CN108826352A - 一种智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统，包括安装在磨煤机出口与锅炉入口之间的一次风管内的煤粉浓度速度细度一体化测量装置、在线调平装置，煤粉浓度速度细度一体化测量装置、在线调平装置均与锅炉风粉在线均衡系统通信相连；煤粉浓度速度细度一体化测量装置用于采集一次风管内煤粉的浓度速度细度信号，锅炉风粉在线均衡系统根据信号煤粉信号、在线调平装置当前开度信号控制在线调平装置调整磨煤机出口粉管内的煤粉流量和流速大小。本发明采用一体化在线测量及调平的闭环技术，实现一次风粉热态调平、协助实现优化燃烧、提高锅炉效率、降低供电煤耗。

Description

一种智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统及其方法，属于燃煤电厂锅炉监测控制技术领域。

背景技术

由于缺乏可靠、精确的测量技术和控制调节手段，目前国内燃煤电厂对一次风管内的煤粉流量状态无法实现精确可靠的计量，一次粉管内煤粉的流量分配也存在着不均匀的问题。此现象将直接影响燃烧器出口煤粉气流的着火及稳燃，易造成火焰偏斜、冲刷炉墙、炉膛热负荷和气温偏差、过氧燃烧、NOx排放量增加，还会引起水平管道内煤粉沉积，导致堵管，引起相应的燃烧器烧坏，甚至引起局部还原气氛强而产生受热面局部高温腐蚀或结焦、爆管等问题，严重影响着机组运行的安全性和经济性。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统，解决了以往有测量无调平或有调平无测量的开环模式，采用一体化在线测量及调平的闭环技术，实现一次风粉热态调平、协助实现优化燃烧、提高锅炉效率、降低供电煤耗；辅助监测，为磨煤机检修提供判据；辅助诊断堵粉、断粉及煤粉沉积现象，避免各种现象引起腐蚀、结渣及爆管事故。

技术方案：本发明所述智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统，包括煤粉浓度速度细度一体化测量装置、在线调平装置、锅炉风粉在线均衡系统；所述煤粉浓度速度细度一体化测量装置、在线调平装置均安装在磨煤机出口与锅炉入口之间的一次风管内，煤粉浓度速度细度一体化测量装置靠近锅炉入口设置，在线调平装置靠近磨煤机出口设置，所述煤粉浓度速度细度一体化测量装置、在线调平装置均与所述锅炉风粉在线均衡系统通信相连；所述煤粉浓度速度细度一体化测量装置用于采集一次风管内煤粉的浓度速度细度信号，所述锅炉风粉在线均衡系统根据信号煤粉信号、在线调平装置当前开度信号控制在线调平装置调整磨煤机出口粉管内的煤粉流量和流速大小。

进一步完善上述技术方案，所述磨煤机出口与锅炉入口通过若干个一次风管，每个一次风管内均设有煤粉浓度速度细度一体化测量装置和在线调平装置。

进一步地，所述在线调平装置包括煤粉均衡器本体1、新型孔状叶片2、与煤粉均衡器相连的电机3，所述锅炉风粉在线均衡系统包括监控中心、PLC控制器，监控中心通过PLC控制器与电机相连，电机控制煤粉均衡器内叶片是否转动和转动角度。

进一步地，所述在线调平装置包括调平主体以及设于调平主体内的栅格孔状叶片。

进一步地，采用上述智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统进行煤粉浓度速度细度在线监测调平方法，包括如下步骤：

（1）一次风管内的煤粉浓度速度细度一体化测量装置对一次风管内煤粉的浓度速度细度信号进行采集，并将采集的信号传输至锅炉风粉在线均衡系统；

（2）在线调平装置将当前煤粉均衡器的开度信息参数传输至锅炉风粉在线均衡系统；

（3）锅炉风粉在线均衡系统根据采集信号判断一次风管内的煤粉浓度、速度是否满足预制均衡值，若不满足，锅炉风粉在线均衡系统生成驱动信号控制在线调平装置调整磨煤机出口粉管内的煤粉流量和流速大小；

（4）调整完毕后，锅炉风粉在线均衡系统通过煤粉浓度速度细度一体化测量装置获取一次风管内煤粉的浓度速度细度信号，并判断一次风管内的煤粉浓度、速度是否满足预制均衡值，若不满足，继续重复步骤（3），直至一次风管内的煤粉浓度、速度是否满足预制均衡值。

