CN104728854A - 具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统及方法，系统包括：热量供煤系统、风送煤粉计重仪、风速调节控制器和数据处理控制器；热量供煤系统用于给磨煤机供煤，并对原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤、重量W_i煤进行测量和原煤热量控制；风送煤粉计重仪用于计量风送煤粉重量W_i粉；风速调节控制器安装在风机的送风管道上，用于调节风速，以调节送入风送煤粉管道中的该风送煤粉重量W_i粉；数据处理控制器接收Q_adi煤、M_adi煤、W_i煤和W_i粉，计算该磨煤机输送煤粉的发热量Q_di粉以及煤粉热量J_i粉，其中，该数据处理控制器根据差值ΔJ_i粉对该风速调节控制器发出控制信号，以调节风速，达到使J_i粉与J_控粉相接近，实现风送煤粉热量闭环控制。

Description

具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统及方法

技术领域

本发明涉及煤粉制备技术，特别涉及一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统及方法。

背景技术

燃煤锅炉，特别是大型燃煤锅炉，如电力锅炉、工业锅炉、水泥窑炉等，均采用煤粉制备系统制成煤粉作为锅炉供煤来源。

现有煤粉制备系统有直吹式和仓储式两种。

如图1A所示为直吹式煤粉制备系统的结构示意图。如图1B所示为仓储式煤粉制备系统的结构示意图。

直吹式煤粉制备系统包括原煤料仓1，给料机2，磨煤机3，风机4，粗细粉分离器5，风送煤粉管道6，燃烧器7，锅炉炉膛8。其中标号1—6属于煤粉制备系统，标号7—8属于锅炉燃烧系统。

直吹式煤粉制备系统是将原煤料仓1中的原煤通过给料机2输送至磨煤机3破碎、烘干、研磨成粉后，借助风机4产生的风力风送至粗细粉分离器5，进行粗细粉分离，粗粉被送回磨煤机继续研磨，细粉经风送煤粉管道6送至燃烧器7。该风送煤粉管道6可以是多个，与同一个锅炉连接。

仓储式煤粉制备系统在直吹式煤粉制备系统的基础上进一步包括风粉分离器9，锁风器10，煤粉储存仓11，给粉机12，风粉混合器13，风机14。

仓储式制粉过程是，风送煤粉管道6的煤粉经风粉分离器9和锁风器10将风与粉分开，分离出的煤粉送至煤粉储存仓11储存，然后再根据锅炉热量的需要，将煤粉经给粉机12称重后，再经风粉混合器13与风混合后，再经风送煤粉管道6送至燃烧器7。

其中，煤粉制备系统的主要功能有：

1.将原煤称重给磨煤机供煤；

2.磨煤机将原煤破碎、加热烘干、制粉；

3.风送煤粉至锅炉燃烧。

而现有煤粉制备系统存在的主要问题有：

1)称重供煤。

称重供煤未与原煤的灰分、水分、发热量等煤质因素联系起来。虽然可对这些参数做离线测量，但由于测量时间长，得不到及时调整，因而导致煤粉的发热量波动较大。

2)不能实时检测风送煤粉热量和实现热量调节与控制。

3)由于风送煤粉温度高（>100℃）、输送速度快（17～25m/s）、煤粉量小，所以风送煤粉计重问题至今尚未得到很好解决，由于煤粉计重不准确，会导致煤粉燃烧热量的波动。

4)由于煤粉发热量波动及热量调节控制过程中煤粉重量的过调或欠调，会造成炉膛内燃烧热量波动大，从而引起主蒸汽参数大的波动，影响锅炉运行的稳定性，且增加燃耗；由于炉膛内燃烧热量波动大，过高的热量会引起烟气温度升高，在这种情况下，烟气中的灰尘（风尘）会沉积或黏结在水冷壁、过热器、再热器的受热面上，形成结渣（结焦），使热阻加大，降低热效率。

