CN104061589A - 适应煤质变化的低氮燃烧控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适应煤质变化的低氮燃烧控制方法和装置。其中在适应煤质变化的低氮燃烧控制方法中，根据采集到的锅炉工作参数，确定当前正在燃烧的煤质状况；根据煤质状况和锅炉当前负荷选择相对应的配风方案；根据配风方案对燃煤锅炉的各风门进行控制。根据煤质的变化选择适应的锅炉配风方案，从而可有效提高降氮效果。

Description

适应煤质变化的低氮燃烧控制方法和装置

技术领域

本发明涉及锅炉优化燃烧控制领域，特别涉及一种适应煤质变化的低氮燃烧控制方法和装置。

背景技术

近年来，国家针对火电机组环境保护出台了相关限制性排放标准，明确规定了氮氧化物(NOx)的排放限制。电站锅炉低NOx燃烧技术改造之后，实际运行中的降氮效果往往达不到预期目标，其中一个主要原因是我国火电厂燃用煤质多变。因为在热态试验中通过最优化配风得到的配风方案往往适用于单一煤质条件，当电厂煤质发生较大变化时，会造成炉内一二次风量的变化，进而带来NOx排放量的波动。

目前，大部分电厂的低氮燃烧控制系统可以实现不同负荷下的配风方案调整，但是对于煤质变化的情况并没有进行相应的配风控制措施，无法满足因煤质变化带来的二次风配风调整需求。当煤质变化带来的影响较大时，往往通过手动调节风量进行控制。

针对电厂煤质变化的情况，电厂定期进行煤质成分分析，要经过人工或机械采用、制样、化验等环节，在煤种变化较大的情况下，具有明显的滞后性，无法实时得到煤质成分。此外，低氮燃烧控制系统的配风方案适用于单一煤质，在锅炉煤质变动的情况下，无法实现NOx排放的最优控制。

发明内容

本发明实施例提供一种适应煤质变化的低氮燃烧控制方法和装置，通过将煤质在线软测量技术应用于煤质成分分析，根据煤质的变化选择适应的锅炉配风方案，从而可以达到较好的降氮效果。

根据本发明的一个方面，提供一种适应煤质变化的低氮燃烧控制方法，包括：

根据采集到的锅炉工作参数，确定当前正在燃烧的煤质状况；

根据煤质状况和锅炉当前负荷选择相对应的配风方案；

根据配风方案对燃煤锅炉的各风门进行控制。

在一个实施例中，煤质状况包括煤质水分、低位发热量、煤质灰分、煤质元素成分和挥发份。

在一个实施例中，根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤包括：

利用公式

q_gzj+q_mc+q_ym+q_mf+q_lf＝q_zf+q_g+q_m+q_lq

导出煤质水分M_ar；

其中q_gzj是干燥剂带入的热量，q_mc是磨煤机工作时摩擦产生的热量，q_ym是原煤带入的热量，q_mf是制粉系统密封物理热，q_lf是制粉系统中漏入的冷空气带入的热量，q_zf是蒸发煤中水分消耗的热量，q_q是干燥剂吸热量，q_m是煤在加热过程中所需的热量，q_lq是磨煤机的散热损失，其中q_gzj、q_mc、q_mf、q_lf、q_q、q_lq为常量，q_ym、q_zf、q_m与煤质水分M_ar相关联，其中

q_ym＝f_ym(M_ar)，q_zf＝f_zf(M_ar)，q_m＝f_m(M_ar)。

在一个实施例中，根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤还包括：

利用公式

$Q_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}=f_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}\left(\frac{Q_B}{B_v}\right)$

计算煤的低位发热量Q_net,ar，其中Q_B为锅炉总热量，B_v为给煤量。

在一个实施例中，根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤还包括：

利用公式

A_ar＝aM_ar+bQ_net,ar+c

计算煤质灰分A_ar，其中a、b、c为拟合常数。

在一个实施例中，根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤还包括：

利用公式

100％＝C_daf+S_daf+H_daf+O_daf+N_daf

H_daf＝a₁C_daf+b₁

O_daf＝a₂C_daf+b₂

${\mathrm{\γ}}_{C{O}_2}=\frac{0.21-{\mathrm{\γ}}_{O_2}}{1+\mathrm{\β}}-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}$

