CN106196149B

CN106196149B - 锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统及方法、锅炉

Info

Publication number: CN106196149B
Application number: CN201610634136.7A
Authority: CN
Inventors: 董信光; 赵显桥; 张利孟; 郭新根; 王传帅; 孔庆雨; 刘豪杰
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd; Shandong Zhongshi Yitong Group Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd; Shandong Zhongshi Yitong Group Co Ltd
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2017-12-19
Anticipated expiration: 2036-08-03
Also published as: CN106196149A

Abstract

本发明公开了一种锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统及方法、锅炉。本发明的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统，包括水冷壁表面气氛测定模块、一次风处理模块、辅助风处理模块、燃尽风处理模块、运行数据处理模块和数据决策模块，数据决策模块被配置为根据接收的这些数据生成相应的操作指令并传送至DCS系统的相关设备。本发明实现了从燃烧方面主动地增强水冷壁表面的氧化性气氛，而且不需要运行人员的参与，实现了智能化增强水冷壁表面氧化性气氛。

Description

锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统及方法、锅炉

技术领域

本发明属于变电站锅炉技术领域，尤其涉及一种锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统及方法、锅炉。

背景技术

我国现阶段仍以燃煤火力发电为主，其中又以切圆燃烧方式的煤粉锅炉为主力，切圆燃烧方式具有燃烧行程长，炉内混合强烈，燃烧效率高等特点，但是由于环保要求越来越高，东部和中部的燃煤机组在2018年前均要求实现超低排放(即达到燃气排放的标准)，其中为了减少氮氧化物的排放，比较有效方法是电站锅炉采用低氮燃烧方式，因此目前煤粉锅炉均采用低氮燃烧方式，但是这种燃烧方式导致主燃烧区域缺氧燃烧，使得水冷壁表面的还原性气氛增强，经过现场测试，有些锅炉水冷壁表面的氧量接近0，一氧化碳含量为11％，还原性气氛极强，而过强的还原性气氛很强会导致水冷壁高温腐蚀，目前有不少烟煤锅炉在低氮改造后也出现高温腐蚀也是这个原因；还原性气氛强会使得灰熔点下降，导致锅炉结焦。因此水冷壁表面的较强的还原性气氛已经影响到锅炉的安全运行。

201410001607.1适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统及方法，这个专利是在水冷壁表面气氛测量和分析的基础上采用增压侧边风技术，来改善水冷壁表面的气氛，这个专利能够解决贴壁风风压的问题，但是对于较强的还原性气氛，又会由于贴壁风量不足的问题，而且该系统较为复杂，改造和施工工作量大，预制件较多而且需要较高的加工精度，现场需要对锅炉水冷壁的膜片进行大量钻孔等，施工难度较大。

对这类采用贴壁风进行水冷壁高温腐蚀防治的专利来说，它们均是一种被动防御，不是从燃烧方面采用调整措施的主动防御，对于燃烧偏斜或火焰强度不均造成的火焰刷墙等燃烧问题引起的水冷壁表面的还原性气氛不能进行有效的改善。

通过以上分析可知，锅炉水冷壁表面的气氛是影响锅炉水冷壁高温腐蚀和结焦等安全问题的一个重要因素，但目前对于水冷壁表面气氛的研究较少，大部分专利和文献都是为了防治高温腐蚀而对炉膛表面气氛进行研究或涉猎，而且还存在如下问题：(1)进行水冷壁高温腐蚀的防治采用被动防御，如采用贴壁风或侧边风增强其氧化性气氛，而不是从燃烧角度进行改变；(2)系统构成复杂，无路是工艺流程还是控制系统均较为复杂，投资较大；(3)施工难度大，造成水冷壁损伤或水动力循环不畅的风险较高。

水冷壁表面的气氛对锅炉的安全运行有着重要的影响，尤其是目前为了适应更为严格的环保要求，锅炉基本都采用低氮燃烧器，在主燃烧区域缺形成氧燃烧，因而水冷壁表面还原性气氛较浓，而在水冷壁表面形成良好和稳定的氧化性气氛能有效防止锅炉结焦和高温腐蚀，但目前普遍采用的贴壁风措施是一种被动增强措施，存在风量少、系统复杂和施工工作量大等问题，如何从燃烧方面入手，主动地增强水冷壁表面的氧化性气氛，这样才能有效解决锅炉在低氮燃烧方式下的结焦和水冷壁高温的问题。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统及方法、锅炉。本发明完全为自动运行，不需要运行人员的任何参与，减少了运行人员的工作量，可智能化地防止高温腐蚀发生。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统，所述变电站锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统包括服务器，所述服务器设置于变电站的工作站内且与DCS系统相互通信；所述DCS系统与变电站机组相连；所述服务器包括：