进一步地，所述锅炉风粉在线均衡系统设有DCS通信接口、存储模块和故障报警模块。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）锅炉风粉在线均衡系统通过与煤粉浓度速度细度一体化测量装置实时通信，读取实时的煤粉浓度、速度及细度数据，锅炉风粉在线均衡系统能实时读取在线调平装置的开度信号，并能自动调节风粉均衡装置开度；锅炉风粉在线均衡系统软件能够对磨煤机出口的各个粉管进行偏差运算，通过调控达到磨煤机各出口粉管内的煤粉速度、浓度相对平衡；

（2）锅炉风粉在线均衡系统还具有如下功能：实时显示各粉管内的浓度、速度、细度以及均衡装置开度的数值；具备历史数据存储及查询功能；具有与DCS通信接口具备系统故障报警功能。

（3）本发明解决了以往有测量无调平或有调平无测量的开环模式，采用一体化在线测量及调平的闭环技术，实现一次风粉热态调平、协助实现优化燃烧、提高锅炉效率、降低供电煤耗；辅助监测，为磨煤机检修提供判据；辅助诊断堵粉、断粉及煤粉沉积现象，避免各种现象引起腐蚀、结渣及爆管事故。

附图说明

图1是智能高精度一体化煤粉浓度/速度/细度在线监测及调平技术流程图。

图2是智能高精度一体化煤粉浓度/速度/细度在线监测及调平安装位置图。

图3是在线调平装置示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图2所示智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统，包括煤粉浓度速度细度一体化测量装置1、在线调平装置3、锅炉风粉在线均衡系统2；煤粉浓度速度细度一体化测量装置1及在线调平装置3分别安装于磨煤机61、62出口的一次粉管上，煤粉浓度速度细度一体化测量装置靠近锅炉4入口设置，在线调平装置靠近磨煤机61/62出口设置；测量的数据全部反馈至就地控制柜的锅炉风粉在线均衡系统2，锅炉风粉在线均衡系统2对数据进行分析并传输，所有测量的数据均衡传输至用户DCS系统，便于用户的查看与调整。如图3所示，在线调平装置3包括调平主体31以及设于调平主体内的栅格孔状叶片32，调平主体31通过固定件33安装在一次粉管上。

采用超声波法测量原理，可准确测量一次风管中的煤粉浓度/速度/细度。其原理是：声速在空气中的传播速度受到空气中的颗粒浓度的影响，声波的速度和介质的情况有密切的联系。声波的传播速度和气固两相流动中颗粒的浓度有一定的联系，而声波速度的获得是通过声波在两相流动中的时间差来计算的。穿过煤粉的声波会由于煤粉颗粒对波长的吸收而衰减，当测量区很小时，流过测量区的煤粉颗粒的数目是随机变化的，颗粒大小也在变化，应用声波理论分析这种变化就可以测得煤粉的平均粒度即细度。具体可参见公开号为107677572A的专利申请“在线多点快速检测气粉混合物的超声粒径测量系统”。

在线调平装置3能够针对一次风粉管内的煤粉浓度与速度进行在线调整，从而使每台磨煤机61、62出口粉管内的煤粉速度达到相对平衡，并能改善各粉管内煤粉均匀性，为锅炉实现优化燃烧提供在线调节手段。在线调平装置3采用新型孔状叶片截流原理，通过调整叶片角度调节磨煤机粉管内的煤粉流量及流速大小，以达到每台磨煤机出口粉管内的煤粉速度相对平衡，并能改善各粉管内煤粉的均匀性。

锅炉风粉在线均衡系统2系统作为核心，主要功能如下：能够实时的与煤粉浓度/速度/细度在线监测系统保持通信，读取监测系统的实时监测数据；软件能够实时的与PLC控制电路保持连接，读取PLC电路上相关的控制信息；PLC控制电路能够实时接收控制软件的相关信息，能够读取当前的叶片旋转角度，并且能自动根据当前结果调节旋转角度。

