CN112495568A - 一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置及判别方法 - Google Patents

Abstract

一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置及判别方法，包括位于磨煤机顶部设置的空气和煤混合温度计，位于磨煤机底部的冷空气入口处设置有空气流量计和冷风温度计，位于磨煤机底部的热空气入口处设置有空气流量计和热风温度计，所述磨煤机侧面连接煤仓处设置有给煤流量计和给煤温度计。本发明根据磨煤机设备上加装有关测点及数据实时采集处理系统，对磨煤机内反映煤质特性的煤的比热进行实时计算，通过煤的比热变化实时判断磨煤机的新上煤进入磨煤机后的具体煤种切换时间。

Description

一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置及判别方法

技术领域

本发明涉及能源动力行业的热能发电技术领域，特别涉及一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置及判别方法。

背景技术

燃煤机组中煤燃烧前需要进入磨煤机进行破碎后再进入炉膛燃烧，当不同的煤进入磨煤机破碎时，需要在安全、经济性方面对磨煤机的运行操作进行调整，以保证磨煤机安全经济运行。

传统的方法一般根据锅炉上煤的时间大致判断出新上煤进入煤仓的具体时间，再根据运行经验判断出新上煤从煤仓进入磨煤机的大致时间后，再进行磨煤机的运行操作调整。这样往往会造成新上煤种已经进入磨煤机较长时间后还未及时发现，未做相应的运行调整，使磨煤机的安全性(如磨煤机爆燃、磨煤机出口后的粉管燃烧等)和经济性(如电耗增加、飞灰可燃物增加等)降低。

发明内容

为解决不能准确及时判断新上煤进入磨煤机的煤种切换时间的问题，本发明的目的在于提供一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置及判别方法，根据磨煤机设备上加装有关测点及数据实时采集处理系统，对磨煤机内反映煤质特性的煤的比热进行实时计算，通过煤的比热变化实时判断磨煤机的新上煤进入磨煤机后的具体煤种切换时间。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案和本发明的有益效果是：

一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置，包括设置于磨煤机顶部设置的空气和煤混合温度计7，设置于磨煤机底部的冷空气入口处设置有空气流量计5和冷风温度计6，设置于磨煤机底部的热空气入口处设置有空气流量计3和热风温度计4，以及设置于所述磨煤机侧面连接煤仓处的给煤流量计1和给煤温度计2。

所述给煤流量计1设置在给煤机出口处。

所述给煤温度计2设置在落煤管内。

所述空气流量计3和热风温度计4设置在热风管道内。

所述空气流量计5和冷风温度计6设置在热风管道内冷风管道内。

所述空气和煤混合温度计7设置在磨煤机的出口管道内。

一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换的判别方法，包括以下步骤；

步骤1：

将各流量计和温度计进行安装测点，并实现相关实时数据的采集；

步骤2：

根据采集的实时数据，计算任意时刻磨煤机内煤的实时比热c_coal(t)；

步骤3：

计算磨煤机内煤的比热c_coal(t)的移动平均值c_coal,pj,tx，t₀取5-15s；

步骤4：

计算磨煤机内煤的移动平均比热变化率ε_coal,pj,tx，dt取1-5s；

步骤5：

当c_coal,pj,tx的绝对值变化和ε_coal,pj,tx分别大于某一个设定的阀值，并且随后c_coal,pj,tx趋于稳定和ε_coal,pj,tx趋于0，则判定该时刻新上煤进入磨煤机完成磨煤机内的煤种切换。