水冷壁表面气氛测定模块，其被配置为从DCS系统中采集水冷壁表面的烟气成分以及烟气成分含量，并传送至数据决策模块；

一次风处理模块，其被配置为从DCS系统中采集一次风速和一次风管道上可调缩孔的开度参数，并判断一次风速以及可调缩孔的开度参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块；

辅助风处理模块，其被配置为从DCS系统中采集主燃烧器中各辅助风、周界风和风箱差压参数，并判断这些参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块；

燃尽风处理模块，其被配置为从DCS系统中采集各层燃尽风挡板的开度以及各层燃尽风的风量参数，并判断这些参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块；

运行数据处理模块，其被配置为从DCS系统中采集参与锅炉运行调整的运行数据并判断这些运行数据是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块；其中，运行数据包括锅炉负荷、锅炉高再出口烟气温度和二次风箱风压；

数据决策模块，其被配置为根据接收的这些数据生成相应的操作指令并传送至DCS系统的相关设备。

该系统还包括消旋风数据处理模块，其被配置为从DCS系统中采集消旋风挡板开度的数据并判断各层消旋风挡板的开度是否一致，将判断结果传送至数据决策模块。

一种水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，包括以下步骤：

水冷壁表面气氛测定模块从DCS系统中采集水冷壁表面的烟气成分以及烟气成分含量，传送至数据决策模块；

一次风处理模块从DCS系统中采集一次风速和一次风管道上可调缩孔的开度参数，并判断一次风速以及可调缩孔的开度参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块；

辅助风处理模块从DCS系统中采集主燃烧器中各辅助风、周界风和风箱差压参数，并判断这些参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块；

燃尽风处理模块从DCS系统中采集各层燃尽风挡板的开度以及各层燃尽风的风量参数，并判断这些参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块；

运行数据处理模块从DCS系统中采集参与锅炉运行调整的运行数据并判断这些运行数据是否在正常运行范围内，将判断结果传送至数据决策模块；其中，运行数据包括锅炉负荷、锅炉高再出口烟气温度和二次风箱风压；

数据决策模块根据接收的数据生成相应的操作指令并传送至DCS系统的相关设备，实现对水冷壁表面氧化性气氛的增强。

如果锅炉的燃烧器中有消旋风，则消旋风数据处理模块还用来采集消旋风挡板开度的数据。

消旋风数据处理模块根据采集的数据来判断各层消旋风挡板的开度是否一致，并将判断结果传送至数据决策模块。

该工作方法还包括：

数据决策模块根据接收到的水冷壁表面的烟气成分以及烟气成分含量，剔除超出预设烟气成分含量阈值的数据并向DCS系统发出报警信息，且存储在预设烟气成分含量阈值范围的数据。

数据决策模块根据在预设烟气成分含量阈值范围的数据，计算锅炉每面墙的氧量浓度平均值、氧量浓度最低值、一氧化碳浓度平均值和一氧化碳浓度最高值。

数据决策模块将计算出的锅炉每面墙的氧量浓度平均值、氧量浓度最低值、一氧化碳浓度平均值和一氧化碳浓度最高值分别与预设相应阈值比较，进而生成调整一次风管道上可调缩孔开度指令并传送至DCS系统。

数据决策模块首先根据当前获取的锅炉负荷与锅炉正常运行负荷阈值比较，若前者大于后者，则数据决策模块向DCS系统发出允许运行的指令来控制变电站锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统投入运行；否则，数据决策模块向DCS系统发出禁止运行的指令来控制变电站锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统退出运行。

当数据决策模块接收到的任一判断结果为否时，数据决策模块向DCS系统发出预警信号进行预警。

本发明的有益效果为：

(1)该系统从燃烧的角度，从煤粉和辅助风入手，对水冷壁表面的气氛进行调节，具体来说就是可根据一次风风速、煤粉浓度和锅炉配风方式运行状况，实时地对各可操作因素通过对粉和风的调整，实现从燃烧方面主动地增强水冷壁表面的氧化性气氛，而且不需要运行人员的参与，实现了智能化增强水冷壁表面氧化性气氛。

(2)系统硬件构成较为简单，现场改造和施工工作量较少，投资成本低。

附图说明

图1水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统原理图；

图2电动可调缩孔示意图；

图3水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统操作画面；

图4逆时针旋转的切圆燃烧方式示意图。

其中：1、DCS系统，2、水冷壁表面气氛测定模块，3、一次风处理模块，4、辅助风处理模块，5、燃尽风处理模块，6、运行数据处理模块，7、消旋风处理模块，8、数据决策模块，9、退限位开关，10、进限位开关，11、可调缩孔，12、一次风管道。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，本发明的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统，所述变电站锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统包括服务器，所述服务器设置于变电站的工作站内且与DCS系统相互通信；所述DCS系统与变电站机组相连；所述服务器包括：

