CN111520739B - 燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法、装置以及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与燃煤锅炉的通风口连接，送风机的送风量通过锅炉控制器控制，燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法包括：确定锅炉负荷大于设定负荷；检测脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值，以及锅炉中的氧气含量值；若一氧化碳浓度值大于预设浓度值，且氧气含量值小于预设氧气含量值，增大锅炉的总送风量，直至一氧化碳浓度值小于预设浓度值。减少了一氧化碳对燃煤锅炉管壁的腐蚀，提高了燃煤锅炉的工作效率，同时达到了降本增效的效果。本发明还提供了一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置以及一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节系统。
Description
技术领域
本发明涉及发电企业设备领域，具体涉及一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法、一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置以及一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节系统。
背景技术
一氧化碳是大气中分布最广和数量最多的污染物，也是燃煤锅炉燃烧过程中生成的重要污染物之一。一氧化碳是含碳燃料燃烧过程中生成的一种中间产物，由于烟气中氮氧化合物和一氧化碳相互间具有一定程度的关联性，在限制超临界燃煤锅炉燃烧过程中所产生的氮氧化合物时，就会相应地生成大量的一氧化碳，根据试验数据估算，一氧化碳浓度超过一定值，锅炉效率约降低0.4％，并且随着一氧化碳浓度的升高，对锅炉管壁的腐蚀也将加重，因此燃煤锅炉工作的过程中，需要对烟气一氧化碳进行调节。
发明内容
本发明提供一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法、装置以及系统，减少了一氧化碳对燃煤锅炉管壁的腐蚀，提高了燃煤锅炉的工作效率，同时达到了降本增效的效果。
本发明提供的一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，所述送风机的送风量通过锅炉控制器控制，所述燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法包括：
确定锅炉负荷大于设定负荷；
检测所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值；
若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，且所述氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述锅炉的总送风量，直至所述一氧化碳浓度值小于预设浓度值。
优选地，所述增大所述锅炉的总送风量，包括：
调整向所述锅炉控制器内输入的风量校正系数；
所述锅炉的总送风量计算如下：
(设定送风量值+风机风量偏置值)×风量校正系数。
优选地，所述增大所述锅炉的总送风量，还包括：
增大已开启的送风机的活动叶片的开度。
优选地，该方法还包括：
在增大所述锅炉的总送风量达预定时间之后，若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，通过设置在所述脱硝装置入口处的多个检测点采集所述脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值，其中每一检测点位置对应设置有送风机和备用送风机；
确定一氧化碳浓度值的差值最大的两个检测点为第一检测点和第二检测点，其中所述第一检测点的一氧化碳浓度值大于所述第二检测点的一氧化碳浓度值，且第一检测点的一氧化碳浓度值大于预设浓度值；
检测所述第一检测点和所述第二检测点的氧气含量值；
若所述第一检测点的氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述第一检测点位置的送风量，直至所述第一检测点的一氧化碳浓度值小于所述预设浓度值。
优选地，所述增大所述第一检测点位置的送风量，包括：
开启所述第一检测点位置对应的备用送风机；和/或
增大所述第一检测点位置对应的送风机的喷口套筒的开度。
优选地，该方法还包括：
增大所述第一检测点位置的送风量的同时，减小所述第二检测点位置的送风量。
优选地，所述减小所述第二检测点位置的送风量，包括：减小所述第二检测点位置对应的喷口套筒的开度。
本发明还提供一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，用于向所述燃煤锅炉送风，该装置被配置为：
确定所述锅炉负荷大于设定负荷；
判断所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值是否大于预设浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值是否小于预设氧气含量值；
若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，且所述氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述锅炉的总送风量，直至所述一氧化碳浓度值小于预设浓度值。
本发明还提供一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节系统，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，用于向所述燃煤锅炉送风，该系统包括：
负荷采集装置，用于采集当前锅炉负荷；
浓度检测装置，用于检测所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值；以及
所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置，分别与所述负荷采集装置，和所述浓度检测装置连接。