$C_{\mathrm{daf}}=53.59{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}(V_{R{O}_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}})+(1-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}){\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}}$

$S_{\mathrm{daf}}=142.86{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}(V_{{\mathrm{RO}}_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}})$

计算煤质中的含碳量C_daf、含硫量S_daf、含氢量H_daf、含氧量O_daf和含氮量N_daf，其中a₁、a₂、b₁、b₂为拟合常数，为尾部烟气中CO₂的容积份额，为尾部烟气中SO₂的容积份额，为尾部烟气中O₂的容积份额，分别为尾部烟气中三原子气体、氮气、氧气的体积，Γ_cucr为考虑未燃尽碳热损失的修正系数，β为计算参数。

在一个实施例中，根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤还包括：

对于贫煤和烟煤，利用公式

V_daf＝f(H_daf,O_daf)

计算煤质挥发份V_daf；

对于褐煤和含碳量大于92％的无烟煤，利用公式

V_daf＝f(O_daf)

计算煤质挥发份V_daf。

根据本发明的另一方面，提供一种适应煤质变化的低氮燃烧控制装置，包括采集单元、煤质状况确定单元、配方方案选择单元和控制单元，其中：

采集单元，用于采集锅炉当前的工作参数；

煤质状况确定单元，用于根据采集到的锅炉工作参数，确定当前正在燃烧的煤质状况；

配方方案选择单元，用于根据煤质状况和锅炉当前负荷选择相对应的配风方案；

控制单元，用于根据配风方案对燃煤锅炉的各风门进行控制。

在一个实施例中，煤质状况包括煤质水分、低位发热量、煤质灰分、煤质元素成分和挥发份。

在一个实施例中，煤质状况确定单元具体利用公式

q_gzj+q_mc+q_ym+q_mf+q_lf＝q_zf+q_g+q_m+q_lq

导出煤质水分M_ar；

其中q_gzj是干燥剂带入的热量，q_mc是磨煤机工作时摩擦产生的热量，q_ym是原煤带入的热量，q_mf是制粉系统密封物理热，q_lf是制粉系统中漏入的冷空气带入的热量，q_zf是蒸发煤中水分消耗的热量，q_q是干燥剂吸热量，q_m是煤在加热过程中所需的热量，q_lq是磨煤机的散热损失，其中q_gzj、q_mc、q_mf、q_lf、q_q、q_lq为常量，q_ym、q_zf、q_m与煤质水分M_ar相关联，其中

q_ym＝f_ym(M_ar)，q_zf＝f_zf(M_ar)，q_m＝f_m(M_ar)。

在一个实施例中，煤质状况确定单元具体利用公式

$Q_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}=f_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}\left(\frac{Q_B}{B_v}\right)$

计算煤的低位发热量Q_net,ar，其中Q_B为锅炉总热量，B_v为给煤量。

在一个实施例中，煤质状况确定单元具体利用公式

A_ar＝aM_ar+bQ_net,ar+c

计算煤质灰分A_ar，其中a、b、c为拟合常数。

在一个实施例中，煤质状况确定单元还利用公式

100％＝C_daf+S_daf+H_daf+O_daf+N_daf

H_daf＝a₁C_daf+b₁

O_daf＝a₂C_daf+b₂

${\mathrm{\γ}}_{C{O}_2}=\frac{0.21-{\mathrm{\γ}}_{O_2}}{1+\mathrm{\β}}-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}$

$C_{\mathrm{daf}}=53.59{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}(V_{R{O}_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}})+(1-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}){\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}}$

$S_{\mathrm{daf}}=142.86{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}(V_{{\mathrm{RO}}_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}})$

计算煤质中的含碳量C_daf、含硫量S_daf、含氢量H_daf、含氧量O_daf和含氮量N_daf，其中a₁、a₂、b₁、b₂为拟合常数，为尾部烟气中CO₂的容积份额，为尾部烟气中SO₂的容积份额，为尾部烟气中O₂的容积份额，分别为尾部烟气中三原子气体、氮气、氧气的体积，Γ_cucr为考虑未燃尽碳热损失的修正系数，β为计算参数。

在一个实施例中，煤质状况确定单元对于贫煤和烟煤，利用公式

V_daf＝f(H_daf,O_daf)

计算煤质挥发份V_daf；

对于褐煤和含碳量大于92％的无烟煤，利用公式

V_daf＝f(O_daf)

计算煤质挥发份V_daf。

本发明通过确定当前正在燃烧的煤质状况，根据煤质状况和锅炉当前负荷选择相对应的配风方案，进而根据配风方案对燃煤锅炉的各风门进行控制。从而可根据煤质变化对锅炉的配方方案进行优化，以便提高降氮效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明适应煤质变化的低氮燃烧控制方法一个实施例的示意图。

图2为风门的风门开度与机组负荷之间的关系示意图。

图3为本发明前馈控制示意图。

图4为本发明适应煤质变化的低氮燃烧控制装置一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明适应煤质变化的低氮燃烧控制方法一个实施例的示意图。如图1所示，本实施例的方法步骤如下：

步骤101，根据采集到的锅炉工作参数，确定当前正在燃烧的煤质状况。

优选的，煤质状况可包括煤质水分、低位发热量、煤质灰分、煤质元素成分和挥发份等。

步骤102，根据煤质状况和锅炉当前负荷选择相对应的配风方案。

不同煤质状况和锅炉不同负荷下相匹配的配方方案，可预先通过热态试验结果来获得。例如，通过进行详细的热态试验，得出机组在各种煤质下的NOx配风格局。热态试验得到的是不同煤质不同稳态负荷下的配风卡，即各二次风门的开度，然后将这些风门开度离散点逻辑化形成折线函数，使二次风实时跟随负荷动态变化，如图2所示，横坐标为锅炉负荷，纵坐标为二次风风门开度。某种煤质下所有风门的负荷-二次风函数称为这种煤质的配风方案。

步骤103，根据配风方案对燃煤锅炉的各风门进行控制。

通过本发明上述实施例提供的适应煤质变化的低氮燃烧控制方法，根据煤质变化对锅炉的配方方案进行优化，从而可有效提高降氮效果。

如图3所示，通过采集磨煤机通风量、锅炉燃料量、主蒸汽压力、排烟温度、尾部烟道SO₂等参数，进行煤质软测量，以获得煤质水分、低位发热量、煤质灰分、煤质元素成分和挥发份等信息，并根据该信息选择匹配的配方方案，并根据所确定的配方方案进行风门控制。

下面分别对煤质水分、低位发热量、煤质灰分、煤质元素成分和挥发份等信息的软测量进行具体说明。

1)煤质水分

制粉系统存在如下热平衡关系

q_gzj+q_mc+q_ym+q_mf+q_lf＝q_zf+q_g+q_m+q_lq (1)

其中q_gzj是干燥剂带入的热量，q_mc是磨煤机工作时摩擦产生的热量，q_ym是原煤带入的热量，q_mf是制粉系统密封物理热，q_lf是制粉系统中漏入的冷空气带入的热量，q_zf是蒸发煤中水分消耗的热量，q_q是干燥剂吸热量，q_m是煤在加热过程中所需的热量，q_lq是磨煤机的散热损失。

考虑到q_gzj、q_mc、q_mf、q_lf、q_q与煤质水分M_ar无关，同时q_lq为：

q_lq＝A(q_gzj+q_mc+q_mf+q_lf) (2)

因此也可将q_lq视为常量，其中A为参数。

此外，q_ym、q_zf、q_m与煤质水分M_ar相关联，其中

q_ym＝f_ym(M_ar)，q_zf＝f_zf(M_ar)，q_m＝f_m(M_ar) (3)