为了维持锅炉的正常运行，势必再增加燃煤热量，进一步导致烟气温度上升，结渣增大、热阻增大，形成恶性循环，甚至需降低负荷运行或停产。

由于锅炉不同位置上的多个燃烧器供煤热量分布不均，产生局部过热以及结渣的脱落等，易造成设备的损坏。

在现有煤粉制备系统基础上，本发明开发的一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统及方法，能降低炉膛内煤粉热量波动、能检测风送煤粉热量、能将现有煤粉制备系统采用的煤粉重量调节变为煤粉热量调节、能根据锅炉所需热量准确的调节入炉煤粉热量，使入炉煤粉热量与锅炉需要热量相接近，从而减少炉膛热量波动，降低上述诸多不利因素影响。这对提高锅炉运行稳定性、经济性、安全性，以及节能减排都具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，使入炉煤粉的热量与锅炉需要热量相接近，减少锅炉炉膛的热量波动，避免热能浪费。

为解决上述问题，本发明公开了一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统，包括：原煤料仓、给煤机、磨煤机、风机、粗细粉分离器、风送煤粉管道，其特征在于，该系统还包括：热量供煤系统、风送煤粉计重仪、风速调节控制器和数据处理控制器；

该热量供煤系统用于给磨煤机供煤，并对输入磨煤机的原煤的原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤、重量W_i煤进行测量和原煤热量控制；

该风送煤粉计重仪用于计量该风送煤粉管道中的风送煤粉重量W_i粉；

该风速调节控制器用于调节风速，以调节该风送煤粉管道中的该风送煤粉重量W_i粉；

该数据处理控制器用于接收来自该热量供煤系统的Q_adi煤、M_adi煤、W_i煤和该风送煤粉计重仪的W_i粉，计算该磨煤机输出煤粉的发热量Q_di粉及煤粉热量J_i粉，

J_i粉=Q_di粉×W_i粉

ΔJ_i粉=J_控粉-J_i粉，其中，J_控粉为一设定的煤粉控制热量值；

该数据处理控制器根据该差值ΔJ_i粉对该风速调节控制器发出控制信号，以调节风速，增加或减少送入该风送煤粉管道中该风送煤粉重量，达到降低该差值ΔJ_i粉，使J_i粉与J_控粉相接近，实现风送煤粉热量闭环控制。

该煤粉控制热量值J_控粉根据该主蒸汽额定参数所需热量负荷J_控汽而设定，该数据处理控制器根据电厂控制系统的锅炉在实际运行中测得的主蒸汽参数所需热负荷J_i汽不断修正该煤粉控制热量值J_控粉；

其中，ΔJ_i汽=J_控汽-J_i汽，依据ΔJ_i汽修正J_控粉，获得J_控粉修=J_控汽+ΔJ_i汽，该数据处理控制器根据该J_控粉修调节煤粉热量值J_i粉，以减小ΔJ_i汽，使J_i汽与J_{控 汽}相接近，实现根据主蒸汽参数对锅炉煤粉燃烧热量的闭环控制。

该热量供煤系统进一步包括：

调速输送机，用于输送原煤；

发热量在线测量仪，用于测量该原煤发热量Q_adi煤和该水分M_adi煤；

测重装置，用于测量该原煤重量W_i煤；

数据采集控制器，用于接收原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤和重量W_i煤，并对该调速输送机进行调节控制；

该数据采集控制器根据接收的原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤和重量W_i煤和预先设定的原煤控制热量值J_控煤，进行如下计算与控制：

原煤热量J_i煤=Q_adi煤×W_i煤；

原煤水分重量W_Mi=W_i煤×M_adi煤；

原煤热量J_i煤与J_控煤的差值ΔJ_i煤=J_控煤-J_i煤；

该数据采集控制器根据ΔJ_i煤对该调速输送机发出控制信号，以增加或减少所输送的原煤的重量，以降低热量差值ΔJ_i煤，达到J_i煤与J_控煤相接近，实现按热量供煤。