水冷壁表面气氛测定模块2，其被配置为从DCS系统中采集水冷壁表面的烟气成分以及烟气成分含量，并传送至数据决策模块8；

一次风处理模块3，其被配置为从DCS系统中采集一次风速和一次风管道上可调缩孔的开度参数，并判断一次风速以及可调缩孔的开度参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块8；

辅助风处理模块4，其被配置为从DCS系统中采集主燃烧器中各辅助风、周界风和风箱差压参数，并判断这些参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块8；

燃尽风处理模块5，其被配置为从DCS系统中采集各层燃尽风挡板的开度以及各层燃尽风的风量参数，并判断这些参数是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块8；

运行数据处理模块6，其被配置为从DCS系统中采集参与锅炉运行调整的运行数据并判断这些运行数据是否在相应预设阈值范围内，将判断结果传送至数据决策模块8；其中，运行数据包括锅炉负荷、锅炉高再出口烟气温度和二次风箱风压；

数据决策模块8，其被配置为根据接收的这些数据生成相应的操作指令并传送至DCS系统的相关设备。

该系统还包括消旋风数据处理模块7，其被配置为从DCS系统1中采集消旋风挡板开度的数据并判断各层消旋风挡板的开度是否一致，将判断结果传送至数据决策模块8。

参与运行调整的运行数据包括锅炉负荷、高再出口烟气温度和二次风箱风压。

本发明的变电站锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，它的步骤为：

1)智能控制系统从机组DCS系统1中采集水冷壁表面的烟气成分数据，主燃烧器各辅助风挡板开度，二次风风箱差压，各SOFA(separated over fire air，分离燃尽风)挡板开度，一次风管道上的电动可调缩孔开度，各一次风管道的风速，煤粉浓度等数据。

2)各模块对数据进行处理：

2-1)水冷壁表面气氛测定模块2处理水冷壁表面气氛测量数据，对于低氮燃烧改造后的锅炉来说，每面炉墙上布置12个水冷壁表面气氛测点，其中主燃烧器区域布置6个，还原区布置3个，燃尽区布置3个，整台锅炉共布置48个水冷壁表面气氛测点，每个测点可以测量出氧量浓度O₂(％)和一氧化碳浓度CO(％)，在该模块处理时将四面墙分别处理，找出每面墙的平均值和最高值，处理方法如下：

前墙的12个氧量测量数据是O_2iWF，CO_iWF(i＝1～12)；

后墙的12个氧量测量数据是O_2iWB，CO_iWB(i＝1～12)；

左侧墙的12个氧量测量数据是O_2iWL，CO_iWL(i＝1～12)；

右侧墙的12个氧量测量数据是O_2iWR，CO_iWR(i＝1～12)；

将每面墙上的测量数据连续采样，并进行有效性判断时，按照取样10次的方式，其判据为：O₂＜5％；CO＜15％。

当数据超出上述范围时将其剔除并同时将给DCS系统发出报警信息，并将其余数据进行处理，算出每面墙的氧量平均值、氧量的最低值、一氧化碳平均值和一氧化碳的最高值，其中需要说明的是，在进行氧量和一氧化碳平均值计算时，需要采用加权平均值计算，即在主燃烧器区域的12个点的权值为60％，还原区的权值为30％，燃尽区的权值为10％，这样得出：O_2WFaverage，O_2WFmin；O_2WBaverage，O_2WBmin；O_2WLaverage，O_2WLmin；O_2WRaverage，O_2WRmin；CO_WFaverage，CO_WFmax；CO_WBaverage，CO_WBmax；CO_WLaverage，CO_WLmax；CO_WRaverage，CO_WRmax；

从四个氧量平均值中找出最小值O_2MINaverage，从四个氧量最小值中找出最小值O_2MINmin，从四个一氧化碳平均值中找出最大值CO_MAXaverage，从四个一氧化碳最大值中找出最大值CO_MAXmax即：