因此，可通过利用公式(1)、(3)进行求解，以导出煤质水分M_ar。这里，f_ym、f_zf、f_m分别是q_ym、q_zf、q_m相对于煤质水分M_ar变化的函数关系式。

2)低位发热量

燃煤的低位发热量是指一段时间内单位燃料量所释放出的热量。利用锅炉总热量Q_B(kW)与给煤量B_v(kg/s)的比值来计算煤的低位发热量Q_net,ar(kJ/kg)。

例如，可利用下列公式

$Q_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}=f_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}\left(\frac{Q_B}{B_v}\right)---\left(4\right)$

计算煤的低位发热量Q_net,ar。

针对变负荷工况，锅炉总热量Q_B的理论值与实际情况存在巨大的动态差异。在进行软测量时，需要对锅炉总给煤量Q_B进行动态补偿，以修正误差。

3)煤质灰分

可利用下列公式

A_ar＝aM_ar+bQ_net,ar+c (5)

计算煤质灰分A_ar，其中a、b、c为拟合常数。

4)煤质元素成分

煤质的元素分析以干燥无灰基为基准，煤质元素成分主要包括碳C_daf、氢H_daf、氧O_daf、氮N_daf和硫S_daf，根据物质平衡原理，煤质元素成分如下公式所示：

100％＝C_daf+S_daf+H_daf+O_daf+N_daf (6)

通过数据分析，可拟合碳与氢、碳与氧的线性关系，如下式所示：

H_daf＝a₁C_daf+b₁ (7)

O_daf＝a₂C_daf+b₂ (8)

其中a₁、a₂、b₁、b₂为拟合常数。

另外，通过公式

${\mathrm{\γ}}_{C{O}_2}=\frac{0.21-{\mathrm{\γ}}_{O_2}}{1+\mathrm{\β}}-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}---\left(9\right)$

$C_{\mathrm{daf}}=53.59{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}(V_{R{O}_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}})+(1-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}){\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}}---\left(10\right)$

$S_{\mathrm{daf}}=142.86{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}(V_{{\mathrm{RO}}_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}})---\left(11\right)$

计算碳C_daf和硫S_daf。

其中，为尾部烟气中CO₂的容积份额，为尾部烟气中SO₂的容积份额，为尾部烟气中O₂的容积份额，Γ_cucr为考虑未燃尽碳热损失的修正系数，分别为尾部烟气中三原子气体、氮气、氧气的体积，β为计算参数。

因此，通过对公式(6)至公式(11)联立解方程，可得到碳C_daf、氢H_daf、氧O_daf、氮N_daf和硫S_daf的量。考虑到求解计算较为复杂，不易得到精确的数学解，因此优选的可采用迭代方式进行计算。

这里，参数β与煤中的碳、氢、氧、氮和硫有关，其中：

$\mathrm{\β}=2.35\frac{H_{\mathrm{daf}}-0.126O_{\mathrm{daf}}+0.038N_{\mathrm{daf}}}{0.357S_{\mathrm{daf}}+C_{\mathrm{daf}}-{\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}}}---\left(12\right)$

修正系数Γ_cucr为：

${\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}}=\frac{100A_{\mathrm{ar}}{C}_{\mathrm{ucr}}}{(100-M_{\mathrm{ar}}-A_{\mathrm{ar}})(100-C_{\mathrm{ucr}})}---\left(13\right)$

其中C_ucr为灰渣中未燃尽碳量，一般小于1％。

此外，为：

$V_{R{O}_2,\mathrm{daf}}=0.01866(C_{\mathrm{daf}}+0.375S_{\mathrm{daf}}-{\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}})---\left(14\right)$

$V_{N_2,\mathrm{daf}}=0.008N_{\mathrm{daf}}+0.79\mathrm{\α}{V}_{\mathrm{gk},\mathrm{daf}}---\left(15\right)$

$V_{O_2,\mathrm{daf}}=0.21(\mathrm{\α}-1)V_{\mathrm{gk},\mathrm{daf}}---\left(16\right)$

其中：

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\φ}(1-{\mathrm{\γ}}_{o_2})V_{\mathrm{gk},\mathrm{daf}}+V_{{\mathrm{BO}}_2,\mathrm{daf}}{V}_{O_2}+0.008N_{\mathrm{daf}}{\mathrm{\γ}}_{O_2}}{(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\γ}}_{O_2})V_{\mathrm{gk},\mathrm{daf}}}---\left(17\right)$

V_gk,daf＝0.0889(C_daf+0.375S_daf)+0.265H_daf-0.0333O_daf-0.0889Γ_cucr

(18)

5)煤质挥发份

通过运用统计方法对煤的干燥无灰基挥发份V_daf与氢元素、氧元素的关系进行回归分析，得到拟合函数。

其中，对于贫煤和烟煤，可利用公式

V_daf＝f(H_daf,O_daf) (19)

计算煤质挥发份V_daf。

而对于褐煤和含碳量大于92％的无烟煤，可利用公式

V_daf＝f(O_daf) (20)

计算煤质挥发份V_daf。

需要说明的是，对于含碳量小于92％的无烟煤，还使用公式(19)进行处理。

图4为本发明适应煤质变化的低氮燃烧控制装置一个实施例的示意图。如图4所示，该装置包括采集单元401、煤质状况确定单元402、配方方案选择单元403和控制单元404。其中：

采集单元401，用于采集锅炉当前的工作参数。

煤质状况确定单元402，用于根据采集到的锅炉工作参数，确定当前正在燃烧的煤质状况。

优选的，煤质状况可包括煤质水分、低位发热量、煤质灰分、煤质元素成分和挥发份。

配方方案选择单元403，用于根据煤质状况和锅炉当前负荷选择相对应的配风方案。

控制单元404，用于根据配风方案对燃煤锅炉的各风门进行控制。

通过本发明上述实施例提供的适应煤质变化的低氮燃烧控制装置，根据煤质变化对锅炉的配方方案进行优化，从而可有效提高降氮效果。

在一个实施例中，煤质状况确定单元402具体利用公式

q_gzj+q_mc+q_ym+q_mf+q_lf＝q_zf+q_g+q_m+q_lq

导出煤质水分M_ar。

其中q_gzj是干燥剂带入的热量，q_mc是磨煤机工作时摩擦产生的热量，q_ym是原煤带入的热量，q_mf是制粉系统密封物理热，q_lf是制粉系统中漏入的冷空气带入的热量，q_zf是蒸发煤中水分消耗的热量，q_q是干燥剂吸热量，q_m是煤在加热过程中所需的热量，q_lq是磨煤机的散热损失，其中q_gzj、q_mc、q_mf、q_lf、q_q、q_lq为常量，q_ym、q_zf、q_m与煤质水分M_ar相关联，其中

q_ym＝f_ym(M_ar)，q_zf＝f_zf(M_ar)，q_m＝f_m(M_ar)。

在一个实施例中，煤质状况确定单元402具体利用公式

$Q_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}=f_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}\left(\frac{Q_B}{B_v}\right)$

计算煤的低位发热量Q_net,ar，其中Q_B为锅炉总热量，B_v为给煤量。

在一个实施例中，煤质状况确定单元具体利用公式

A_ar＝aM_ar+bQ_net,ar+c

计算煤质灰分A_ar，其中a、b、c为拟合常数。

在一个实施例中，煤质状况确定单元402还利用公式

100％＝C_daf+S_daf+H_daf+O_daf+N_daf

H_daf＝a₁C_daf+b₁

O_daf＝a₂C_daf+b₂

${\mathrm{\γ}}_{C{O}_2}=\frac{0.21-{\mathrm{\γ}}_{O_2}}{1+\mathrm{\β}}-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}$