该发热量在线测量仪是X射线发热量在线测量仪，或是γ射线发热量在线测量仪。

该测重装置是电子皮带秤、或是X光秤、或是计重螺旋输送机或是计重给料机。

所述风送煤粉计重仪进一步包括：

X射线辐射传感器，包括X射线源和X射线探测器，用于测量煤粉负荷信号N_i和N₀；

固定支架，用于将该X射线源和该X射线探测器分别固定在该风送煤粉管道两侧；

管道连接器，安装在该风送煤粉管道的X射线测量区，用以减少X射线吸收；

风速测量装置，用于测量风送煤粉管道内的风速信号V_i风；

标定装置，用于称量标定时煤粉重量W_标，并以此标定系数K₀；

数据采集控制器，用于接收N_i、N₀、V_i风、W_标，并按如下数学模型计算煤粉重量：

W_i粉=K₀*[ln（N_i/No）]*{a+b[ln（N_i/No）]}*V_i风*△t

其中，Δt为采集时间，n为采集次数，N₀为风送煤粉管道内无煤粉时，X射线辐射传感器输出的信号；N_i为风送煤粉管道内有煤粉时，X射线辐射传感器输出的信号；V_i风为风送煤粉管道内的风速信号；a为ln（N_i/No）与煤粉速度变化关系直线拟合的截距；b为直线拟合的斜率；W_i粉为风送煤粉重量瞬时值；W_粉重为风送煤粉重量的累计重量。

所述标定装置进一步包括：风送管道闸门，用于开启和关闭该风送煤粉管道；风粉分离器，用于将该风送煤粉管道中的风和粉分离；锁风器，用于锁风；称重器，用于称量煤粉重量；风粉混合器，用于将称重后的煤粉与风混合，并送回风送煤粉管道。

本发明还公开了一种风送煤粉热量测量与控制方法，包括：

步骤1，设定原煤控制热量值J_控煤，J_控煤是根据锅炉所需热量值而确定；

步骤2，确定热量供煤调节控制时间T₁、磨煤机均化时间T₂、煤粉热量调节控制时间T₃，则n=T₂/T₁，m=T₃/T₁；

步骤3，该热量供煤系统测量原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤和重量W_i煤；

步骤4，该热量供煤系统计算原煤热量J_i煤=Q_adi煤×W_i煤；

步骤5，计算J_i煤与该原煤控制热量值J_控煤的差值ΔJ_i煤=J_控煤-J_i煤；

步骤6，根据ΔJ_i煤对该调速输送机发出调节速度信号，以增加或减小原煤重量W_i煤，以降低ΔJ_i煤值，使J_i煤与J_控煤相接近，实现按热量供煤。

所述方法进一步包括：

步骤7，该数据处理控制器接收该热量供煤系统的原煤热量J_i煤和重量W_i煤信号以及水分M_adi煤，按数学模型计算煤粉发热量Q_di粉，

步骤8，该数据处理控制器接收该风送煤粉计重仪称量得到的风送煤粉重量W_i粉；

步骤9，计算煤粉热量J_i粉=Q_di粉×W_i粉；

步骤10，计算J_i粉与J_控粉差值，ΔJ_i粉=J_控粉-J_i粉；J_控粉是根据锅炉所需热量而设定的煤粉控制热量值。

步骤11，根据该ΔJ_i粉对该风速调节控制器发出控制信号，调节风速以增加或减少送入该风送煤粉管道中的风送煤粉重量，达到降低该ΔJ_i粉，使J_i粉与J_控粉相接近，实现煤粉热量闭环控制。

本发明能根据锅炉热量需要进行热量调节，使供煤粉热量与需要热量相接近，从而可减少入炉煤粉热量波动，节能减排。

附图说明

图1A所示为直吹式煤粉制备系统的结构示意图。

图1B所示为仓储式煤粉制备系统的结构示意图。

图2A、2B所示为本发明的基于风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统的结构示意图。

图3给出该热量供煤系统的示意图。

图4A示为风送煤粉计重仪B的结构示意图。

图4B所示为标定装置204的结构示意图。

具体实施方式

如图2A、2B所示为本发明的具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统的结构示意图。

与现有技术相比，本发明在图1A的给煤机2的后边增设了“热量供煤系统A”或在图1B中的给粉机12前边增设了“热量供煤系统A”，此外，在图1A和图1B的风送煤粉管道6上都安装了风送煤粉计重仪B和在风机的管道上安装了风速调节控制器C。另外，设置有一数据处理控制器D。

该热量供煤系统A用于为该磨煤机输送原煤，该热量供煤系统对原煤进行发热量、水分和重量测量以计算原煤热量J_i煤，并依据设定的原煤热量控制值J_控煤及原煤发热量控制输送入该磨煤机的原煤重量以为该磨煤机供煤，该设定的原煤控制热量值J_控煤是根据该锅炉的热量需求而设定。

该数据处理控制器D接收该热量供煤系统A的原煤热量J_i煤及水分M_adi煤，并按数学模型计算磨煤机输出煤粉的发热量Q_di粉。

该风送煤粉计重仪B用于测量该风送煤粉管道6中的风送煤粉重量W_i粉，并输送至该数据处理控制器D。

该数据处理控制器D根据该煤粉的发热量Q_di粉与该风送煤粉重量W_i粉计算得到煤粉热量J_i粉（J_i粉=Q_di粉×W_i粉），完成热量测量任务。且该数据处理控制器D根据该设定的煤粉控制热量值J_控粉与该煤粉热量J_i粉的差值△J_i粉对该风速调节控制器C发出控制信号以调节风速，进而增加或减少风送煤粉重量W_i粉，以降低该差值△J_i粉，使J_i粉与J_控粉相接近，实现煤粉热量的在线控制。

以下做更加详细的说明。

该数据处理控制器D随时接收电厂控制系统的锅炉的当前的主蒸汽参数（温度、压力、流量），以此为依据，进行对整个煤粉制备系统的控制。

该数据处理控制器D为该热量供煤系统A提供一原煤控制热量值J_控煤作为热量供煤系统A为磨煤机3供煤的标准。即，基于锅炉当前的主蒸汽参数所需热量J_控煤，即锅炉当前所需的热量，为该热量供煤系统A设定一具体的所需原煤的控制热量值，该热量供煤系统A依照该原煤控制热量值J_控煤供煤，以使得供煤的热量更加符合锅炉的热量需求。

该数据处理控制器D还为风送煤粉热量设置一煤粉控制热量值J_控粉，J_{控 粉}也是基于锅炉当前的主蒸汽参数所需热量，即锅炉当前所需的热量设定的，该热量就是风送煤粉管道6内的煤粉所应提供的热量，它是通过调整该风速调节控制器C控制产生的风速而提供调节煤粉热量值J_i粉而实现的。

J_控粉和J_控煤都是根据该主蒸汽参数所需热量确定的，所以J_控煤=J_控粉，这也就是说，煤粉的热量必须由原煤热量供给，且需同步调节。

此外，J_控粉和J_控煤都是根据该主蒸汽的额定参数所需热量负荷J_控汽，以及，锅炉实际运行中测得的主蒸汽参数所需热负荷J_i汽，修正后得到的。

具体而言，以J_控粉为例，该煤粉控制热量值J_控粉根据该主蒸汽额定参数所需的热量负荷J_控汽而设定，该数据处理控制器根据电厂控制系统的锅炉在实际运行中测得的主蒸汽参数所需热负荷J_i汽不断修正该煤粉控制热量值J_控粉；

其中，ΔJ_i汽=J_控汽-J_i汽，依据ΔJ_i汽修正J_控粉，获得J_控粉修=J_控汽+ΔJ_i汽，该数据处理控制器根据该J_控粉修调节煤粉热量值J_i粉，以减小ΔJ_i汽，使J_i汽与J_{控 汽}相接近，实现根据主蒸汽参数对锅炉燃烧热量的闭环控制。

图3给出该热量供煤系统的示意图。

热量供煤系统A进一步包括调速输送机102、发热量在线测量仪103、测重装置104、数据采集控制器105。调速输送机102还具有对应的调速电机101。

原煤料仓1中的原煤经调速输送机102送至磨煤机3制粉。发热量在线测量仪103对调速输送机102上的原煤进行测量，获得原煤发热量Q_adi煤和水分M_adi煤。测重装置104对调速输送机102上的原煤进行测量，获得原煤重量W_i煤，数据采集控制器105接收Q_adi煤、M_adi煤和W_i煤，并据此进行计算和控制，根据J_控煤的要求实现按热量供煤。

数据采集控制器105根据接收的Q_adi煤、M_adi煤和W_i煤和已设定控制热量值J_控煤，进行如下计算与控制：

原煤热量J_i煤=Q_adi煤×W_i煤；

原煤水分重量W_Mi=W_i煤×M_adi煤；

原煤热量J_i煤与J_控煤的差值ΔJ_i煤=J_控煤-J_i煤；

数据采集控制器105，根据ΔJ_i煤对调速输送机102的调速电机101发出控制信号，调节传输速度，以增加或减少送入磨煤机3的原煤重量，降低热量差值ΔJ_i煤，达到J_i煤与J_控煤相接近，实现按热量供煤。而定值控制的具体方式采用本领域的常用方式。

另外，由于原煤进入磨煤机3的制粉过程后，水分被蒸发，原煤的发热量也随之发生变化，变成干燥基发热量Q_di粉。

数据处理控制器D根据如下公式（1）计算煤粉的发热量Q_di粉。

该公式中，n和m是采集数据的次数，n>m，n=磨煤机均化时间/热量供煤调节控制时间，m=煤粉热量调节控制时间/热量供煤调节控制时间。K_Q为发热量标定系数，W_i煤为输送入磨煤机的原煤重量，M_adi煤为输入磨煤机原煤水分。

公式（1）体现出来的含义是，先采集n次数据，然后再采集m次数据，共有m+n个数据，再减去原n个数据中先采集的m个数据得：m+（n-m）=n个，形成新的n个数据，以此循环，每次都以新的n个数据带入公式（1）中进行计算。数据用堆栈形式存储，以先进先出原则进行数据处理。

K_Q需要通过标定获得，标定K_Q的方法如下：

先假设公式（1）中的K_Q=1，热量供煤系统A开始供煤，数据处理控制器D按公式（1）进行测量，经t时间，获得测量值Q_d粉测，与此同时，每次采集数据时均对应对煤粉进行取样，离线静态测量出煤粉Q_d粉标，由此求出K_Q=Q_{d 粉标}/Q_d粉测。

将K_Q=Q_d粉标/Q_d粉测代入公式（1）中。依据公式（1）计算磨煤机输出煤粉的发热量Q_di粉。

该调速输送机102可使用调速皮带输送机，发热量在线测量仪可以是X射线发热量在线测量仪，或γ射线发热量在线测量仪。该测重装置可以是电子皮带秤或X光秤或计重螺旋输送机或是计重给料机。

该数据处理控制器D后续继续计算煤粉热量J_i粉=Q_di粉×W_i粉，计算J_控粉与J_i粉的差值（ΔJ_i粉=J_控粉-J_i粉），并根据该差值对风速调节控制器C发出控制信号，以增加或减少煤粉重量，达到减少差值ΔJ_i粉，使J_i粉与J_控粉相接近，实现煤粉热量定值闭环控制。

另外，J_控粉是根据主蒸汽额定参数所需热负荷（热量控制值J_控汽）设定，它又是根据锅炉实际运行中测得主蒸汽参数所需热量负荷J_i汽与J_控汽差值（ΔJ_i汽=J_控汽-J_i汽）不断修正，即J_i控修=J_控汽+ΔJ_i汽。

数据处理控制器根据J_i控修控制入炉煤粉燃烧热量，以减少ΔJ_i汽，使J_i汽与J_控汽相一致，实现根据主蒸汽参数对锅炉燃烧热量闭环控制。

本发明还通过风送煤粉计重仪B测量该风送煤粉管道中的煤粉的重量W_{i 粉}。对于W_i粉的测量，目前已有多种形式的风送煤粉流量计，如电容式、微波式，但解决计重问题尚需测量风送煤粉速度，如何确定煤粉速度（V_i粉），也是实现计重的关键，它有两种方法：

一是，采用两相（风、粉）速度传感器直接测出煤粉速度，但由于煤粉的高温、高速、摩擦力大，尚未得到较好解决，如能实现风送煤粉重量测量也是本发明的选项；

二是分析影响V_i粉的因素，并确定影响因素与V_i粉的变化关系及其表达式。

如图4A所示为风送煤粉计重仪B的结构示意图。风送煤粉计重仪B包括X射线传感器201、固定支架202、管道连接器203、标定装置204、数据采集控制器205、风速测量装置206。

该X射线传感器201包括X射线源，用于发射X射线以照射该风送煤粉管道里的风送煤粉；还包括X射线探测器，用于接收穿过该风送煤粉管道的X射线。该X射线传感器201用于探测煤粉的负荷信号（N_i，N₀）。N₀为风送煤粉管道内无煤粉时，该X射线探测器的输出信号，N_i为风送煤粉管道内有煤粉时，该X射线探测器的输出信号。

固定支架202，用于将X射线源和X射线探测器分别固定在风送煤粉管道6的两侧。

管道连接器203，安装在对应该X射线源和X射线探测器的X射线测量区，以减少X射线吸收。

风速测量装置206，用于测量风送煤粉管道内风机4所产生的风速（V_i风）。

标定装置204，用于在标定时称量煤粉重量W_标，并以此标定W_i粉公式中的标定系数。

数据采集控制器205用于接收N_i、N₀、V_i风、W_标，并按如下数学模型计算风送煤粉重量：

W_i粉=K₀*[ln（N_i/No)]*V_i粉*△t(2)