O_2MINaverage＝(O_2WFaverage,O_2WBaverage,O_2WLaverage,O_2WRaverage)；

O_2MAXaverage＝(O_2WFaverage,O_2WBaverage,O_2WLaverage,O_2WRaverage)；

CO_MAXaverage＝(CO_WFaverage,CO_WBaverage,CO_WLaverage,CO_WRaverage)；

CO_MINaverage＝(CO_WFaverage,CO_WBaverage,CO_WLaverage,CO_WRaverage)；

将选出的四个值送入数据决策模块8，由数据决策模块8进行决策判断、分析，然后形成指令发出。

2-2)一次风处理模块3是收集和处理一次风系统的数据，这里需要说明的是，首先将一次风管道12上的可调缩孔改造为电动可调缩孔，并且加装进位限位开关9和退位限位开关10，然后对一次风粉在线系统进行标定，保证一次风速测量的准确性，如果风粉在线系统有浓度显示，也要求浓度显示比较准确。其中，限位开关可根据现场条件，在可调缩孔门杆的进退极限位的位置加装限位开关。

首先将每根一次风管道12的可调缩孔的开度和一次风速进行有效性判断，可调缩孔的判据为20％＜D_k＜105％，一次风速的判据为15＜v_k＜38m/s，k为一次风管的编号，其为正整数，对于300MW机组来说，一次风管数量一般为24根，当数据超出上述范围时将给DCS系统1发出报警信息；其中，D_k表示编号为k的一次风管可调缩孔的开度；v_k表示编号为k的一次风管的一次风速。

2-3)辅助风处理模块4主要是针对主燃烧器中的辅助风和周界风挡板开度进行数据真伪判断，首先要求各辅助风和周界风挡板投入自动，在自动状态下，每层辅助风挡板保持同一开度，下面就开始对辅助风和周界风挡板进行真伪判断，首先进行单个挡板判断，判据为-5＜DAMPER_ij＜105％，i＝1～4，j为层号，j为正整数；如AA层，AB层等，当挡板开度超出上述范围时给DCS发出报警信息；然后进行每层的四个挡板开度的偏差判断，判据为|DAMPER_ij-V_secondair|＜5％，式中V_secondair为本层挡板开度的设定值，DAMPER_ij为第ij层的辅助风和周界风挡板的开度，当数据超出上述范围时将给DCS发出报警信息。需要说明的是，该模块不包括消旋风，消旋风的处理在消旋风模块进行描述。

2-4)燃尽风处理模块主要是针对燃尽风挡板开度进行数据真伪判断，首先要求燃尽风挡板投入自动，在自动状态下，每层辅助风挡板保持同一开度，下面就开始对辅助风和周界风挡板进行真伪判断，首先进行单个挡板判断，判据为-5＜SOFADAMPER_ij＜105％，i＝1～4，j为层号，j为正整数；如AA层，AB层等，当挡板开度超出上述范围时给DCS发出报警信息；然后进行每层的四个挡板开度的偏差判断，判据为|SOFADAMPER_ij-V_sofa|＜5％，式中V_sofa为本层挡板开度的设定值，SOFADAMPER_ij为第ij层的燃尽风挡板的开度，当数据超出上述范围时将给DCS发出报警信息。

2-5)运行数据处理模块主要是针对参与运行调整的运行数据进行采集和处理，主要运行数据包括锅炉负荷D(t/h)，高再出口烟气温度A侧和B侧分别为T_A(℃)和T_B(℃)，二次风箱风压P(kPa)，采集30个频次的数据并求平均值，然后后进行数据判断，锅炉负荷进行D<0.5×D_BMCR的判断，高再出口烟温的判据为|T_A-T_B|＜50℃，二次风箱风压的判据为P<300Pa。其中，D为锅炉蒸发量，单位t/h；D_BMCR为锅炉蒸发量阈值。

2-7)消旋风数据处理模块，其中如果燃烧器中有消旋风，将消旋风挡板开度的数据处理在此模块。首先要求各层消旋风挡板投入自动，在自动状态下，每层消旋风挡板保持同一开度，下面就开始对辅助风和周界风挡板进行真伪判断，首先进行单个挡板判断，判据为-5＜OFADAMPER_ij＜105％，i＝1-4，j为层号，如CC层，CB层等，当挡板开度超出上述范围时给DCS消停系统发出报警信息；然后进行每层的四个挡板开度的偏差判断，判据为|OFADAMPER_ij-V_ofa|＜5％，式中V_ofa为本层挡板开度的设定值，当数据超出上述范围时将给DCS发出报警信息。

2-8)数据决策模块主要功能是对上述7个模块送入的数据进行决策运算处理后形成指令，对相关设备进行自动操作的模块。首先锅炉负荷大于0.5×D_BMCR时，炉膛壁面氧化性气氛增强系统允许投入；当锅炉负荷小于0.5×D_BMCR时，该系统不允许投入，若该系统在运行过程中出现锅炉负荷小于0.5×D_BMCR则该系统自动退出。