$C_{\mathrm{daf}}=53.59{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}(V_{R{O}_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}})+(1-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}){\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}}$

$S_{\mathrm{daf}}=142.86{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}(V_{{\mathrm{RO}}_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}})$

计算煤质中的含碳量C_daf、含硫量S_daf、含氢量H_daf、含氧量O_daf和含氮量N_daf，其中a₁、a₂、b₁、b₂为拟合常数，为尾部烟气中CO₂的容积份额，为尾部烟气中SO₂的容积份额，为尾部烟气中O₂的容积份额，分别为尾部烟气中三原子气体、氮气、氧气的体积，Γ_cucr为考虑未燃尽碳热损失的修正系数，β为计算参数。

在一个实施例中，煤质状况确定单元402对于贫煤和烟煤，利用公式

V_daf＝f(H_daf,O_daf)

计算煤质挥发份V_daf。

而对于褐煤和含碳量大于92％的无烟煤，利用公式

V_daf＝f(O_daf)

计算煤质挥发份V_daf。

通过实施本发明，可以得到以下有益效果：

1、通过煤质在线软测量实时计算煤质工业和元素成分，并配置与煤质相适应的二次风配风方案，对煤质变化的适应性好。

2、工程实施的成本低。利用原有测点进行分析计算，得到实时煤质数据，并指导配风方案，进行优化控制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (14)

1.一种适应煤质变化的低氮燃烧控制方法，其特征在于，包括：

根据采集到的锅炉工作参数，确定当前正在燃烧的煤质状况；

根据煤质状况和锅炉当前负荷选择相对应的配风方案；

根据配风方案对燃煤锅炉的各风门进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

煤质状况包括煤质水分、低位发热量、煤质灰分、煤质元素成分和挥发份。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤包括：

利用公式

q_gzj+q_mc+q_ym+q_mf+q_lf＝q_zf+q_g+q_m+q_lq

导出煤质水分M_ar；

其中q_gzj是干燥剂带入的热量，q_mc是磨煤机工作时摩擦产生的热量，q_ym是原煤带入的热量，q_mf是制粉系统密封物理热，q_lf是制粉系统中漏入的冷空气带入的热量，q_zf是蒸发煤中水分消耗的热量，q_q是干燥剂吸热量，q_m是煤在加热过程中所需的热量，q_lq是磨煤机的散热损失，其中q_gzj、q_mc、q_mf、q_lf、q_q、q_lq为常量，q_ym、q_zf、q_m与煤质水分M_ar相关联，其中

q_ym＝f_ym(M_ar)，q_zf＝f_zf(M_ar)，q_m＝f_m(M_ar)。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤还包括：

利用公式

$Q_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}=f_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}\left(\frac{Q_B}{B_v}\right)$

计算煤的低位发热量Q_net,ar，其中Q_B为锅炉总热量，B_v为给煤量。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，

根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤还包括：

利用公式

A_ar＝aM_ar+bQ_net,ar+c

计算煤质灰分A_ar，其中a、b、c为拟合常数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤还包括：

利用公式

100％＝C_daf+S_daf+H_daf+O_daf+N_daf

H_daf＝a₁C_daf+b₁

O_daf＝a₂C_daf+b₂

${\mathrm{\γ}}_{C{O}_2}=\frac{0.21-{\mathrm{\γ}}_{O_2}}{1+\mathrm{\β}}-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}$

$C_{\mathrm{daf}}=53.59{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}(V_{R{O}_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}})+(1-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}){\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}}$

$S_{\mathrm{daf}}=142.86{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}(V_{{\mathrm{RO}}_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}})$

计算煤质中的含碳量C_daf、含硫量S_daf、含氢量H_daf、含氧量O_daf和含氮量N_daf，其中a₁、a₂、b₁、b₂为拟合常数，为尾部烟气中CO₂的容积份额，为尾部烟气中SO₂的容积份额，为尾部烟气中O₂的容积份额，分别为尾部烟气中三原子气体、氮气、氧气的体积，Γ_cucr为考虑未燃尽碳热损失的修正系数，β为计算参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