△t为该X射线探测器两次采集N_i数据之间的时间差，K₀为标定系数，V_i粉为煤粉的速度。

煤粉的重量既与煤粉的负荷有关，又与煤粉的速度有关。

风机产生的风速V_i风与煤粉速度V_i粉存在关联关系。

本发明分析得出V_i粉不仅与V_i风有关，而且还与煤粉负荷ln（N_i/No）有关，V_i粉是V_i风和ln（N_i/No)的二元函数，确定V_i风是主变量，ln（N_i/No）是修正量，则其变化关系为：

V_i粉=P*V_i风

P=f[l_n（N_i/No)]

根据P与ln（N_i/No）的变化关系进行线性拟合可得：

P=a+b[ln（N_i/No)]。

预先基于标定装置204确定公式（2）中各参数的数值。

如图4B所示为标定装置204的结构示意图。其中包括风道闸门204-1、204-2、风、粉分离器204-3、锁风器204-4、称重器204-5、风粉混合器204-6、风机204-7。

风道闸门204-1用于控制煤粉能否进入锅炉。风道闸门204-2用于控制煤粉能否进行标定装置204的附属设备。二者均可选用LQ系列阀门。

在进行标定时，闭合风道闸门204-1使煤粉不能进入锅炉，导通风道闸门204-2使煤粉进入风、粉分离器204-3进行风粉分离。风粉分离器204-3可选用旋风式分离器。随后煤粉经过锁风器204-4，落入称重器204-5。锁风器204-4可选用翻板式锁风器（或锥形锁风器）。称重器204-5可选用料斗秤。

标定结束后，煤粉进入风粉混合器204-6，重新被风机204-7吹入锅炉中。风粉混合器204-6可选用单板收缩混合器或引射式混合器。

标定的具体过程为：

A、假设P=1，则风速V_i粉=V_i风，在风送煤粉管道内的供煤量稳定情况下，对Ko进行标定。

闭合风道闸门204-1，导通风道闸门204-2。在标定时间，X射线传感器对风送煤粉管道里的煤粉进行测量，采集N_i、No和V_i风，共采集n次，采集完毕后立即闭合风道闸门204-2避免新的煤粉进入标定装置204。这时，称重器204-5中承载了n次数据采集期间，进入标定装置的所有煤粉，并称量得到其重量W_标。

此时基于公式（2）的变形，

其中，W_标为测量得到，N_i与N₀为测量得到，V_i风通过风速测量装置206测量得到，则可直接得到Ko的值。

利用Ko的煤粉平均负荷进行后续标定。

B、接下来，继续进行标定，这一阶段需逐次改变煤粉负荷ln（N_i/No），即，改变风送煤粉管道中的煤粉的多少。

由于Ko已知，则令

再次闭合风道闸门204-1，导通风道闸门204-2。在风送煤粉管道里的供煤量为某一ln（N_i/No）的情况下，在标定时间内，对风送煤粉管道里的煤粉进行N_i、No和V_i风的数据采集，共采集n次，采集完毕后，闭合风道闸门204-2避免新的煤粉进行标定装置204。这时，称重器204-5中承载了n次数据采集期间，进入标定装置的所有煤粉，并称量得到其重量W_标。并按公式（3）求得P_i值，依此标定i次可得如下表的数据。

将上表中的数据进行直线拟合得到P与ln（N_i/No）的关系：

P=a+b[ln（N_i/No）]

a是截距，b是斜率。

如此即可得到V_i粉={a+b[ln（N_i/No）]}*V_i风

则W_i粉=K₀*[ln（N_i/No）]*{a+b[ln（N_i/No）]}*V_i风*△t（4）

与公式（4）对应的还有：

公式（4）是在△t时间内的煤粉重量，公式（5）是n次采样累加得到的煤粉重量。

公式（4）、（5）均可保存在数据采集控制器205中。

则后续的生产过程中，数据采集控制器205可通过实时测量的N_i/No值，风机产生的风速V_i风而随时获得风送煤粉管道6中的煤粉的重量瞬时值W_i粉和风送煤粉重量的累计重量W_粉重。

数据处理控制器D基于Q_di粉、W_i粉以及J_i粉=Q_di粉×W_i粉的公式，可获得当前风送煤粉管道里的煤粉在燃烧时所能产生的煤粉热量J_i粉。该数据处理控制器D根据该煤粉控制热量值J_控粉与该煤粉热量J_i粉的差值△J_i粉对该风速调节控制器发出控制信号调节风速，使J_i粉与J_控粉相接近。另外，数据采集控制器D还根据接收到的锅炉运行时产生的主蒸汽参数所需热量，随时修正J_控粉以及J_控煤，以保证运行时产生主蒸汽参数所需热量与额定主蒸汽参数所需热量相一致。

另外，本发明的锅炉可同时配置有多条风送煤粉管道，每个风送煤粉管道均可设置对应的本系统，每个煤粉制备系统可根据所在风送煤粉管道接入该锅炉的位置处所对应的具体热量要求设置该J_控粉以及J_控煤。以实现整个锅炉煤粉燃烧热量最优化控制。

为了更进一步的比较本发明与现有技术的区别，以下将本发明的方案与现有技术进行了对应。

从以上比较可以看出，本发明较现有技术有显著的技术进步并能产生大的经济效益与社会效益。

综上所述，本发明的具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统适用于电力锅炉、工业锅炉、热力锅炉、水泥窑炉等大型燃煤锅炉。本领域的技术人员，可根据应用现场各种不同复杂情况，进行配备组合，也可根据锅炉不同的被控参数，采用不同控制方式（如模糊控制等），实现对锅炉煤粉热量的在线调控。这些均属于本发明的保护范围。

另外，专利CN 202598584 U，一种锅炉煤粉燃烧热量控制系统（以下简称专利CN）是与本发明最接近的对比文件，二者都是解决煤粉热量在线测量与控制，二者技术特征对比如下：

从以上比较可以看出：

两者具有各自截然不同的技术特征；采用专利CN不能测出封闭管道风送煤粉的发热量和风送煤粉重量，更不能测出风送煤粉的热量，不能实现本申请的技术效果。

Claims (9)

1.一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统，包括：原煤料仓、给煤机、磨煤机、风机、粗细粉分离器、风送煤粉管道，其特征在于，该系统还包括：热量供煤系统、风送煤粉计重仪、风速调节控制器和数据处理控制器；

该热量供煤系统用于给磨煤机供煤，并对输入磨煤机的原煤的原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤、重量W_i煤进行测量和原煤热量控制；

该风送煤粉计重仪用于计量该风送煤粉管道中的风送煤粉重量W_i粉；

该风速调节控制器用于调节风速，以调节送入该风送煤粉管道中的该风送煤粉重量W_i粉；

该数据处理控制器用于接收来自该热量供煤系统的Q_adi煤、M_adi煤、W_i煤和该风送煤粉计重仪的W_i粉，计算该磨煤机输出煤粉的发热量Q_di粉及煤粉热量J_i粉，其中，

J_i粉=Q_di粉×W_i粉

ΔJ_i粉=J_控粉-J_i粉，J_控粉为一设定的煤粉控制热量值；

该数据处理控制器根据该差值ΔJ_i粉对该风速调节控制器发出控制信号，以调节风速，增加或减少送入该风送煤粉管道中的风送煤粉重量，达到降低该差值ΔJ_i粉，使J_i粉与J_控粉相接近，实现风送煤粉热量闭环控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该煤粉控制热量值J_控粉根据该主蒸汽额定参数所需热量负荷J_控汽而设定，该数据处理控制器根据电厂控制系统的锅炉在实际运行中测得的主蒸汽参数所需热负荷J_i汽不断修正该煤粉控制热量值J_控粉；

ΔJ_i汽=J_控汽-J_i汽，依据ΔJ_i汽修正J_控粉，获得J_控粉修=J_控汽+ΔJ_i汽，该数据处理控制器根据该J_控粉修调节煤粉热量值J_i粉，以减小ΔJ_i汽，使J_i汽与J_控汽相接近，实现根据主蒸汽参数对锅炉燃烧热量的闭环控制。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该热量供煤系统进一步包括：

调速输送机，用于输送原煤；

发热量在线测量仪，用于测量该原煤发热量Q_adi煤和该水分M_adi煤；

测重装置，用于测量该重量W_i煤；

数据采集控制器，用于接收原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤和重量W_i煤，并对该调速输送机进行调节控制；