根据水冷壁表面气氛测定模块1送入的数据和判断出那面墙的氧化性气氛最弱，判断方法为当O_2MINaverage和CO_MAXaverage均为同一面墙时，并且O_2MINaverage<2％，CO_MAXaverage>0.5％则判定这面墙的氧化性气氛最弱，然后向对应的一次风管的电动可调缩孔发出关的调整指令，一次风管的调整顺序从上层往下层调整；在调整完一次风管缩孔后，再进行主燃烧器辅助风挡板的调整，主燃烧器辅助风挡板调整顺序从上层往下层调整；然后在进行SOFA挡板的调整，调整顺序从下层SOFA往上层调整。在调整过程中，动作的步长和动作范围可根据具体炉型通过调试确定，并在一次风风速，左右侧烟温偏差等也要求不要超过锅炉运行规程中的规定值；同时当O_2MAXaverage>3％和CO_MINaverage<0.1％时，表明该侧墙的氧化性气氛过强，然后向对应的一次风管的电动可调缩孔发出开的调整指令，一次风管的调整顺序从上层往下层调整；在调整完一次风管缩孔后，再进行主燃烧器辅助风挡板的调整，主燃烧器辅助风挡板调整顺序从上层往下层调整；然后在进行SOFA挡板的调整，调整顺序从下层SOFA往上层调整。在调整过程中，动作的步长，动作范围等可根据具体炉型通过调试确定，左右侧烟温偏差等也要求不要超过锅炉运行规程中的规定值。

对于主燃烧器中设计消旋风的燃烧器，数据决策模块采用水冷壁表面气氛测定模块2送入的数据和判断出那面墙的主燃烧器区域的氧化性气氛强弱，还原区和燃尽区氧化性气氛的强弱，主燃烧区域的判断方法为O_2MINaverage1和CO_MAXaverage1均为同一侧时，则判定这面墙的氧化性气氛最弱，调整方法为向对应的一次风管的电动可调缩孔发出调整指令，一次风管的调整顺序从上层往下层调整；在调整完一次风管缩孔后，再进行主燃烧器辅助风挡板(不包括消旋风的挡板)的调整，主燃烧器辅助风挡板调整顺序从上层往下层调整；判断还原区和燃尽区氧化性气氛的判断方法为O_2MINaverage2和CO_MAXaverage2，均为同一侧时，则判定这面墙的氧化性气氛最弱，这首先进行消旋风挡板的调整，先进行上层消旋风挡板的调整，再进行下层消旋风挡板的调整，接着进行SOFA挡板的调整，在调整过程中，动作的步长，动作范围等可根据具体炉型通过调试确定，并在一次风风速，左右侧烟温偏差等也要求不要超过锅炉运行规程中的规定值。

对于采用切圆燃烧方式的锅炉来说，水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的基本构件是一样的，但是由于有些低氮燃烧器设计消旋风，有些没有消旋风，导致该系统有所不同，下面根据两个实施例对水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统进行详细说明。

实施例1

华电集团某电厂#5锅炉为蒸发量1025t/h的亚临界、中间一次再热、强制循环汽包炉，燃烧方式为四角切圆燃烧方式，其切圆燃烧方向为逆时针旋转，见图4，每角有六层煤粉燃烧器，与二次风喷口间隔布置，制粉系统为4套中储式制粉系统，该锅炉燃烧器采用了早期美国CE的技术，NO_x的排放浓度较高，排放浓度在720mg/Nm³左右。为了达到国家最新的火电厂污染物排放标准，#5锅炉于2011年进行了低氮燃烧器改造，燃烧器改造后仍为六层煤粉燃烧器，辅助风间隔布置，没有设计消旋风，距离最上层煤粉燃烧器的4.5m处布置四层SOFA，为了能够准确掌握水冷壁表面气氛安装了水冷壁表面气体测量系统，可以实时测量出水冷壁表面的氧量和一氧化碳。该锅炉燃用煤种为烟煤，但是在低氮改造半年后的临修过程中发现锅炉水冷壁出现高温腐蚀的迹象，观察发现高温腐蚀位置与水冷壁表面还原性气氛浓的位置相吻合，经过施工工期和投资成本等方面的论证电厂在小修过程中采用水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统。

