验值与水分计算值对比分析。由于现场没有水分的实时测量值，所以水分软测量的值（也即采用本发明所计算出的入炉煤水分数值）无法与实时测量值进行点对点的分析对比。但可以利用电厂每日进行的入炉煤质化验分析报告中的数据，对软测量值的趋势和波动范围进行验证对比。电厂每天进行一次入炉煤分析，煤样取自输送皮带的终端，每五分钟自动取样一次，每天化验两次，最终结果为两次化验值的加权平均。化验结果能描述当天入炉煤取样的均值。
请参阅图2和图3，为入炉煤全水分化验值的结果示意图和采用本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法获得的入炉煤水分的结果示意图。
由图2和图3对比，可见本发明计算的水分值的变化趋势与实测水分值近似吻合，说明本发明的计算结果是可信的和有效的。采用本发明的计算结果进一步进行电站制粉系统的调节也是可信和有效的。
请参阅图4，为本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置的结构示意图。
本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置，包括建立模块201、计算模块202和调节模块203；
所述建立模块201，用于根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组；其中，所述热平衡公式是指电站制粉系统的起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等；
所述计算模块202，用于根据建立的所述方程组，计算电站制粉系统中的入炉煤水分；
所述调节模块203，用于根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。
作为其中一个实施例，所述热平衡公式为如下公式：qin=qout；
其中，qin＝qag1+qrc+qmac+qs+qle，qag1为干燥剂的物理热，qrc为原煤物理热，qmac为磨煤机工作时碾磨所产生的热量，qs为密封风的物理热，qle为漏入冷风的物理热；
qout＝qev+qag2+qf+q5，qev为蒸发原煤中水分消耗的热量，qag2为乏气干燥剂带出的热量，qf为加热燃料消耗的热量，q5为设备散热损失。
通过上述热平衡公式，可以建立能够准确计算入炉煤水分的方程组。且易于实现，计算快速。
作为其中一个实施例，所述建立模块用于根据所述热平衡公式，建立如下一元二次方程：AA*x2+BB*x+CC＝0；
其中，x为所述一元二次方程的实根，即待计算的所述入炉煤水分；
BB＝(constB+1)(constD-constE)+constF-4.187constB*constC-constA*(1-constB)+temp*constB;
CC＝100*constE-100*constD-100*temp；
constC＝(t2-trc)，constD＝cdc(t2-trc)；constE＝cdctrc，constF＝cH2Otrc；
其中，cH2O、t2、trc、R90和cdc均为已知参数。
通过上述建立的计算入炉煤水分的方程组，可以准确和快速地计算电站制粉系统中的入炉煤水分，进而实现对电站制粉系统的实时调节。
作为其中一个实施例，如果所述计算模块计算的所述入炉煤水分高于预设数值范围，则所述调节模块调高所述出口风粉混合温度；
如果所述计算模块计算的所述入炉煤水分低于所述预设数值范围，则所述调节模块调低所述出口风粉混合温度。
入炉煤水分的预设数值范围决定了使电站制粉系统出口风粉混合温度保持稳定，当入炉煤水分高于或者低于所述预设数值范围时，则需要采取对应措施。这样可保证电站制粉系统运行的稳定性。
与一般技术相比，本发明基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组。通过方程组可以快速和精确地计算出电站制粉系统中的入炉煤水分，然后根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。采用本发明可以实现对入炉煤水分的实时在线计算，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行实时调节，具有很好的调节效果，而且具有足够的安全性，成本较低，易于推广。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组；其中，所述热平衡公式是指电站制粉系统的起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等，所述热平衡公式为如下公式：qin＝qout；
其中，qin＝qag1+qrc+qmac+qs+qle，qag1为干燥剂的物理热，qrc为原煤物理热，qmac为磨煤机工作时碾磨所产生的热量，qs为密封风的物理热，qle为漏入冷风的物理热；
qout＝qev+qag2+qf+q5，qev为蒸发原煤中水分消耗的热量，qag2为乏气干燥剂带出的热量，qf为加热燃料消耗的热量，q5为设备散热损失；
根据建立的所述方程组，计算电站制粉系统中的入炉煤水分；
根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。
2.根据权利要求1所述的基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法，其特征在于，所述对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节的步骤，包括以下步骤：
如果计算的所述入炉煤水分高于预设数值范围，则调高所述出口风粉混合温度；
如果计算的所述入炉煤水分低于所述预设数值范围，则调低所述出口风粉混合温度。
3.根据权利要求2所述的基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法，其特征在于，所述调高所述出口风粉混合温度的步骤，包括以下步骤：
增大电站锅炉内的热风门风量，减小电站锅炉内的冷风门风量。
4.根据权利要求2所述的基于入炉煤水分的电站制粉系统调节方法，其特征在于，所述调低所述出口风粉混合温度的步骤，包括以下步骤：
减小电站锅炉内的热风门风量，增大电站锅炉内的冷风门风量。
5.一种基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置，其特征在于，包括建立模块、计算模块和调节模块；
所述建立模块，用于根据电站制粉系统中的热平衡公式，建立用于计算入炉煤水分的方程组；其中，所述热平衡公式是指电站制粉系统的起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等，所述热平衡公式为如下公式：qin＝qout；
其中，qin＝qag1+qrc+qmac+qs+qle，qag1为干燥剂的物理热，qrc为原煤物理热，qmac为磨煤机工作时碾磨所产生的热量，qs为密封风的物理热，qle为漏入冷风的物理热；
qout＝qev+qag2+qf+q5，qev为蒸发原煤中水分消耗的热量，qag2为乏气干燥剂带出的热量，qf为加热燃料消耗的热量，q5为设备散热损失；
所述计算模块，用于根据建立的所述方程组，计算电站制粉系统中的入炉煤水分；
所述调节模块，用于根据计算的所述入炉煤水分，对电站制粉系统的出口风粉混合温度进行调节。
6.根据权利要求5所述的基于入炉煤水分的电站制粉系统调节装置，其特征在于，如果所述计算模块计算的所述入炉煤水分高于预设数值范围，则所述调节模块调高所述出口风粉混合温度；
如果所述计算模块计算的所述入炉煤水分低于所述预设数值范围，则所述调节模块调低所述出口风粉混合温度。
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 510080 water Donggang 8, Dongfeng East Road, Yuexiu District, Guangzhou, Guangdong. Co-patentee after: North China Electric Power University Patentee after: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE, GUANGDONG POWER GRID CO., LTD. Address before: 510080 water Donggang 8, Dongfeng East Road, Yuexiu District, Guangzhou, Guangdong. Co-patentee before: North China Electric Power University Patentee before: Electrical Power Research Institute of Guangdong Power Grid Corporation |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |