CN111981470A - 对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，包括在线调整控制系统和在线监测系统；所述在线调整控制系统包括一次风总风量在线调整系统、二次风总风量在线调整系统、同层燃尽风风量在线调整装置、单只燃烧器粉量在线调整装置和单只燃尽风风量在线调整装置；所述在线监测系统包括一次风粉管风量和粉量在线监测系统、高温受热面同屏管束温升监测系统、省煤器出口烟气组分分布监测系统。本发明的有益效果是：本专利增加了两类锅炉燃烧系统的在线调整控制系统和在线监测系统，将现有的一些手动调节方式改为电动或气动调节方式，在炉内增加了新的监控手段，提高了燃煤电站锅炉燃烧系统自动控制水平。

Description

对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统与方法
技术领域
本发明属于燃煤发电技术领域，涉及一种能够有效解决对冲墙式燃烧锅炉和拱式燃烧锅炉炉内燃烧不均引起的汽温偏差、局部结焦严重等问题的燃烧系统智能优化调整控制系统与方法，尤其适用于采用墙式燃烧方式的对冲旋流燃烧锅炉和采用双拱燃烧方式的W火焰锅炉。
背景技术
为解决日益严重的弃风(光、水)问题，提高新能源的消纳能力，提高火电机组的运行灵活性已成为迫在眉睫的任务，参与深度调峰将是燃煤发电机组运行常态。以对冲旋流燃烧锅炉为典型代表的墙式燃烧锅炉和以W火焰锅炉为典型代表的拱式燃烧锅炉具有共同特点即是所有的燃烧器均布置在炉膛的前后墙上。然而，受燃烧器出力偏差、二次风配风偏差、燃尽风配风偏差等因素影响，两类锅炉炉内燃烧沿炉宽方向存在不均的现象，机组容量越大燃烧不均越明显，机组负荷越低燃烧不均越明显，深度调峰过程中若运行不当严重影响锅炉的安全稳定运行。另外，对于超临界和超超临界锅炉而言，水冷壁是其技术关键。与自然循环锅炉相比，超临界压力下水冷壁管内工质温度随着吸热量变化。深度调峰低负荷运行时，给水流量和压力降低，受热面入口的工质欠焓增大。给水流量降低，水冷壁流量分布不均匀性增大；压力降低，汽水比体积变化增大；工质欠焓增大，会使得蒸发段和省煤器的阻力比值发生变化，上述因素共同作用，使得低负荷条件下水冷壁水动力稳定性处于失稳的临界点，在外界干扰的情况下极容易失稳，导致水冷壁局部区域出现超温的现象。
对于切圆燃烧锅炉而言，由于炉内混合强烈，燃烧器负荷的差异对炉内燃烧的影响不明显。而对冲燃烧煤粉锅炉燃烧器和W火焰锅炉燃烧器集中布置在炉膛的前后墙上，炉内流场横向混合较差，同层燃烧器煤粉流量的偏差，会导致炉内燃烧不均。高负荷下多层燃烧器投运，层间偏差相互补偿，不会产生明显的差异。而低负荷下，特别是深度调峰过程中，投运磨煤机数量较少，燃烧器热负荷偏差对炉内燃烧均匀性的影响较明显，加上低负荷下水冷壁管内水动力的稳定性也较差，两者相互作用导致深度调峰低负荷下水冷壁、高再、高过受热面超温问题十分突出，限制了进一步降负荷，不利于机组灵活运行。另外，机组深度调峰过程中，受热面的壁温会频繁变化，管子长期处于膨胀和收缩状态，极易发生疲劳破裂。目前，针对煤电机组深度调峰仅单方面追求调峰速率，而对大跨度快速升降负荷对受热面的影响缺乏足够评估，对受热面的监测，也仅仅局限在壁温，缺少深度挖掘，无法有效指导深度调峰过程中壁温和负荷升降速率的控制。
由此可知，开展炉内燃烧均匀性研究对于提高两类锅炉在深度调峰运行方式下的安全性、稳定性具有重要的意义。
深度调峰运行后，上述两类锅炉陆续出现水冷壁超温、壁温波动大、偏差大等现象，这种现象主要发生在低负荷运行和快速升降负荷阶段。低负荷下，给水流量较低使得各水冷壁管内工质流量偏差相对较大，而炉膛火焰充满度不好，火焰中心容易偏移预期位置，热负荷分布不均匀，两种偏差综合作用下导致部分水冷壁区域的壁温出现超温现象。机组快速升降负荷阶段，由于水、煤、风等变化指令往往出现超调现象，导致局部水冷壁壁温快速升高。以上原因往往造成水冷壁局部热应力偏大，容易出现撕裂和爆管等影响安全生产的问题。目前，调整两类锅炉炉内燃烧不均问题应从调整进入炉内风粉的分布着手，即通过调整炉宽方向各支燃烧器的煤粉流量和风量，使得炉内的燃烧均匀。目前，解决炉内燃烧不均采用的主要措施是开展冷态调整或热态燃烧调整，然而，受设备调节手段限制，尚存在以下几个方面问题。
