CN107906557A - 燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统及方法，换热器位于燃烧器的热二次风内，压缩空气储罐的出口经压缩空气输入管与换热器的入口相连通，压缩空气输出管的入口与换热器的出口相连通，压缩空气输出管的出口与燃烧器的二次风箱相连通，压缩空气输入管上设置有压缩空气流量控制装置，其中，DCS系统的输出端、压缩空气流量控制装置、第一温度传感器的输出端及第二温度传感器的输出端与中央处理器相连接，中央处理器的输出端与燃烧器热二次风风门的控制端相连接，该系统及方法能够实现燃烧器二次风热态风量的在线测量与优化控制。

Description

燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种在线测量与优化控制系统及方法，具体涉及一种燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统及方法。
背景技术
电站锅炉各燃烧器二次风风量热态分配特性对锅炉内部组织燃烧影响巨大，但受限制于单个燃烧器二次风热态风量测量技术，目前国内尚未有较为成熟的燃烧器二次风风量热态测试技术与自动优化控制系统。
由于二次风喷口结构复杂，测试环境温度较高(300℃以上)，测试环境复杂(正压、风箱内布置)，喷口流量波动频繁以及二次风喷口结构复杂等，同时燃烧器喷口截面不同区域的二次风速分布差别也很大，采用常规方法测试单个点或几个点风速来计算喷口流量的方法误差非常大，所以目前该尚未报告具有推广意义的燃烧器二次风风量热态测量与优化控制系统。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统及方法，该系统及方法能够实现燃烧器二次风热态风量的在线测量与优化控制。
为达到上述目的，本发明所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统包括换热器、压缩空气储罐、压缩空气输入管、压缩空气输出管、DCS系统、用于检测换热器入口处压缩空气温度的第一温度传感器以及用于检测换热器出口处压缩空气温度的第二温度传感器；
换热器位于燃烧器的热二次风内，压缩空气储罐的出口经压缩空气输入管与换热器的入口相连通，压缩空气输出管的入口与换热器的出口相连通，压缩空气输出管的出口与燃烧器的二次风箱相连通，压缩空气输入管上设置有压缩空气流量控制装置，其中，DCS系统的输出端、压缩空气流量控制装置、第一温度传感器的输出端及第二温度传感器的输出端与中央处理器相连接，中央处理器的输出端与燃烧器热二次风风门的控制端相连接。
采用压缩空气作为冷端介质对燃烧器二次风热态风量进行在线测量。
根据燃烧器的二次通流结构进行换热器的设计及布置。
还包括绝热护套，其中，绝热护套位于燃烧器的二次风箱内，压缩空气输入管出口的端部及压缩空气输出管入口的端部位于绝热护套内。
所述第一温度传感器及第二温度传感器均位于燃烧器的二次风箱外且靠近燃烧器二次风箱的外壁处。
本发明所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制方法包括以下步骤：
压缩空气储罐内的压缩空气经压缩空气输入管进入到换热器中，并在换热器中与热二次风进行换热，然后再经压缩空气输出管进入到燃烧器的二次风箱内，通过第一温度传感器实时检测换热器入口处压缩空气的温度信息t1入口，并将换热器入口处压缩空气的温度信息t1入口发送至中央处理器中，第二温度传感器实时检测换热器出口处压缩空气的温度信息t1出口，并将换热器出口处压缩空气的温度信息t1出口发送至中央处理器中，压缩空气流量控制装置将压缩空气的流量Q1发送至中央处理器中，中央处理器根据换热器入口处压缩空气的温度信息t1入口、换热器出口处压缩空气的温度信息t1出口、压缩空气的流量Q1、热二次风的温度t2、换热器入口的横截面积S1、热二次风的流通面积S2、换热器的换热系数k、换热器的横截面积S3及换热器的有效换热长度L3计算燃烧器喷口的二次风热态流量，然后根据燃烧器喷口的二次风热态流量产生控制指令，再根据所述控制指令控制燃烧器热二次风风门的开度，完成燃烧器二次风热态风量的在线测量与自动优化控制。