该数据采集控制器根据接收的原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤和重量W_i煤和预先设定的原煤控制热量值J_控煤，进行如下计算与控制：

原煤热量J_i煤=Q_adi煤×W_i煤；

原煤水分重量W_Mi=W_i煤×M_adi煤；

原煤热量J_i煤与J_控煤的差值ΔJ_i煤=J_控煤-J_i煤

该数据采集控制器根据ΔJ_i煤对该调速输送机发出控制信号，以增加或减少所输送的原煤的重量，以降低热量差值ΔJ_i煤，达到J_i煤与J_控煤相接近，实现按热量为磨煤机供煤。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该发热量在线测量仪是X射线发热量在线测量仪，或是γ射线发热量在线测量仪。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该测重装置是电子皮带秤、或是X光秤、或是计重螺旋输送机或是计重给料机。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述风送煤粉计重仪进一步包括：

X射线辐射传感器，包括X射线源和X射线探测器，用于测量煤粉负荷信号N_i和N₀；

固定支架，用于将该X射线源和该X射线探测器分别固定在该风送煤粉管道两侧；

管道连接器，安装在该风送煤粉管道的X射线测量区，用以减少X射线吸收；

风速测量装置，用于测量风送煤粉管道内的风速信号V_i风；

标定装置，用于称量标定时煤粉重量W_标，并以此标定系数K₀；

数据采集控制器，用于接收N_i、N₀、V_i风、W_标，并按如下数学模型计算煤粉重量：

W_i粉=K₀*[ln（N_i/No）]*{a+b[ln（N_i/No）]}*V_i风*△t

其中，Δt为采集时间，n为采集次数，N₀为风送煤粉管道内无煤粉时，X射线辐射传感器输出的信号；N_i为风送煤粉管道内有煤粉时，X射线辐射传感器输出的信号；V_i风为风送煤粉管道内的风速信号；a为ln（N_i/No）与煤粉速度变化关系直线拟合的截距；b为直线拟合的斜率；W_i粉为风送煤粉重量瞬时值；W_粉重为风送煤粉重量的累计重量。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述标定装置进一步包括：

风送管道闸门，用于开启和关闭该风送煤粉管道；

风粉分离器，用于将该风送煤粉管道中的风和粉分离；

锁风器，用于锁风；

称重器，用于称量煤粉重量；

风粉混合器，用于将称重后的煤粉与风混合，并送回风送煤粉管道。

8.一种风送煤粉热量测量与控制方法，应用于如权利要求1-7中任一所述的系统，其特征在于，包括：

步骤1，设定原煤控制热量值J_控煤，J_控煤是根据锅炉所需热量值而确定；

步骤2，确定热量供煤调节控制时间T₁、磨煤机均化时间T₂、煤粉热量调节控制时间T₃，则n=T₂/T₁，m=T₃/T₁；

步骤3，该热量供煤系统测量原煤发热量Q_adi煤、水分M_adi煤和重量W_i煤；

步骤4，该热量供煤系统计算原煤热量J_i煤=Q_adi煤×W_i煤；

步骤5，计算J_i煤与该原煤控制热量值J_控煤的差值ΔJ_i煤=J_控煤-J_i煤；

步骤6，根据ΔJ_i煤对该调速输送机发出调节速度信号，以增加或减小原煤重量W_i煤，以降低ΔJ_i煤值，使J_i煤与J_控煤相接近，实现按热量供煤。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：

步骤7，该数据处理控制器接收该热量供煤系统的原煤热量J_i煤信号以及水分M_adi煤信号以及重量W_i煤信号，按数学模型计算煤粉发热量Q_di粉，

步骤8，该数据处理控制器接收该风送煤粉计重仪称量得到的风送煤粉重量W_i粉；

步骤9，计算煤粉热量J_i粉=Q_di粉×W_i粉；

步骤10，计算J_i粉与J_控粉差值，ΔJ_i粉=J_控粉-J_i粉；

步骤11，根据该ΔJ_i粉对该风速调节控制器发出控制信号，调节风速以增加或减少送入该风送煤粉管道中的风送煤粉重量，达到降低该ΔJ_i粉，使J_i粉与J_控粉相接近，实现煤粉热量闭环控制。