1、进入燃烧器粉量精准调节不足。燃烧器出力不均的主要原因是同磨各支燃烧器的煤粉粉量供应不足。目前，国内300MW以上大型燃煤电站锅炉配备的制粉系统绝大多数(98％以上)采用直吹式制粉系统。原煤仓中的原煤经给煤机送入磨煤机内研磨成粉末，经静态(或动态)分离器分离出固定粒径范围的煤粉经各粉管送至燃烧器。磨煤机分离器出口各粉管虽安装了可调缩孔，但只能调节各粉管的风量，无法调整进入各粉管的煤粉质量流率，炉内均衡燃烧优化调整一次风侧尚缺少有效的在线调整手段。
2、各支燃烧器风量手动调节灵活性不足。无论是对冲旋流燃烧锅炉还是W火焰锅炉，各支燃烧器的二次风喷口尽风口均安装在同一个风箱内，特别是W火焰锅炉，前墙或后墙所有燃烧器均安装在同一个风箱内，虽然各支燃烧器均安装了二次风风门调整装置，但是这些调节风门均为手动，调节的灵活性不足，炉内均衡燃烧优化调整二次风侧尚缺少有效的在线调整手段。
3、炉内燃烧均匀性的表征与定量反馈不足。炉内温度分布均匀性是反应炉内燃烧均匀性的主要指标，然而由于炉内燃烧温度水平高，传统烟温直接测量装置无法适应测量条件，而烟气温度相对较低的水平烟道和尾部烟道，由于布置过多受热面，烟气温度测量尚存在困难。目前，虽然绝大多数锅炉均安装了受热面壁温测点，但这些测点仅能监测水冷壁壁温温度水平，尚无法反应炉内的燃烧均匀性情况。因此，目前炉内燃烧均匀性的表征与定量反馈尚存在不足，炉内均衡燃烧优化调整缺少有效的监控手段。
近年来随着测量技术和调控技术的不断突破发展，制约锅炉燃烧系统智能优化调整的关键问题逐个被突破，大型燃煤电站锅炉燃烧系统智能优化调控将不再是遥不可及，将成为智慧电厂建设中重要一环。
然而，目前的燃煤电站锅炉燃烧系统仍存在以下问题：
1、炉内燃烧监控手段少，燃烧系统智能优化控制难的问题。
目前，燃煤电站锅炉炉内燃烧自动调整和监测手段过少，可在线远程调控的只有同层燃烧器大风箱进口挡板门、燃尽风风箱进口挡板门、二次风总风量、一次风总风量，而单只燃烧器风量和粉量、单只燃尽风风量都无法实现远程在线调整。另外，燃烧系统智能优化控制不仅手段有限，且反馈信息也不够，炉内燃烧有效的信息即炉膛出口的运行氧量，由于数量布置不足，无法满足精细化智能优化。
2、燃烧器和燃尽风喷口配风手动调整滞后，影响调节灵活性和及时性的问题。
目前，调整炉内燃烧不均采用的主要手段是燃烧器和燃尽风配风调整，然而目前采用的调节手段均为手动调节装置，运行人员需亲自就地调整燃烧器和燃尽风风门拉杆，由于燃烧器和燃尽风风门数量多(600MWW机组约100-160个左右)，调整一遍所用时间过长，无法满足负荷、磨组等运行工况变化要求。另外，对于南方地区露天布置的锅炉，燃烧器和燃尽风风门调节拉杆多生锈，在线无法调整。
3、磨煤机出口粉管煤粉流量分布不均，且无法调整的问题。
目前，燃煤电站锅炉一次风粉调整主要通过安装在一次风粉管上的可调缩孔将同磨各根粉管的一次风风速调整均匀，偏差控制在±5％以内。然而，实际运行发现同层各支燃烧一次风风速可以调整地非常均匀，但是粉量偏差较大，影响燃烧器出力均匀性，然而目前尚无有效地调整装置。
4、热偏差大，减温水量高，机组经济性下降。
燃烧锅炉的主燃区非均匀燃烧导致热偏差大、减温水量高、机组经济性下降的问题。
综上所述，亟需提供一种对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统与方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统与方法，能够有效解决对冲墙式燃烧锅炉和拱式燃烧锅炉炉内燃烧不均引起的汽温偏差、局部结焦严重等问题，尤其适用于采用墙式燃烧方式的对冲旋流燃烧锅炉和采用双拱燃烧方式的W火焰锅炉。
这种对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，包括在线调整控制系统和在线监测系统。