在制定#5锅炉的水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统实施方案中，首先对#5锅炉的目前的设备状况进行分析，#5锅炉的水冷壁表面气氛较为完好，经过标定，氧量和一氧化碳浓度的测试准确性较高；一次风为六层分别为A层，B层，C层，D层，E层，F层，其中A层#1角的一次风表示为A1，#2角为A2以此类推；辅助风为七层分别为AA层，AB层，BC层，CD层，DE层，EF层，FF层,其中AA层#1角的辅助风表示为AA1，以此类推，辅助风各挡板可以层操，解除自动可以单操，同层各辅助风挡板可以设置偏置；燃尽风为四层分别为SOFA1，SOFA2，SOFA3，SOFA4，其中SOFA1层#1角的燃尽风表示为SOFA11,#2角为SOFA12，以此类推燃尽风各挡板可以层操，解除自动可以单操，同层各燃尽风挡板可以设置偏置；#5锅炉安装有一次风风粉在线，可以在线显示一次风速和一次风中煤粉浓度，安装有可调缩孔，但不是电动；DCS系统中的运行数据较全，水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统需要用的运行数据可以全部获得。通过以上分析可以看出，#5锅炉的安装水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的基础较好，改造工作量较少，在现场工作仅需要将一次风管可调缩孔安装电动执行器，进退限位开关即可；图2为电动可调缩孔示意图，将一次风管12原有的可调缩孔11加上电动执行器，再安装进限位开关10和退限位开关9即可。

就本实施例来说，设计一个水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统工作站，工作站与#5机组的DCS系统相互通信，这样可以避免对DCS系统产生影响，所有数据采集模块和决策模块全部在工作站中，其中数据处理模块包括：水冷壁表面气氛测定模块2，一次风处理模块3，辅助风处理模块4，燃尽风处理模块5，运行数据处理模块6，数据决策模块8。工作站从DCS中采集数据，进行各个模块处理和运算，然后形成指令再送回DCS，相关设备执行指令。

本实施例中，在运行DCS系统中组态一个画面见图3，运行人员可以方便投入和切除，并且可以显示该系统的运行状态和报警信息。

本发明具体工作过程如下：

1)运行人员点击投入按钮，运行数据处理模块6采集最近30个锅炉负荷D值求平均值并与0.5×D_BMCR比较，经比较结果送入在模块8中，比较结果为1时，系统投入自动，投入按钮变为红色，显示运行。比较结果为0时，系统不能投入，投入按钮变为黄色，表示投入未成功，并在报警信息中显示出原因，需要运行人员按复位按钮，消除报警信息，准备再次投入。

2)在锅炉负荷满足条件后，系统投入成功，各模块正常工作，水冷壁表面气氛测定模块A工作，计算出O_2MINaverage＝O_2WFaverage<2％和CO_MAXaverage＝CO_WFaverage>0.5％时；则数据决策模块8向F1一次风管的电动可调缩孔11发出关指令，动作步长为2％，同时一次风处理模块3实时采集F1的一次风速，当F1一次风速降到15m/s时或F1可调缩孔的进限位开关10发出信号，则停止调整F1，继续调整E1，动作步骤与F1相同，然后再调整D1，C1，B1和A1，当一次风全部调整完成后，前墙氧化性气氛仍较弱，辅助风处理模块4先对所有辅助风挡板的状态进行判断，然后开大FF1辅助风挡板，动作步长为3％，然后调整EF1辅助风挡板，DE1辅助风挡板，CD1辅助风挡板，BC1辅助风挡板，AB1辅助风挡板和AA1辅助风挡板，当辅助风挡板调整完成后，前墙氧化性气氛仍较弱，燃尽风处理模块5先对所有燃尽风挡板的状态进行判断，然后SOFA11挡板开大，动作步长为3％，然后调整SOFA21挡板，SOFA31挡板，SOFA41挡板。

另外O_2MAXaverage＝O_2WRaverage>3％和CO_MINaverage＝CO_WRaverage<0.1％并送入数据决策模块8，决策模块认定后墙(WR)表面氧化性气氛过强需要适当减弱，则数据决策模块8向F3一次风管的电动可调缩孔11发出开指令，动作步长为2％，同时一次风处理模块3实时采集F3的一次风速，当F3可调缩孔的退限位开关9发出信号，则停止调整F3，继续调整E3，动作步骤与F3相同，然后再调整D3，C3，B3和A3，当一次风全部调整完成后，后墙氧化性气氛仍较强，辅助风处理模块4先对所有辅助风挡板的状态进行判断，然后关FF3辅助风挡板，动作步长为3％，然后调整EF3辅助风挡板，DE3辅助风挡板，CD3辅助风挡板，BC3辅助风挡板，AB3辅助风挡板和AA3辅助风挡板，当辅助风挡板调整完成后，后墙氧化性气氛仍较强，燃尽风处理模块5先对所有燃尽风挡板的状态进行判断，然后SOFA13挡板关，动作步长为3％，然后调整SOFA23挡板，SOFA33挡板，SOFA43挡板。

3)在系统运行过程中，运行数据处理模块6对主要运行数据进行采集并处理，当出现锅炉负荷小于0.5×D_BMCR时，系统退出并给出报警信息；当高再左右侧出口烟温|T_A-T_B|＞50℃时，给出报警信息，系统从最上层辅助风挡板复位，该实施例中从FF1和FF3开始复位，直到|T_A-T_B|＜50℃，报警消失，系统保持开始10分钟，在开始调整；当二次风箱风压为P<300Pa时，给出报警信息，提醒运行人员增加风量。从理论上讲，本系统的调整不会引起二次风箱压力波动，但是实际上由于每个辅助风和燃尽风挡板特性不一致，可能会造成二次风箱风压波动，由于均为单个挡板动作，二次风箱压力也仅为轻微波动，在本实施例中，基本没有引起二次风箱风压波动。

实施例2

华能某发电有限公司#2机组锅炉是由上海锅炉厂制造的SG--1036/17.5--M882型，亚临界压力一次中间再热控制循环汽包炉。单炉膛、∏型露天布置，全钢架悬吊结构、平衡通风、固态干式排渣。锅炉采用摆动式燃烧器、四角布置、切向燃烧，切圆旋转方向为逆时针，可见示意图4。锅炉制粉系统为双进双出钢球磨正压一次风直吹式。设计煤种为烟煤。在2014年6月大修期间，进行了低氮燃烧器改造，并加装了水冷壁表面气氛测量系统以便实时测量水冷壁表面气氛，在安装一次风粉在线系统的同时对可调缩孔进行了改造，将手动可调缩孔改为电动可调缩孔，加装了进退限位开关，改造后的低氮燃烧器一次风为四层分别为A1，A2，B1，B2，辅助风为六层AA，A，AB1，AB2，BB1，BB2，BB；消旋风两层为OFA1和OFA2；燃尽风四层为SOFA1，SOFA2，SOFA3和SOFA4。#2锅炉燃用煤种也为烟煤，但是在低氮燃烧器改造后出现了水冷壁高温腐蚀现象，通过水冷壁表面气氛测量装置检测发现，部分水冷壁表面的还原性气氛较浓，为此电厂在临修过程中加装了水冷壁表面氧化性气氛增强系统。

通过对#2锅炉的设备状况分析可知，#2锅炉的各种辅助设备较为完善，水冷壁表面哦气氛测量装置和一次风风粉在线已经安装，经过标定发现，水冷壁表面哦气氛测量装置的氧量和一氧化碳浓度的测试准确性较高，一次风粉在线系统的一次风速测试较为准确，并且可调缩孔为电动并安装了进退限位开关。因此只需要对各个挡板等进行命名即可，一次风分四层分别A1层，A2层，B1层，B2层，其中A1层#1角的一次风表示为A11，#2角为A12以此类推；辅助风六层为AA，A，AB1，AB2，BB1，BB2，BB，其中AA层#1角的辅助风表示为AA1，其他以此类推，辅助风各挡板可以层操，解除自动可以单操，同层各辅助风挡板可以设置偏置；消旋风两层为OFA1和OFA2，其中OFA1层#1角的消旋风表示为OFA11，#2角的消旋风表示为OFA12其他以此类推，消旋风各挡板可以层操，解除自动可以单操，同层各燃尽风挡板可以设置偏置；燃尽风四层为SOFA1，SOFA2，SOFA3和SOFA4,其中SOFA1层#1角的燃尽风表示为SOFA11,#2角为SOFA12，以此类推，燃尽风各挡板可以层操，解除自动可以单操，同层各燃尽风挡板可以设置偏置。

就实施例2来说，设计一个水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统工作站，工作站与#2机组的DCS系统相互通信，这样可以避免对DCS系统产生负面影响，所有数据采集模块和决策模块全部在工作站中，其中数据处理模块包括：水冷壁表面气氛测定模块2，一次风处理模块3，辅助风处理模块4，燃尽风处理模块5，运行数据处理模块6，消旋风处理模块7，数据决策模块8。工作站从DCS系统1中采集数据，进行各个模块处理和运算，然后形成指令再送回DCS系统1，相关设备执行指令。