热二次风的温度范围为250℃～380℃，热二次风的流速范围为5m/s～60m/s。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统及方法在具体操作时，采用热平衡法进行燃烧器喷口的二次风热态流量测量，具体的，换热器位于燃烧器的热二次风内，将压缩空气通入所述换热器内，使压缩空气与燃烧器的热二次风进行换热，然后根据换热器入口处压缩空气的温度信息t1入口、换热器出口处压缩空气的温度信息t1出口、压缩空气的流量Q1、热二次风的温度t2、换热器入口的横截面积S1、热二次风的流通面积S2、换热器的换热系数k、换热器的横截面积S3及换热器的有效换热长度L3计算燃烧器喷口的二次风热态流量。另外，根据燃烧器喷口的二次风热态流量控制燃烧器热二次风风门的开度，实现燃烧器二次风热态风量的在线测量与自动优化控制，操作简单方便，适用于所有类型的锅炉，并且成本低、工业推广应用性较强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为压缩空气储罐、2为压缩空气输入管、3为第二温度传感器、4为压缩空气流量控制装置、5为第一温度传感器、6为绝热护套、7为换热器、8为中央处理器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统包括换热器7、压缩空气储罐1、压缩空气输入管2、压缩空气输出管、DCS系统、用于检测换热器7入口处压缩空气温度的第一温度传感器5以及用于检测换热器7出口处压缩空气温度的第二温度传感器3；换热器7位于燃烧器的热二次风内，压缩空气储罐1的出口经压缩空气输入管2与换热器7的入口相连通，压缩空气输出管的入口与换热器7的出口相连通，压缩空气输出管的出口与燃烧器的二次风箱相连通，压缩空气输入管2上设置有压缩空气流量控制装置4，其中，DCS系统的输出端、压缩空气流量控制装置4、第一温度传感器5的输出端及第二温度传感器3的输出端与中央处理器8相连接，中央处理器8的输出端与燃烧器热二次风风门的控制端相连接。
本发明还包括绝热护套6，其中，绝热护套6位于燃烧器的二次风箱内，压缩空气输入管2出口的端部及压缩空气输出管入口的端部位于绝热护套6内；所述第一温度传感器5及第二温度传感器3均位于燃烧器的二次风箱外且靠近燃烧器二次风箱的外壁处。
本发明所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制方法包括以下步骤：
压缩空气储罐1内的压缩空气经压缩空气输入管2进入到换热器7中，并在换热器7中与热二次风进行换热，然后再经压缩空气输出管进入到燃烧器的二次风箱内，通过第一温度传感器5实时检测换热器7入口处压缩空气的温度信息t1入口，并将换热器7入口处压缩空气的温度信息t1入口发送至中央处理器8中，第二温度传感器3实时检测换热器7出口处压缩空气的温度信息t1出口，并将换热器7出口处压缩空气的温度信息t1出口发送至中央处理器8中，压缩空气流量控制装置4将压缩空气的流量Q1发送至中央处理器8中，中央处理器8根据换热器7入口处压缩空气的温度信息t1入口、换热器7出口处压缩空气的温度信息t1出口、压缩空气的流量Q1、热二次风的温度t2、换热器7入口的横截面积S1、热二次风的流通面积S2、换热器7的换热系数k、换热器7的横截面积S3及换热器7的有效换热长度L3计算燃烧器喷口的二次风热态流量，然后根据燃烧器喷口的二次风热态流量产生控制指令，再根据所述控制指令控制燃烧器热二次风风门的开度，完成燃烧器二次风热态风量的在线测量与自动优化控制，其中，热二次风的温度范围为250℃～380℃，热二次风的流速范围为5m/s～60m/s。
本发明采用压缩空气作为冷端介质对燃烧器二次风热态风量进行在线测量，换热器7的换热性能根据压缩空气流量、压缩空气温度、热二次风的温度、热二次风的流量及热二次风的通流面积进行确定；根据燃烧器的二次通流结构进行换热器7的设计及布置。