所述在线调整控制系统包括：一次风总风量在线调整系统、二次风总风量在线调整系统、同层燃烧风量在线调整装置、同层燃尽风风量在线调整装置、单只燃烧器二次风风量在线调整装置、单只燃烧器粉量在线调整装置、单只燃烧器一次风风量在线调整装置和单只燃尽风风量在线调整装置。所述一次风总风量在线调整系统设于一次风机上，由一次风机调控，通过调整一次风机的风量和压头，调整一次风的总风量和压头；所有二次风总风量在线调整系统设于送风机上，由送风机调控，通过变频器、静叶或动叶调整送风机的风量和压头，调整二次风总风量和压头；所述同层燃烧器风量在线调整装置安装在每层燃烧器风箱两侧的烟气挡板门，同层燃烧器风量在线调整装置通过电动或气动执行器调节，可调节进入燃烧器层的总风量；所述同层燃尽风风量在线调整装置安装在燃尽风风箱的两侧，同层燃尽风风量在线调整装置通过电动或气动执行器调节，可调节进入燃尽风层的总风量；所述单只燃烧器二次风风量在线调整装置安装在燃烧器内外二次风通道入口，由挡板、拉杆构成，所述拉杆采用不锈钢，单只燃烧器二次风风量在线调整装置通过电动或气动执行器调节，可调节进入燃烧器内外二次风风量；所述单只燃尽风风量在线调整装置安装在燃尽风喷口通道入口，单只燃尽风风量在线调整装置通过电动或气动执行器调节，可调节进入燃尽风风量；所述单只燃烧器粉量在线调整装置安装在磨煤机出口的分离器内部，呈百叶窗状，用于调整进入燃烧器的粉量；所述单只燃烧器一次风风量在线调整装置安装在一次风粉管上，用于调整进入燃烧器的一次风风量。一次风机出风管道与磨煤机出粉管道合并形成一次风粉管。
所述在线监测系统包括：一次风粉管风量和粉量在线监测系统、炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统、炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统、高温受热面同屏管束温升监测系统、省煤器出口烟气组分分布监测系统。所述一次风粉管风量和粉量在线监测系统安装在一次风粉管上，用于监测一次风粉管内风粉混合物的速度和煤粉的质量流率，测量方法可以是电荷式和超声式；所述炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统安装在高温过热器与高温再热器之间区段；所述炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统，同样布置在高温过热器与高温再热器之间区段，沿着炉膛宽度方向上布置若干根取样管(烟气取样探头)，用于测量此区域烟气中O2和CO浓度分布。高温受热面同屏管束温升监测系统安装在屏式过热器、高温过热器与高温再热器进出口管屏上，通过在进出口管屏上加装温度测点，测量进出口管屏温度分布，计算同屏同位置管子温升偏差，反映各级受热面沿着炉宽方向上的吸热偏差；所述省煤器出口烟气组分分布监测系统安装在省煤器出口烟道上，沿着烟道宽度方向上按照网格法布置若干烟气取样点，采用巡检的方法测量抽取烟气中O2和CO的浓度，获得省煤器出口烟气中O2和CO浓度分布。
作为优选：单只燃烧器二次风风量在线调整装置主要由挡板和拉杆组成，拉杆采用不锈钢。
作为优选：单只燃尽风风量在线调整装置主要由挡板和拉杆组成，拉杆采用不锈钢。
作为优选：炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统主要由热电偶、数据线和数采系统组成，沿着炉膛宽度方向上布置若干根热电偶，热电偶间距0.5-1.5m，热电偶在水平烟道高度方向布置1-4层，用于检测此区域的烟气温度分布。
作为优选：所述炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统主要由烟气取样探头、预处理单元、测量单元和数据传输单元组成，烟气取样探头为耐高温材质，烟气取样探头沿着炉膛宽度方向布置在水平烟道横截面。
作为优选：磨煤机通过一次风粉管连接至燃烧器，一次风机出风管道并入一次风粉管。
作为优选：送风机的出风管道连接至燃尽风喷口。
作为优选：每只燃烧器由一次风喷口、内二次风喷口和外二次风喷口构成。
这种对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统的调整方法，包括以下步骤：
步骤S1：分析监测获得的炉膛水平烟道高温过热器出口烟气的温度和组分浓度分布，以及省煤器出口烟气侧烟气组分浓度分布，以及屏式过热器、高温过热器和高温再热器管屏的温升情况，评估炉内燃烧侧偏差情况；