实施例2中，在运行DCS系统中组态一个画面见图3，运行人员可以方便投入和切除，并且可以显示该系统的运行状态和报警信息等。

本发明具体工作过程如下：

2)在锅炉负荷满足条件后，系统投入成功，各模块正常工作，水冷壁表面气氛测定模块B工作，计算出O_2MINaverage1＝O_2WFaverage1<2％和CO_MAXaverage1＝CO_WFaverage1>0.5％时；表明主燃区前墙氧化性气氛较弱，则数据决策模块8向B21一次风管的电动可调缩孔11发出关指令，动作步长为2％，同时一次风处理模块3实时采集F1的一次风速，当B21一次风速降到15m/s时或B21可调缩孔的进限位开关10发出信号，则停止调整B21，继续调整B11，动作步骤与B21相同，然后再调整A21和A11，当一次风全部调整完成后，前墙氧化性气氛仍较弱，辅助风处理模块4先对所有辅助风挡板的状态进行判断，然后开大BB1辅助风挡板，动作步长为3％，然后调整BB21辅助风挡板，BB11辅助风挡板，AB21辅助风挡板，AB11辅助风挡板，A1辅助风挡板和AA1辅助风挡板。

当上述调整步骤完成时，水冷壁表面气氛测定模块B计算出的数据仍满足O_2MINaverage2＝O_2WFaverage2<2％和CO_MAXaverage2＝CO_WFaverage2>0.5％时，则数据决策模块8向SOFA11挡板发出开大指令，动作步长为3％，然后调整SOFA21挡板，SOFA31挡板，SOFA41挡板；当辅助风挡板调整完成后，前墙还原和燃尽区氧化性气氛仍较弱，则数据决策模块8向消旋风OFA21挡板发出关小指令，动作步长为3％，然后是OFA11挡板。

3)在系统运行过程中，运行数据处理模块6对主要运行数据进行采集并处理，当出现锅炉负荷小于0.5×D_BMCR时，系统退出并给出报警信息；当高再左右侧出口烟温|T_A-T_B|＞50℃时，给出报警信息，系统先恢复消旋风OFA2的挡板，然后是消旋风OFA1的挡板，接着最上层燃尽风挡板复位，实施例2中从SOFA4，然后是SOFA3，SOFA2和SOFA1，直到|T_A-T_B|＜50℃，报警消失，系统保持开始10分钟，在开始调整；当二次风箱风压为P<300Pa时，给出报警信息，提醒运行人员增加风量。从理论上讲，本系统的调整不会引起二次风箱压力波动，但是实际上由于每个辅助风和燃尽风挡板特性不一致，可能会造成二次风箱风压波动，由于均为单个挡板动作，二次风箱压力也仅为轻微波动，在本实施例中，基本没有引起二次风箱风压波动。

本发明还提供一种变电站锅炉，其包括上述所述的变电站锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统，其特征在于，所述锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统包括服务器，所述服务器设置于变电站的工作站内且与DCS系统相互通信；所述DCS系统与变电站机组相连；所述服务器包括：

2.如权利要求1所述的一种锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统，其特征在于，所述服务器还包括消旋风数据处理模块，其被配置为从DCS系统中采集消旋风挡板开度的数据并判断各层消旋风挡板的开度是否一致，将判断结果传送至数据决策模块。

3.一种如权利要求1-2任一所述的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，其特征在于，如果锅炉的燃烧器中有消旋风，则消旋风数据处理模块还用来采集消旋风挡板开度的数据；消旋风数据处理模块根据采集的数据来判断各层消旋风挡板的开度是否一致，并将判断结果传送至数据决策模块。

5.如权利要求3所述的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，其特征在于，该工作方法还包括：

数据决策模块根据接收到的水冷壁表面的烟气成分以及烟气成分含量，剔除超出预设烟气成分含量阈值的数据并向DCS系统发出报警信息，且存储预设烟气成分含量阈值范围内的数据。

6.如权利要求5所述的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，其特征在于，数据决策模块根据在预设烟气成分含量阈值范围的数据，计算锅炉每面墙的氧量浓度平均值、氧量浓度最低值、一氧化碳浓度平均值和一氧化碳浓度最高值。

7.如权利要求6所述的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，其特征在于，数据决策模块将计算出的锅炉每面墙的氧量浓度平均值、氧量浓度最低值、一氧化碳浓度平均值和一氧化碳浓度最高值分别与预设相应阈值比较，进而生成调整一次风管道上可调缩孔开度指令并传送至DCS系统。

8.如权利要求3所述的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，其特征在于，数据决策模块首先根据当前获取的锅炉负荷与锅炉正常运行负荷阈值比较，若前者大于后者，则数据决策模块向DCS系统发出允许运行的指令来控制变电站锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统投入运行；否则，数据决策模块向DCS系统发出禁止运行的指令来控制变电站锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统退出运行。

9.如权利要求3所述的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统的工作方法，其特征在于，当数据决策模块接收到的任一判断结果为否时，数据决策模块向DCS系统发出预警信号进行预警。

10.一种变电站锅炉，其包括如权利要求1-2任一所述的锅炉水冷壁表面氧化性气氛主动增强系统。