本发明以压缩空气作为换热介质，通过压缩空气储罐1保证压缩空气的流量及压力稳定，以消除压缩空气流量波动对测量精度的影响；换热器7输出的压缩空气经压缩空气输出管进入二次风箱中，不需要额外对其进行处理。另外，压缩空气的流量根据热二次风的温度、流量及换热器7的结构进行确定。
本发明适用于所有类型燃烧器，不受燃烧器结构与分布等条件限制，采用热平衡法对每个燃烧器二次风热态风量进行在线精确测试并进行自动优化调整，经实验，本发明对系统燃烧器二次风热态风量测试精度可以在±5％，优化调整后相同风门开度下的燃烧器二次风量分配偏差在±5％以内。

Claims (7)

1.一种燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统，其特征在于，包括换热器(7)、压缩空气储罐(1)、压缩空气输入管(2)、压缩空气输出管、DCS系统、用于检测换热器(7)入口处压缩空气温度的第一温度传感器(5)以及用于检测换热器(7)出口处压缩空气温度的第二温度传感器(3)；
换热器(7)位于燃烧器的热二次风内，压缩空气储罐(1)的出口经压缩空气输入管(2)与换热器(7)的入口相连通，压缩空气输出管的入口与换热器(7)的出口相连通，压缩空气输出管的出口与燃烧器的二次风箱相连通，压缩空气输入管(2)上设置有压缩空气流量控制装置(4)，其中，DCS系统的输出端、压缩空气流量控制装置(4)、第一温度传感器(5)的输出端及第二温度传感器(3)的输出端与中央处理器(8)相连接，中央处理器(8)的输出端与燃烧器热二次风风门的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统，其特征在于，采用压缩空气作为冷端介质对燃烧器二次风热态风量进行在线测量。
3.根据权利要求1所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统，其特征在于，根据燃烧器的二次通流结构进行换热器(7)的设计及布置。
4.根据权利要求1所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统，其特征在于，还包括绝热护套(6)，其中，绝热护套(6)位于燃烧器的二次风箱内，压缩空气输入管(2)出口的端部及压缩空气输出管入口的端部位于绝热护套(6)内。
5.根据权利要求1所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统，其特征在于，所述第一温度传感器(5)及第二温度传感器(3)均位于燃烧器的二次风箱外且靠近燃烧器二次风箱的外壁处。
6.一种燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制系统，包括以下步骤：
压缩空气储罐(1)内的压缩空气经压缩空气输入管(2)进入到换热器(7)中，并在换热器(7)中与热二次风进行换热，然后再经压缩空气输出管进入到燃烧器的二次风箱内，通过第一温度传感器(5)实时检测换热器(7)入口处压缩空气的温度信息t1入口，并将换热器(7)入口处压缩空气的温度信息t1入口发送至中央处理器(8)中，第二温度传感器(3)实时检测换热器(7)出口处压缩空气的温度信息t1出口，并将换热器(7)出口处压缩空气的温度信息t1出口发送至中央处理器(8)中，压缩空气流量控制装置(4)将压缩空气的流量Q1发送至中央处理器(8)中，中央处理器(8)根据换热器(7)入口处压缩空气的温度信息t1入口、换热器(7)出口处压缩空气的温度信息t1出口、压缩空气的流量Q1、热二次风的温度t2、换热器(7)入口的横截面积S1、热二次风的流通面积S2、换热器(7)的换热系数k、换热器(7)的横截面积S3及换热器(7)的有效换热长度L3计算燃烧器喷口的二次风热态流量，然后根据燃烧器喷口的二次风热态流量产生控制指令，再根据所述控制指令控制燃烧器热二次风风门的开度，完成燃烧器二次风热态风量的在线测量与自动优化控制。
7.根据权利要求6所述的燃烧器二次风热态风量在线测量与优化控制方法，其特征在于，热二次风的温度范围为250℃～380℃，热二次风的流速范围为5m/s～60m/s。
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