本发明提供的一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，在预定条件下，通过增大所述锅炉的总送风量，以降低所述一氧化碳浓度值至小于预设浓度值；还可以找到脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值的差值最大的两个检测点，通过增大一氧化碳浓度值较高一侧的送风量，来增大对应侧的氧气含量，平衡两个检测点位置的氧气含量，从而达到降低脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值的目的，减少了一氧化碳对燃煤锅炉管壁的腐蚀，提高了燃煤锅炉的工作效率，同时达到了降本增效的效果。本发明还提供了一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置以及一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节系统。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施方式的一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法的步骤流程图；
图2是根据本发明实施方式的燃煤锅炉中在不同负荷段的一氧化碳浓度和氧气含量的对比关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。
一氧化碳是大气中分布最广和数量最多的污染物，也是燃煤锅炉燃烧过程中生成的重要污染物之一。一氧化碳是含碳燃料燃烧过程中生成的一种中间产物，根据试验数据估算，一氧化碳浓度超过1000mg/Nm3，锅炉效率约降低0.4％，并且随着一氧化碳浓度的升高，对锅炉管壁的腐蚀也将加重，因此燃煤锅炉工作的过程中，需要对烟气一氧化碳进行调节，使烟气一氧化碳的含量在预定范围内。
由于烟气中氮氧化合物和一氧化碳相互间具有一定程度的关联性，在限制超临界燃煤锅炉燃烧过程中所产生的氮氧化合物时，就会相应地生成大量的一氧化碳，因此通过对锅炉脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度进行调节和控制，能够达到降本增效的效果。
通过检测发现锅炉脱硝装置(SCR)入口烟气一氧化碳(CO)浓度变化与锅炉负荷的关系为：
| 负荷(MW) | 300MW | 350MW | 400MW | 450MW |
| SCR入口烟气CO(mg/Nm<sup>3</sup>) | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 负荷(MW) | 500MW | 550MW | 600MW | 660MW |
| SCR入口烟气CO(mg/Nm<sup>3</sup>) | 200 | 400 | 1500 | 2000 |
从上表可以看出，脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度与负荷成正相关关系，负荷越高，脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度越高，当负荷在 300～550MW时，脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度＜400mg/Nm3，当负荷在550～660MW时，脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度≥400mg/Nm3。
因此需要对550～660MW负荷段的脱硝装置入口烟气一氧化碳的生成途径进行现场调查，得出了脱硝装置入口烟气一氧化碳的生成途径。
首先，碳在不充足的氧气中燃烧生成的是一氧化碳；碳和二氧化碳在高温的条件下会生成一氧化碳，因此可以发现对一氧化碳浓度产生影响的，为燃烧过程中的碳和氧气。在燃煤锅炉工作过程中，碳对应的为煤量，而煤量是带负荷能力的表征，氧气对应的为氧气含量。
因不同负荷段，锅炉脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度各不相同，需要对比了锅炉负荷由300MW升至600MW，以及600MW减至300MW 过程中，一氧化碳浓度和氧气含量(图中标识为氧量)的对比关系，如图2所示。
从图2可以看出，锅炉的负荷越高，氧气含量越低，一氧化碳浓度值越高，氧气含量与一氧化碳浓度值成负相关关系。因此可知，造成锅炉负荷在550～660MW时影响脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度过高的症结是：锅炉高负荷阶段氧气含量偏低。
因此，本发明提供一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，如图1所示，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，所述送风机的送风量通过锅炉控制器控制，所述燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法包括：
确定锅炉负荷大于设定负荷；
检测所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值；
若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，且所述氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述锅炉的总送风量，直至所述一氧化碳浓度值小于预设浓度值。
根据本发明的一种实施方式，所述设定负荷可以为500MW，检测所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值大于800-1000mg/Nm3，氧气含量值小于3％时，可以通过增大所述锅炉的总送风量，以提高氧气含量，从而在锅炉高负荷阶段，使得脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度小于预设浓度值。(需要说明的是，氧气含量，通常用分量比表示，如“3％的氧气含量”，代表在一定体积的气体中，含有3％的氧气，在本申请中，代表在锅炉环境中，含有3％的氧气。)
具体地，所述增大所述锅炉的总送风量，包括：调整向所述锅炉控制器内输入的风量校正系数；
所述锅炉的总送风量计算如下：
(设定送风量值+风机风量偏置值)×风量校正系数。
其中，所述设定送风量值是由所述锅炉控制器设定的基本送风量；所述风机风量偏置值，用于根据风机的工作情况对设定送风量值进行修正，所述风机风量偏置值通常由与所述锅炉控制器连接的送风机操作站进行设置输入；校正系数，为进一步增大所述锅炉的总送风量，向所述锅炉控制器内输入的，可以设置氧气含量控制调节器与所述锅炉控制器连接，通过氧气含量控制调节器设置和输入所述风量校正系数，所述风量校正系数可以根据检测结果和实际需要设置为1+(2％-5％)，以满足提高氧气含量的需要。
而所述增大所述锅炉的总送风量，在所述锅炉控制器的控制下，实际表现为：增大已开启的送风机的活动叶片的开度，能够达到单位时间内输入更多的风量，从而达到提高氧气含量，降低一氧化碳浓度的目的。
而在现实操作中，还遇到另外的情况，在提高了所述锅炉的总送风量后，所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值仍然无法降到预设浓度值以下，因此在脱硝装置入口设置了多个检测点进行检测。
检测发现不同的检测点检测出的一氧化碳浓度值是有差异的，且有的检测点的一氧化碳浓度值低于预设浓度值，而另外的检测点的一氧化碳浓度值则高于预设浓度值，例如，脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度差异最大的两个点分别位于脱硝装置A侧和B侧，脱硝装置B侧入口烟气一氧化碳浓度超过2000mg/Nm3时，脱硝装置A侧仍小于400mg/Nm3；进一步地，对A侧和B侧检测点的氧气含量进行检测，得到A侧和B 侧的脱硝装置(SCR)入口烟气一氧化碳(CO)浓度和脱硝装置入口氧气含量的关系，如下表所示：
| A侧 | B侧 | |
| SCR入口氧气含量 | 3.8 | 2.4 |
| SCR入口烟气CO(mg/Nm<sup>3</sup>) | 300 | 2000 |
如上表所示，当锅炉脱硝装置入口不同位置的氧气含量产生偏差时，会造成锅炉脱硝装置入口不同位置的烟气一氧化碳浓度产生偏差，氧气含量越低对应的脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度越高，因此我们认为造成锅炉脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度高的另一个症结为：脱硝装置入口不同位置的氧气含量偏差大。
因此，本申请的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法还包括：
在增大所述锅炉的总送风量达预定时间之后，若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，通过设置在所述脱硝装置入口处的多个检测点采集所述脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值，其中每一检测点位置对应设置有送风机和备用送风机；
确定一氧化碳浓度值的差值最大的两个检测点为第一检测点和第二检测点，其中所述第一检测点的一氧化碳浓度值大于所述第二检测点的一氧化碳浓度值，且第一检测点的一氧化碳浓度值大于预设浓度值；
检测所述第一检测点和所述第二检测点的氧气含量值；
若所述第一检测点的氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述第一检测点位置的送风量，直至所述第一检测点的一氧化碳浓度值小于所述预设浓度值。
通常对应于所述送风机的安装位置设置检测点，更能够反映对应的所述送风机的送风效果，针对氧气含量低的检测点，可以相应的调节对应的送风机以达到增加对应侧的氧气含量的效果。
因此，所述增大所述第一检测点位置的送风量，包括：
增大已开启的送风机的活动叶片的开度，和开启所述第一检测点位置对应的备用送风机。
另外所述送风机通过所述喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，所述喷口套筒的开度通常不能够由所述锅炉控制器直接进行调节，因此在必要的情况下需要单独操作，增大所述第一检测点位置对应的送风机的喷口套筒的开度。使得增大对应侧的送风量，从而增大氧气含量，最终使得所述脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值低于预设浓度值。
该方法还包括：增大所述第一检测点位置的送风量的同时，减小所述第二检测点位置的送风量。具体地，可以通过减小所述第二检测点位置对应的喷口套筒的开度，以实现减小所述第二检测点位置的送风量。
通过同时增大所述第一检测点位置的送风量和减小所述第二检测点位置的送风量，能够更快速的减小氧气含量差异，当然减小所述第二检测点位置的送风量仍然在所述第二检测点位置的氧气含量大于预定氧气含量的范围内进行调节，能够快速和有效的将所述脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值调整至低于预设浓度值。
通过本申请的方法对燃煤锅炉烟气一氧化碳进行调节，减少了一氧化碳对燃煤锅炉管壁的腐蚀，提高了燃煤锅炉的工作效率；由于一氧化碳浓度超过1000mg/Nm3，锅炉效率约降低0.4％，以锅炉效率降低1％，约使标准煤耗上升3～4g/KWh计算，锅炉高负荷运行阶段脱硝装置入口烟气一氧化碳浓度的降低，约可降低煤耗1.2g/KWh左右。一台机组全年累计发电量约为28亿千瓦时，按本申请的方法进行调节实施后，燃煤锅炉以在高负荷运行阶段发电量0.5亿千瓦时计算，可节省煤量120吨，按平均煤价约500元/吨计算，累计节省3万元，能够达到了降本增效的效果。
本发明还提供一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，用于向所述燃煤锅炉送风，该装置被配置为：
确定所述锅炉负荷大于设定负荷；
判断所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值是否大于预设浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值是否小于预设氧气含量值；
若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，且所述氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述锅炉的总送风量，直至所述一氧化碳浓度值小于预设浓度值。