步骤S2：依据炉内燃烧的偏差，精细化调整各支燃烧器的粉量、二次风风量和燃尽风的风量，调整炉内燃烧均匀性，使得屏式过热器、高温过热器和高温再热器管屏温升均匀，解决主燃区非均匀燃烧导致的热偏差大、减温水量高、机组经济性下降的问题。
作为优选：步骤S1还包括以下步骤：
步骤S1-1：根据高温受热面同屏管束温升监测系统测得的屏式过热器、高温过热器和高温再热器不同屏相同位置的管子的温升沿着炉膛宽度方向的分布情况，评估分析炉内辐射换热特性和对流换热特性的差异；
步骤S1-2：根据炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统测得的水平烟道烟气温度分布情况，评估分析烟气侧热偏差的情况，结合高温受热面吸热特性的变化，分析炉膛出口烟气流场偏差情况和炉内燃烧偏差情况；
步骤S1-3：根据炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统测得的O2和CO浓度分布情况，结合温度场分布、高温受热面温升分布，综合判断炉内燃烧的偏差，提出风、粉的调节措施。
本发明的有益效果是：
1、本专利提出的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，增加了两类锅炉燃烧系统的在线调整控制系统和在线监测系统，将现有的一些手动调节方式改为电动或气动调节方式，在炉内增加了新的监控手段，提高了燃煤电站锅炉燃烧系统自动控制水平。
2、基于新增的调控手段和监测手段，本专利提出的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统的调整方法，可以提高炉内燃烧的均匀性，有效解决对冲墙式燃烧锅炉和拱式燃烧锅炉炉内燃烧不均引起的汽温偏差、局部结焦严重等问题，尤其适用于采用墙式燃烧方式的对冲旋流燃烧锅炉和采用双拱燃烧方式的W火焰锅炉。
附图说明
图1为对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统的三维示意图；
图2为对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统的立面图。
附图标记说明：1、炉膛；1-1、水冷壁；1-2、屏式过热器；1-3、高温过热器；1-4、高温再热器；1-5、低温过热器；1-6、低温再热器、1-7、省煤器；2、下炉膛；3、上炉膛；4、炉膛上部水平烟道；5、竖井烟道；6、省煤器出口烟道；7-1、燃烧器；7-2、燃烧器风箱；7-3、燃尽风喷口；7-4、燃尽风风箱；8-3、同层燃烧风量在线调整装置；8-4、同层燃尽风风量在线调整装置；8-7、单只燃烧器一次风风量在线调整装置；9-1、一次风粉管风量和粉量在线监测系统；9-2、炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统；9-3、炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统；9-5、省煤器出口烟气组分分布监测系统；10-1、磨煤机；10-2、分离器；10-3、一次风粉管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
所述对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统与方法，主要包含以下内容：
(1)构建了大型燃煤电站锅炉燃烧系统智能优化控制系统的组成。燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统包括在线调整控制系统和在线监测系统。所述在线调整控制系统包括：一次风总风量在线调整系统、二次风总风量在线调整系统、同层燃烧风量在线调整装置、同层燃尽风风量在线调整装置、单只燃烧器二次风风量在线调整装置、单只燃烧器粉量在线调整装置、单只燃烧器一次风风量在线调整装置、单只燃尽风风量在线调整装置。所述在线监测系统包括：一次风粉管风量和粉量在线监测系统、炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统、炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统、高温受热面同屏管束温升监测系统、省煤器出口烟气组分分布监测系统。
(2)提出将燃烧器和燃尽风喷口的风量调节拉杆更换为不锈钢拉杆，采用电动或气动执行器远程操作。
(3)提出通过监测炉膛出口水平烟道烟气温度分布和烟气组分分布表征炉内燃烧温度。燃煤电站锅炉主燃区和燃尽风燃烧剧烈、温度高，现有测量装置直接测量烟气温度和组分分布难度极大，为了解决此温度，传统的做法是通过监测省煤器出口烟气组分分布表征炉内燃烧的均匀情况。然而，由于炉膛至省煤器出口布置大量受热面，烟气经过这些受热面之后不仅温度降低，在受热面扰动作用下烟气相互混合，省煤器出口测量的烟气组分分布不能准确地反应炉内燃烧情况。为此，本专利提出通过监测位置相对靠前、烟气温度相对较低的炉膛出口位置(高过出口、屏过入口截面)烟气组分和温度分布反映炉内燃烧的分布情况。
(4)提出了一种燃煤电站锅炉炉内均衡燃烧智能优化调整方法。具体内容为：通过监测炉内烟气侧温度、组分浓度分布和水侧温升分布，评估炉内燃烧的均匀性；依据炉内燃烧的偏差，通过精细化调整各支燃烧器的粉量、二次风风量和燃尽风的粉量，调整炉内燃烧均匀性，解决主燃区非均匀燃烧导致的热偏差大、减温水量高、机组经济性下降的问题。
实施例一
本实施例的对象为一台600MW超临界对冲旋流燃烧锅炉。该对冲旋流燃烧锅炉包括炉膛1、水冷壁1-1、屏式过热器1-2、高温过热器1-3、高温再热器1-4、低温过热器1-5、低温再热器1-6、省煤器1-7、下炉膛2、上炉膛3、炉膛上部水平烟道4、竖井烟道5、省煤器出口烟道6、燃烧系统、制粉系统。其中燃烧系统包括燃烧器7-1、燃烧器风箱7-2、燃尽风喷口7-3、燃尽风风箱7-4。制粉系统包括磨煤机10-1、分离器10-2、一次风粉管10-3。
炉膛1是由前墙、后墙及两侧墙水冷壁1-1组成，炉膛1分为下炉膛2、上炉膛3，在前后墙各布置3层燃烧器7-1，每层6个燃烧器，共36个燃烧器，每层燃烧器共置在一个二次风风箱7-2中。在最上层燃烧器上部布置一层燃尽风喷口7-3，前后墙各一层，每层6个，每层燃尽风喷口7-3共置于同一个燃尽风风箱7-4中，每层燃烧器风箱7-2和燃尽风风箱7-4均由左右两侧进风。
进入炉膛内的一次风总量和压头由一次风机风量调节系统控制，即所述的一次风总风量在线调整系统；进入炉膛内的二次风总量和压头由送风机风量调节系统控制，即所述的二次风总量在线调整系统。进入同层燃烧器风箱内的风量和进入同层燃尽风风箱内的风量由布置在燃烧器风箱两侧的同层燃烧风量在线调整装置8-3和燃尽风风箱两侧的同层燃尽风风量在线调整装置8-4控制。每只燃烧器由一次风喷口、内二次风喷口和外二次风喷口构成，每个喷口均由响应的调整装置。一次风喷口风量由安装在一次风粉管10-3上的单只燃烧器一次风风量在线调整装置8-7调节，一次风喷口粉量由安装在分离器10-2内部的单只燃烧器粉量在线调整装置8-6调节。内外二次风喷口风量由单只燃烧器二次风量在线调整装置调节，该单只燃烧器二次风量在线调整装置由挡板、拉杆和电动或气动执行机构组成，其中，拉杆为不锈钢材质。燃尽风喷口风量由单只燃尽风风量在线调整装置调节，该单只燃尽风风量在线调整装置也是由挡板、拉杆和电动或气动执行机构组成，其中，拉杆为不锈钢材质。
锅炉配备6台磨煤机10-1，每台磨煤机向一层燃烧器供应煤粉。运行时，磨煤机破碎的煤粉经过6根一次风粉管10-3送入同层各支燃烧器。本实施例中在一次风粉管上安装一次风粉管风量和粉量在线监测系统9-1用于监测燃烧器一次风喷口风速，安装单只燃烧器一次风风量在线调整装置8-7用于调整燃烧器一次风喷口风速。在磨煤机出口的分离器10-2内安装单只燃烧器粉量在线调整装置用于调整进入燃烧器的粉量，所述单只燃烧器粉量在线调整装置为百叶窗形式，安装在分离器内，各粉管入口处。
在炉膛上部水平烟道4区域，高温过热器1-3与低温过热器1-4之间区段安装炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统9-2和炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统9-3。所述炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统9-2由热电偶、数据线和数采系统构成，热电偶沿着炉膛宽度方向，按照网格法布置原则布置在炉膛水平烟道横截面上，数采系统通过数据线将热电偶测量的温度传输至DCS系统，可以实时在线监测炉膛水平烟道横截面温度场的分布情况。所述炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统9-3由烟气取样探头、预处理单元、测量单元和数据传输单元构成，烟气取样探头为耐高温材质，依据网格法原则，沿着炉膛宽度方向布置在水平烟道横截面；预处理单元主要用于抽取烟气并除去烟气中水蒸气和粉尘，布置在炉外；测量单元主要是用于分析测量烟气中O2和CO组分浓度；数据传输单元是将测量单元测量结果经处理传输至DCS系统，可以实时在线监测炉膛水平烟道横截面烟气组分的分布情况。省煤器出口烟道6安装的省煤器出口烟气组分分布监测系统9-5的构成和布置方式与炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统9-3相同。
为了评估炉膛宽度方向上屏间吸热量的偏差，本专利提出在屏式过热器1-2、高温过热器1-3、高温再热器1-4安装高温受热面同屏管束温升监测系统，该高温受热面同屏管束温升监测系统由热电偶、数据线和数据采集传输系统组成。热电偶布置在高温受热面管上用于测量管子壁温。各屏进出口管上全部或选择性安装壁温测点，安装的壁温测量应满足如下原则：(1)各屏最外圈管进出口均安装；(2)每屏安装壁温测点的管号相同，且进出口都安装测点；(3)壁温测点应焊接在各管子上，外包裹厚度不小于100mm的保温。同根管子进出口壁温测点测得的温度差即可近似看做管内蒸汽的温升，屏间同根管子蒸汽温升的分布即可表征高温受热面吸热量沿着炉宽方向的偏差。数据线和数据采集传输系统可将热电偶测得的壁温传送至DCS系统，实现实时在线监测。
综上，本专利新增的在线调整控制系统包括：一次风总风量在线调整系统、二次风总风量在线调整系统、同层燃烧器二次风量在线调整装置(即同层燃烧风量在线调整装置8-3)、同层燃尽风风量在线调整装置8-4、单只燃烧器二次风风量在线调整装置、单只燃烧器粉量在线调整装置、单只燃烧器一次风风量在线调整装置8-7、单只燃尽风风量在线调整装置。本专利新增的在线监测系统包括：一次风粉管风量和粉量在线监测系统9-1、炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统9-2、炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统9-3、高温受热面同屏管束温升监测系统、省煤器出口烟气组分分布监测系统9-5。
实施例二
本实施例提出一种对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统的调整方法，主要包括以下步骤：
步骤S1：分析监测获得的炉膛水平烟道高温过热器出口烟气的温度和组分浓度分布，以及省煤器出口烟气侧烟气组分浓度分布，以及屏式过热器、高温过热器、高温再热器管屏的温升情况，评估炉内燃烧侧偏差情况；
(1)根据高温受热面同屏管束温升监测系统测得的屏式过热器、高温过热器和高温再热器不同屏相同位置的管子的温升沿着炉膛宽度方向的分布情况，评估分析炉内辐射换热特性和对流换热特性的差异；
(2)根据炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统9-2测得的水平烟道烟气温度分布情况，评估分析烟气侧热偏差的情况，结合高温受热面吸热特性的变化，分析炉膛出口烟气流场偏差情况和炉内燃烧偏差情况；
(3)根据炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统9-3测得的O2和CO浓度分布情况，结合温度场分布、高温受热面温升分布，综合判断炉内燃烧的偏差，提出风、粉的调节措施。
步骤S2：依据炉内燃烧的偏差，精细化调整各支燃烧器的粉量、二次风风量和燃尽风的风量，调整炉内燃烧均匀性，使得屏式过热器、高温过热器、高温再热器管屏温升均匀，解决主燃区非均匀燃烧导致的热偏差大、减温水量高、机组经济性下降的问题。
本专利解决了以下技术问题：
1、本专利为了进一步推动燃煤电站锅炉燃烧系统智能优化控制，在现有燃烧调整手段的基础上，增加如下监测和调整手段：(1)将各支燃烧器内、外二次风挡板风门控制由手动改为电动或气动调节；(2)将各支燃尽风风门的调节由手动改为电动或气动调节；(3)在一次风粉管上安装一次风风速和煤粉流量在线监测系统；(4)在磨煤机分离器出口安装粉管煤粉流量调整装置；(5)在锅炉水平烟道安装烟气温度测量装置和烟气组分(CO、O2)浓度测量装置；(6)屏过、高过和末过各屏进出口管均安装壁温。解决了炉内燃烧监控手段少，燃烧系统智能优化控制难的问题。
2、本专利提出将燃烧器和燃尽风风门拉杆全部更换为不锈钢拉杆，拉杆与风箱密封处采用柔性密封，避免南方地区露天布置锅炉燃烧器和燃尽风拉杆锈住无法调节。另外，本专利提出将所有燃烧器和燃尽风的风门调节拉杆设计为电动装置或气动装置驱动，在集控室可以远程对所有燃烧器同时操作调整，也可以对单只燃烧器远程调整，完善了炉内燃烧的自动调整手段。解决了燃烧器和燃尽风喷口配风手动调整滞后，影响调节灵活性和及时性的问题。
3、本专利提出在各一次风粉管上安装一次风风速、煤粉流量测量装置，用于监测各根粉管的一次风风流量和煤粉的质量流量，同时，在动态分离器安装挡板，调节进入各个粉管的煤粉质量流率，使得各根粉管粉量均衡，增加了炉内燃烧的调整手段。解决了磨煤机出口粉管煤粉流量分布不均，且无法调整的问题。
4、基于上述新增监测手段和燃烧调整控制手段，即可开展炉内燃烧系统均衡燃烧智能优化控制。通过监测炉内烟气侧温度、组分浓度分布和水侧温升分布，评估炉内燃烧的均匀性；依据炉内燃烧的偏差，通过精细化调整各支燃烧器的粉量、二次风风量和燃尽风的风量，调整炉内燃烧均匀性，解决了主燃区非均匀燃烧导致的热偏差大、减温水量高、机组经济性下降的问题。

Claims (10)

1.一种对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，其特征在于：包括在线调整控制系统和在线监测系统；
所述在线调整控制系统包括：一次风总风量在线调整系统、二次风总风量在线调整系统、同层燃烧风量在线调整装置(8-3)、同层燃尽风风量在线调整装置(8-4)、单只燃烧器二次风风量在线调整装置、单只燃烧器粉量在线调整装置、单只燃烧器一次风风量在线调整装置(8-7)和单只燃尽风风量在线调整装置；所述一次风总风量在线调整系统设于一次风机上；所有二次风总风量在线调整系统设于送风机上；所述同层燃烧器风量在线调整装置(8-3)安装在每层燃烧器风箱(7-2)两侧的烟气挡板门，同层燃烧器风量在线调整装置(8-3)通过电动或气动执行器调节；所述同层燃尽风风量在线调整装置(8-4)安装在燃尽风风箱(7-4)的两侧，同层燃尽风风量在线调整装置(8-4)通过电动或气动执行器调节；所述单只燃烧器二次风风量在线调整装置安装在燃烧器内外二次风通道入口，单只燃烧器二次风风量在线调整装置通过电动或气动执行器调节；所述单只燃尽风风量在线调整装置安装在燃尽风喷口(7-3)通道入口，单只燃尽风风量在线调整装置通过电动或气动执行器调节；所述单只燃烧器粉量在线调整装置安装在磨煤机(10-1)出口的分离器(10-2)内部，呈百叶窗状；所述单只燃烧器一次风风量在线调整装置(8-7)安装在一次风粉管(10-3)上；
所述在线监测系统包括：一次风粉管风量和粉量在线监测系统(9-1)、炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统(9-2)、炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统(9-3)、高温受热面同屏管束温升监测系统和省煤器出口烟气组分分布监测系统(9-5)；所述一次风粉管风量和粉量在线监测系统(9-1)安装在一次风粉管(10-3)上；所述炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统(9-2)安装在高温过热器(1-3)与高温再热器(1-4)之间区段；所述炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统(9-3)，同样布置在高温过热器(1-3)与高温再热器(1-4)之间区段；高温受热面同屏管束温升监测系统安装在屏式过热器(1-2)、高温过热器(1-3)与高温再热器(1-4)进出口管屏上；所述省煤器出口烟气组分分布监测系统(9-5)安装在省煤器出口烟道(6)上。
2.根据权利要求1所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，其特征在于：单只燃烧器二次风风量在线调整装置主要由挡板和拉杆组成，拉杆采用不锈钢。
3.根据权利要求1所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，其特征在于：单只燃尽风风量在线调整装置主要由挡板和拉杆组成，拉杆采用不锈钢。
4.根据权利要求1所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，其特征在于：炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统(9-2)主要由热电偶、数据线和数采系统组成，沿着炉膛宽度方向上布置若干根热电偶，热电偶间距0.5-1.5m，热电偶在水平烟道高度方向布置1-4层。
5.根据权利要求1所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，其特征在于：所述炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统(9-3)主要由烟气取样探头、预处理单元、测量单元和数据传输单元组成，烟气取样探头为耐高温材质，烟气取样探头沿着炉膛宽度方向布置在水平烟道横截面。
6.根据权利要求1所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，其特征在于：磨煤机(10-1)通过一次风粉管(10-3)连接至燃烧器(7-1)，一次风机出风管道并入一次风粉管(10-3)。
7.根据权利要求1所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，其特征在于：送风机的出风管道连接至燃尽风喷口(7-3)。
8.根据权利要求1所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统，其特征在于：每只燃烧器(7-1)由一次风喷口、内二次风喷口和外二次风喷口构成。
9.一种如权利要求1所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：分析监测获得的炉膛水平烟道高温过热器出口烟气的温度和组分浓度分布，以及省煤器出口烟气侧烟气组分浓度分布，以及屏式过热器(1-2)、高温过热器(1-3)和高温再热器(1-4)管屏的温升情况，评估炉内燃烧侧偏差情况；
步骤S2：依据炉内燃烧的偏差，精细化调整各支燃烧器的粉量、二次风风量和燃尽风的风量，调整炉内燃烧均匀性，使得屏式过热器(1-2)、高温过热器(1-3)和高温再热器(1-4)管屏温升均匀。
10.根据权利要求9所述的对冲墙式/拱式燃烧锅炉燃烧系统智能优化调整系统的调整方法，其特征在于，步骤S1还包括以下步骤：
步骤S1-1：根据高温受热面同屏管束温升监测系统测得的屏式过热器、高温过热器和高温再热器不同屏相同位置的管子的温升沿着炉膛宽度方向的分布情况，评估分析炉内辐射换热特性和对流换热特性的差异；
步骤S1-2：根据炉膛水平烟道烟气温度在线监测系统(9-2)测得的水平烟道烟气温度分布情况，评估分析烟气侧热偏差的情况，结合高温受热面吸热特性的变化，分析炉膛出口烟气流场偏差情况和炉内燃烧偏差情况；
步骤S1-3：根据炉膛水平烟道烟气组分分布在线监测系统(9-3)测得的O2和CO浓度分布情况，结合温度场分布和高温受热面温升分布，综合判断炉内燃烧的偏差，提出风、粉的调节措施。
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