锅炉风粉在线均衡系统2，能够实时计算需要调整的角度，同时能够实时的控制整个闭环系统的良好运行。其工作流程：锅炉风粉在线均衡系统2采集监测数据，同时根据程序内部预先设置的算法对数据进行处理，根据处理结果判断煤粉均衡器内部的叶片是否需要转动，转动的角度大小，随后控制PLC控制器来启动与煤粉均衡器相连接的电机，控制电机的转动转数来调整叶片的角度。角度调整完毕后，控制软件再次采集监测数据，同时进行运算，判断粉管内的一次风速是否达到均衡。

本发明涉及一种智能高精度一体化煤粉浓度/速度/细度在线监测及调平技术，主要适用于多相流介质浓度、速度、细度检测及各粉管间的偏差调平。整个系统为一团环模式，当有硬件发生故障时，系统会自动报警并提示用户进行维护。具体操作如下：

1、协调功能：可在线发现测量装置异常时会自动报警，显示出发现异常的相关通道及可能的导致异常的原因及解决办法。

2、煤粉数据显示：在系统该软件上，可选择最多五个通道，将选择通道的所测数据实时显示在坐标图上，若有通道信号异常时（过大或者过小），系统会报警，将该通道显示出来。同时上图右方的界面的主要功能是实时的显示各个通道对应的煤量数据。

3、历史数据显示功能：系统的附属功能，只需输入所要查询的通道号，以及按照规则输入的查询日期区间即可将所要查询的数据显示在坐标图中。此处需要注意必须按照规定的规则进行输入，否则程序会出现错误，不予显示，若程序报错，需要关闭程序重新启动即可。

4、实时显示功能：可实时显示所有管道的的浓度、速度、细度的数据。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (6)

1.一种智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统，其特征在于：包括煤粉浓度速度细度一体化测量装置、在线调平装置、锅炉风粉在线均衡系统；所述煤粉浓度速度细度一体化测量装置、在线调平装置均安装在磨煤机出口与锅炉入口之间的一次风管内，煤粉浓度速度细度一体化测量装置靠近锅炉入口设置，在线调平装置靠近磨煤机出口设置，所述煤粉浓度速度细度一体化测量装置、在线调平装置均与所述锅炉风粉在线均衡系统通信相连；所述煤粉浓度速度细度一体化测量装置用于采集一次风管内煤粉的浓度速度细度信号，所述锅炉风粉在线均衡系统根据信号煤粉信号、在线调平装置当前开度信号控制在线调平装置调整磨煤机出口粉管内的煤粉流量和流速大小。

2.根据权利要求1所述的智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统，其特征在于：所述磨煤机出口与锅炉入口通过若干个一次风管，每个一次风管内均设有煤粉浓度速度细度一体化测量装置和在线调平装置。

3.根据权利要求1所述的智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统，其特征在于：所述在线调平装置包括煤粉均衡器本体1、新型孔状叶片2、与煤粉均衡器相连的电机3，所述锅炉风粉在线均衡系统包括监控中心、PLC控制器，监控中心通过PLC控制器与电机相连，电机控制煤粉均衡器内叶片是否转动和转动角度。

4.根据权利要求3所述的智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统，其特征在于：所述在线调平装置包括调平主体以及设于调平主体内的栅格孔状叶片。

5.根据权利要求1所述智能煤粉浓度速度细度在线监测调平系统的调平方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）一次风管内的煤粉浓度速度细度一体化测量装置对一次风管内煤粉的浓度速度细度信号进行采集，并将采集的信号传输至锅炉风粉在线均衡系统；

（2）在线调平装置将当前煤粉均衡器的开度信息参数传输至锅炉风粉在线均衡系统；

（3）锅炉风粉在线均衡系统根据采集信号判断一次风管内的煤粉浓度、速度是否满足预制均衡值，若不满足，锅炉风粉在线均衡系统生成驱动信号控制在线调平装置调整磨煤机出口粉管内的煤粉流量和流速大小；

（4）调整完毕后，锅炉风粉在线均衡系统通过煤粉浓度速度细度一体化测量装置获取一次风管内煤粉的浓度速度细度信号，并判断一次风管内的煤粉浓度、速度是否满足预制均衡值，若不满足，继续重复步骤（3），直至一次风管内的煤粉浓度、速度是否满足预制均衡值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述锅炉风粉在线均衡系统设有DCS通信接口、存储模块和故障报警模块。