本发明还提供一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节系统，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，用于向所述燃煤锅炉送风，该系统包括：
负荷采集装置，用于采集当前锅炉负荷；
浓度检测装置，用于检测所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值；以及
所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置，分别与所述负荷采集装置，和所述浓度检测装置连接。
本发明的目的是提供一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，在预定条件下，通过增大所述锅炉的总送风量，以降低所述一氧化碳浓度值至小于预设浓度值；还可以找到脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值的差值最大的两个检测点，通过增大一氧化碳浓度值较高一侧的送风量，来增大对应侧的氧气含量，平衡两个检测点位置的氧气含量，从而达到降低脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值的目的，减少了一氧化碳对燃煤锅炉管壁的腐蚀，提高了燃煤锅炉的工作效率，同时达到了降本增效的效果。本发明还提供了一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置以及一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节系统。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (9)
1.一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，所述送风机的送风量通过锅炉控制器控制，其特征在于，所述燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法包括：
确定锅炉负荷大于设定负荷；
检测所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值；
若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，且所述氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述锅炉的总送风量，直至所述一氧化碳浓度值小于预设浓度值。
2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，其特征在于，所述增大所述锅炉的总送风量，包括：
调整向所述锅炉控制器内输入的风量校正系数；
所述锅炉的总送风量计算如下：
(设定风量值+风机风量偏置值)×风量校正系数。
3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，其特征在于，所述增大所述锅炉的总送风量，还包括：
增大已开启的送风机的活动叶片的开度。
4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，其特征在于，该方法还包括：
在增大所述锅炉的总送风量达预定时间之后，若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，通过设置在所述脱硝装置入口处的多个检测点采集所述脱硝装置入口处的一氧化碳浓度值，其中每一检测点位置对应设置有送风机和备用送风机；
确定一氧化碳浓度值的差值最大的两个检测点为第一检测点和第二检测点，其中所述第一检测点的一氧化碳浓度值大于所述第二检测点的一氧化碳浓度值，且所述第一检测点的一氧化碳浓度值大于预设浓度值；
检测所述第一检测点和所述第二检测点的氧气含量值；
若所述第一检测点的氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述第一检测点位置的送风量，直至所述第一检测点的一氧化碳浓度值小于所述预设浓度值。
5.根据权利要求4所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，其特征在于，所述增大所述第一检测点位置的送风量，包括：
开启所述第一检测点位置对应的备用送风机；和/或
增大所述第一检测点位置对应的送风机的喷口套筒的开度。
6.根据权利要求4所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，其特征在于，该方法还包括：
增大所述第一检测点位置的送风量的同时，减小所述第二检测点位置的送风量。
7.根据权利要求6所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节方法，其特征在于，所述减小所述第二检测点位置的送风量，包括：
减小所述第二检测点位置对应的喷口套筒的开度。
8.一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置，锅炉烟道中设置有脱硝装置，多个送风机分别通过对应的喷口套筒与所述燃煤锅炉的通风口连接，用于向所述燃煤锅炉送风，其特征在于，该装置被配置为：
确定所述锅炉负荷大于设定负荷；
判断所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值是否大于预设浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值是否小于预设氧气含量值；
若所述一氧化碳浓度值大于预设浓度值，且所述氧气含量值小于预设氧气含量值，增大所述锅炉的总送风量，直至所述一氧化碳浓度值小于预设浓度值。
9.一种燃煤锅炉烟气一氧化碳调节系统，其特征在于，该系统包括：
负荷采集装置，用于采集当前锅炉负荷；
浓度检测装置，用于检测所述脱硝装置入口处的烟气的一氧化碳浓度值，以及所述锅炉中的氧气含量值；以及
权利要求8所述的燃煤锅炉烟气一氧化碳调节装置，分别与所述负荷采集装置，和所述浓度检测装置连接。
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