所述步骤2中磨煤机内煤的实时比热c_coal(t)具体计算公式为；

式中，c_coal——磨煤机内煤的比热，J/kg℃；

m_ha——进入磨煤机的热空气流量，kg/h；

c_ha——进入磨煤机的热空气比热，J/kg℃；

t_ha——进入磨煤机的热空气温度，℃；

c_mixa——离开磨煤机后的混合空气比热，J/kg℃；

t_mix——离开磨煤机后的空气和煤的混合温度，℃；

m_ca——进入磨煤机的冷空气流量，kg/h；

c_ca——进入磨煤机的冷空气比热，J/kg℃；

t_ca——进入磨煤机的冷空气温度，℃；

m_coal——进入磨煤机的给煤流量，kg/h；

t_coal——进入磨煤机的给煤温度，℃。

对磨煤机存在多个出口的，则取离开磨煤机后的空气和煤的混合温度的平均值做计算值，即：

式中，t_mix,i——磨煤机第i个出口空气和煤的混合温度，℃；

n——磨煤机的出口数目，-。

所述步骤3中磨煤机内煤的比热c_coal(t)的移动平均值c_coal,pj,tx具体计算公式为：

式中，c_coal,pj,tx——磨煤机内煤在t_x时刻的移动平均比热，J/kg℃；

t_x——移动平均结束时间，s；

t₀——移动平均的时间段，s；

c_coal(t)——煤的实时比热，J/kg℃。

c_coal(t)是按c_coal公式进行实时计算的连续数据。

所述步骤4中磨煤机内煤的移动平均比热变化率ε_coal,pj,tx具体计算公式为：

式中，ε_coal,pj,tx——磨煤机内煤的移动平均比热变化率，J/kg℃s；

dt——tx时间前的一段时间，s。

本发明的有益效果：

本发明通过布署的相关测点数据可以实时计算磨煤机内煤的比热，并对实时计算的磨煤机内煤的比热进行数据处理，根据磨煤机中煤质切换后磨煤机内煤的比热会发生相应变化的原理，简单方便且实时准确地判断出新上煤进入磨煤机完成磨煤机内的煤种具体切换时间，这样可以及时通知运行人员，根据磨煤机内煤质的变化，同步进行相关的运行调整，保证磨煤机的安全和经济运行。

附图说明

图1为煤、冷空气和热空气混合示意图。

图2为本装置结构示意图。

图3为计算流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种基于煤的比热特性的磨煤机煤种切换的判别方法的具体推导过程介绍如下。

煤进入磨煤机后通过破碎，由冷空气和热空气混合后带出磨煤机，煤和冷空气的温度升高，热空气的温度降低，其基本过程如图1。

忽略煤的破碎发热及磨煤机散热的影响，根据热平衡，可以计算出磨煤机内煤的比热，其计算公式如下：

式中，c_coal——磨煤机内煤的比热，J/kg℃；

m_ha——进入磨煤机的热空气流量，kg/h；

c_ha——进入磨煤机的热空气比热，J/kg℃；

t_ha——进入磨煤机的热空气温度，℃；

c_mixa——离开磨煤机后的混合空气比热，J/kg℃；

t_mix——离开磨煤机后的空气和煤的混合温度，℃；

m_ca——进入磨煤机的冷空气流量，kg/h；

c_ca——进入磨煤机的冷空气比热，J/kg℃；

t_ca——进入磨煤机的冷空气温度，℃；

m_coal——进入磨煤机的给煤流量，kg/h；

t_coal——进入磨煤机的给煤温度，℃。

对磨煤机存在多个出口的，则取离开磨煤机后的空气和煤的混合温度的平均值做计算值，即：

式中，t_mix,i——磨煤机第i个出口空气和煤的混合温度，℃；

n——磨煤机的出口数目，-。

由于以上计算煤的比热的实时数据是波动的，即上式计算的比热随时间变化，因此需要采用移动平均方法进行煤的比热数据稳定处理，得到煤在任意时刻的移动平均比热，具体公式为：

式中，c_coal,pj,tx——磨煤机内煤在t_x时刻的移动平均比热，J/kg℃；

t_x——移动平均结束时间，s；

t₀——移动平均的时间段，s；

c_coal(t)——煤的实时比热，J/kg℃。

c_coal(t)是按c_coal公式进行实时计算的连续数据。

当新上煤进入磨煤机后，磨煤机内煤的成分(水分和挥发分)发生变化，磨煤机内煤的比热也会发生相应的变化，则磨煤机内煤的移动平均比热也会发生相应变化，煤的移动平均比热变化率为：

式中，ε_coal,pj,tx——磨煤机内煤的移动平均比热变化率，J/kg℃s；

dt——tx时间前的一段时间，s。

这样，当在t_x时刻新上煤进入磨煤机后，磨煤机内煤质发生变化，磨煤机内煤的比热值c_coal,pj,tx发生相应变化，其磨煤机内移动平均比热变化率ε_coal,pj,tx也会发生相应变化，随着新上煤完全替换磨煤机内原有的煤，磨煤机内煤的比热值m_coal,pj,tx也会稳定到新的值，其变化率ε_coal,pj,tx也会逐渐趋于零。

因此，根据煤质的比热特性，本专利的具体实现步骤如下；

步骤1：

按照图2安装测点，并实现相关实时数据的采集。

步骤2：

根据采集的实时数据，计算任意时刻磨煤机内煤的实时比热c_coal(t)。

步骤3：

计算磨煤机内煤的比热c_coal(t)的移动平均值c_coal,pj,tx，t₀可以取5-15s。

步骤4：

计算磨煤机内煤的移动平均比热变化率ε_coal,pj,tx，dt可以取1-5s。

步骤5：

当c_coal,pj,tx的绝对值变化和ε_coal,pj,tx分别大于某一个设定的阀值，并且随后c_coal,pj,tx趋于稳定和ε_coal,pj,tx趋于0，则判定该时刻新上煤进入磨煤机完成磨煤机内的煤种切换。

一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置的工作原理为：

当磨煤机内煤质稳定时，煤的比热也稳定，利用各流量计和温度计设置的测点及数据采集系统可以实时计算煤的比热及其变化率。当新上煤种进入磨煤机后，煤的比热会发生相应变化，其实时计算的煤的比热及其变化率也会发生相应变化，通过这类变化可判断出新上煤种进入磨煤机。

Claims (10)

1.一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置，其特征在于，包括设置于磨煤机顶部设置的空气和煤混合温度计(7)，设置于磨煤机底部的冷空气入口处设置有空气流量计(5)和冷风温度计(6)，设置于磨煤机底部的热空气入口处的空气流量计(3)和热风温度计(4)，以及设置于所述磨煤机侧面连接煤仓处设置有给煤流量计(1)和给煤温度计(2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置，其特征在于，所述给煤流量计(1)设置在给煤机出口处。

3.根据权利要求1所述的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置，其特征在于，所述给煤温度计(2)设置在落煤管内。

4.根据权利要求1所述的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置，其特征在于，所述空气流量计(3)和热风温度计(4)设置在热风管道内。

5.根据权利要求1所述的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置，其特征在于，所述空气流量计(5)和冷风温度计(6)设置在热风管道内冷风管道内。

6.根据权利要求1所述的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换装置，其特征在于，所述空气和煤混合温度计(7)设置在磨煤机的出口管道内。

7.基于权利要求1所述装置的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换的判别方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤1：

将各流量计和温度计进行安装测点，并实现相关实时数据的采集；

步骤2：

根据采集的实时数据，计算任意时刻磨煤机内煤的实时比热c_coal(t)；

步骤3：

计算磨煤机内煤的比热c_coal(t)的移动平均值c_{coal，pj，tx}，t₀取5-15s；

步骤4：

计算磨煤机内煤的移动平均比热变化率ε_{coal，pj，tx}，dt取1-5s；

步骤5：

当c_{coal，pj，tx}的绝对值变化和ε_{coal，pj，tx}分别大于某一个设定的阀值，并且随后c_{coal，pj，tx}趋于稳定和ε_{coal，pj，tx}趋于0，则判定该时刻新上煤进入磨煤机完成磨煤机内的煤种切换。

8.根据权利要求7所述的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换的判别方法，其特征在于，所述步骤2中磨煤机内煤的实时比热c_coal(t)具体计算公式为；

式中，c_coal——磨煤机内煤的比热，J/kg℃；

m_ha——进入磨煤机的热空气流量，kg/h；

c_ha——进入磨煤机的热空气比热，J/kg℃；

t_ha——进入磨煤机的热空气温度，℃；

c_mixa——离开磨煤机后的混合空气比热，J/kg℃；

t_mix——离开磨煤机后的空气和煤的混合温度，℃；

m_ca——进入磨煤机的冷空气流量，kg/h；

c_ca——进入磨煤机的冷空气比热，J/kg℃；

t_ca——进入磨煤机的冷空气温度，℃；

m_coal——进入磨煤机的给煤流量，kg/h；

t_coal——进入磨煤机的给煤温度，℃。

对磨煤机存在多个出口的，则取离开磨煤机后的空气和煤的混合温度的平均值做计算值，即：

式中，t_mix，i——磨煤机第i个出口空气和煤的混合温度，℃；

n——磨煤机的出口数目，-。

9.根据权利要求7所述的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换的判别方法，其特征在于，所述步骤3中磨煤机内煤的比热c_coal(t)的移动平均值c_{coal，pj，tx}具体计算公式为：

式中，c_{coal，pj，tx}——磨煤机内煤在t_x时刻的移动平均比热，J/kg℃；

t_x——移动平均结束时间，s；

t₀——移动平均的时间段，s；

c_coal(t)——煤的实时比热，J/kg℃。

c_coal(t)是按c_coal公式进行实时计算的连续数据。

10.根据权利要求7所述的一种基于煤的比热变化的磨煤机煤种切换的判别方法，其特征在于，所述步骤4中磨煤机内煤的移动平均比热变化率ε_{coal，pj，tx}具体计算公式为：

式中，ε_{coal，pj，tx}——磨煤机内煤的移动平均比热变化率，J/kg℃s；

dt——tx时间前的一段时间，s。

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