根据采集到的煤质参数，确定当前正在燃烧的煤质状况的步骤还包括：

对于贫煤和烟煤，利用公式

V_daf＝f(H_daf,O_daf)

计算煤质挥发份V_daf；

对于褐煤和含碳量大于92％的无烟煤，利用公式

V_daf＝f(O_daf)

计算煤质挥发份V_daf。

8.一种适应煤质变化的低氮燃烧控制装置，其特征在于，包括采集单元、煤质状况确定单元、配方方案选择单元和控制单元，其中：

采集单元，用于采集锅炉当前的工作参数；

煤质状况确定单元，用于根据采集到的锅炉工作参数，确定当前正在燃烧的煤质状况；

配方方案选择单元，用于根据煤质状况和锅炉当前负荷选择相对应的配风方案；

控制单元，用于根据配风方案对燃煤锅炉的各风门进行控制。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

煤质状况包括煤质水分、低位发热量、煤质灰分、煤质元素成分和挥发份。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

煤质状况确定单元具体利用公式

q_gzj+q_mc+q_ym+q_mf+q_lf＝q_zf+q_g+q_m+q_lq

导出煤质水分M_ar；

其中q_gzj是干燥剂带入的热量，q_mc是磨煤机工作时摩擦产生的热量，q_ym是原煤带入的热量，q_mf是制粉系统密封物理热，q_lf是制粉系统中漏入的冷空气带入的热量，q_zf是蒸发煤中水分消耗的热量，q_q是干燥剂吸热量，q_m是煤在加热过程中所需的热量，q_lq是磨煤机的散热损失，其中q_gzj、q_mc、q_mf、q_lf、q_q、q_lq为常量，q_ym、q_zf、q_m与煤质水分M_ar相关联，其中

q_ym＝f_ym(M_ar)，q_zf＝f_zf(M_ar)，q_m＝f_m(M_ar)。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

煤质状况确定单元具体利用公式

$Q_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}=f_{\mathrm{net},\mathrm{ar}}\left(\frac{Q_B}{B_v}\right)$

计算煤的低位发热量Q_net,ar，其中Q_B为锅炉总热量，B_v为给煤量。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，

煤质状况确定单元具体利用公式

A_ar＝aM_ar+bQ_net,ar+c

计算煤质灰分A_ar，其中a、b、c为拟合常数。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，

煤质状况确定单元还利用公式

100％＝C_daf+S_daf+H_daf+O_daf+N_daf

H_daf＝a₁C_daf+b₁

O_daf＝a₂C_daf+b₂

${\mathrm{\γ}}_{C{O}_2}=\frac{0.21-{\mathrm{\γ}}_{O_2}}{1+\mathrm{\β}}-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}$

$C_{\mathrm{daf}}=53.59{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}(V_{R{O}_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}})+(1-{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{CO}}_2}){\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{cucr}}$

$S_{\mathrm{daf}}=142.86{\mathrm{\γ}}_{{\mathrm{SO}}_2}(V_{{\mathrm{RO}}_2,\mathrm{daf}}+V_{N_2,\mathrm{daf}}+V_{O_2,\mathrm{daf}})$

计算煤质中的含碳量C_daf、含硫量S_daf、含氢量H_daf、含氧量O_daf和含氮量N_daf，其中a₁、a₂、b₁、b₂为拟合常数，为尾部烟气中CO₂的容积份额，为尾部烟气中SO₂的容积份额，为尾部烟气中O₂的容积份额，分别为尾部烟气中三原子气体、氮气、氧气的体积，Γ_cucr为考虑未燃尽碳热损失的修正系数，β为计算参数。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，

煤质状况确定单元对于贫煤和烟煤，利用公式

V_daf＝f(H_daf,O_daf)

计算煤质挥发份V_daf；

对于褐煤和含碳量大于92％的无烟煤，利用公式

V_daf＝f(O_daf)

计算煤质挥发份V_daf。