CN112594680A - 一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，包括一次风管和壁温测量系统；壁温测量系统设置在一次风管本体上，与DCS系统相连；所述系统控制方法包括如下步骤：当旋流煤粉燃烧器投运和停运过程中，通过测量一次风管壁温，与报警值比较，发出运行调整指令；当旋流煤粉燃烧器投运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制投运旋流煤粉燃烧器中心风量、二次风量、一次风速，保证一次风管壁温在较低水平；当旋流煤粉燃烧器停运时，通过调节控制停运旋流煤粉燃烧器冷却用中心风量、二次风量，保证一次风管壁温在较低水平。本发明结构简单，容易实现，可有效提高机组经济性，降低污染物排放，具有节能和环保效益。

Description

一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统
技术领域
本发明涉及火力发电厂之煤粉锅炉技术，具体地说，涉及防止旋流煤粉燃烧器烧损的一次风管。
背景技术
低NOx旋流煤粉燃烧器技术在煤粉锅炉中得到广泛应用，是降低氮氧化物等污染物质排放的重要手段。一方面低NOx旋流煤粉燃烧器在投运过程中，通过燃烧器形成的旋转射流形成高温回流区，引燃燃烧器喷口附近的煤粉，使得燃烧更加稳定。另一方面采用低NOx旋流煤粉燃烧器技术能在一定程度上降低燃烧器区域氧气浓度和温度，抑制动力型和快速型NOx的生成，有效降低污染物排放，达到环保要求。
分散控制系统(distributed control systems，简称DCS)，是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等技术，被广泛应用于火力发电厂。通过对过程参数的采集、分析和处理(执行)，实现了火力发电厂的自动化，显著提高了发电效率。
在现有技术中，锅炉在实际运行过程中，由于中心风量不足、旋流强度过大等原因，锅炉旋流煤粉燃烧器喷口易发生烧损、结焦问题。部分火力发电厂锅炉旋流煤粉燃烧器采用两段式结构，还存在一次风管受煤粉磨损泄漏问题。大多数电厂锅炉旋流煤粉燃烧器壁温未得到有效监控，且普遍未引入DCS用于锅炉运行调整。由于燃烧器烧损、结焦问题，使得煤粉在炉膛内燃烧情况较差，在深度调峰、低负荷等工况下，易出现受热面管壁超温、烟气NOx含量短时超标等情况，使得部分电厂采取降低蒸汽参数运行等措施，严重影响了机组经济性，同时NOx含量超标还会引起环境污染问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述技术问题而设计的一种防止旋流煤粉燃烧器烧损一体式一次风管系统，以解决旋流煤粉燃烧器在投运和停运过程中喷口烧损、结焦问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，包括一次风管和壁温测量系统；所述一次风管包括一次风管本体1、第一煤粉浓缩器3、第二煤粉浓缩器4和耐磨陶瓷5，一次风管本体1为一体式结构并与风粉管道10互相连通，第二煤粉浓缩器4和耐磨陶瓷5设置在一次风管本体1内部；壁温测量系统设置在一次风管本体1上，与DCS系统相连；所述系统控制方法包括如下步骤：
S1：当旋流煤粉燃烧器投运和停运过程中，通过测量一次风管壁温，与报警值比较，如果一次风管壁温大于报警值，则判定旋流煤粉燃烧器着火距离和喷口区域温度出现缺陷，发出运行调整指令，报警值根据工况和一次风管材质耐受温度取[500℃，700℃]范围内某一值；
S2：当旋流煤粉燃烧器投运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制投运旋流煤粉燃烧器中心风量、二次风量、一次风速，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为1到5秒中某一值，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值升高，继续以10％～20％某一幅度增加中心风门开度增加中心风量；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度10％～15％中一设定值，或判断一次风管是否磨损，若无磨损则提高一次风速，增加值为5m/s～10m/s中一设定值；旋流煤粉燃烧器投运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，则逐次以5m/s～10m/s中一设定值降低一次风速，直至降至设计值；若一次风速降至设计值，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小二次风量，以10％～15％中某一幅度逐渐关小二次风门开度，直至50％或设计值；若二次风门关闭至50％或设计值，则逐次10％～20％某一幅度减少中心风门开度减少中心风量，直至中心风门总开度的30％；
S3：当旋流煤粉燃烧器停运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制停运旋流煤粉燃烧器冷却用中心风量、二次风量，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为1到5秒中某一值，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值，继续增加中心风量风门开度10％～20％某一设定值；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度10％～15％某一设定值；旋流煤粉燃烧器停运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，逐次减小二次风量，以10％～15％某一设定幅度逐渐关小二次风门开度；当二次风门关至10％，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小中心风量，以10％～20％某一设定幅度逐渐关小中心风门开度，直至中心风门总开度的30％。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，所述S2：当旋流煤粉燃烧器投运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制投运旋流煤粉燃烧器中心风量、二次风量、一次风速，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为3秒，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当再次测量一次风管壁温仍高于报警值升高，继续增加中心风量风门开度18％；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度12％，或判断一次风管是否磨损，若无磨损则提高一次风速，增加值为8m/s；旋流煤粉燃烧器投运过程中，壁温比报警值低100℃以上时，则逐次以8m/s降低一次风速，直至降至设计值；若一次风速降至设计值，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小二次风量，以12％逐渐关小二次风门开度，直至50％或设计值；若二次风门关闭至50％或设计值，则逐次15％幅度减少中心风门开度，直至中心风门总开度的30％。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，所述S3：具体为：间隔周期设定为3秒，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值，继续增加中心风量风门开度15％；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度12％；旋流煤粉燃烧器停运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，逐次减小二次风量，以12％幅度逐渐关小二次风门开度；当二次风门关至10％，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小中心风量，以15％幅度逐渐关小中心风门开度，直至30％。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，所述一次风管材质耐受最高温度为1300℃。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管，一次风管本体材质为高温耐热合金钢，一次风管本体末端内部设置第二煤粉浓缩器和耐磨陶瓷。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管，所述壁温测量系统包括第一热电偶集热块、第二热电偶集热块、第三热电偶集热块和第四热电偶集热块；第一热电偶集热块、第二热电偶集热块、第三热电偶集热块和第四热电偶集热块均连接有温度热电偶；第一热电偶集热块、第二热电偶集热块、第三热电偶集热块和第四热电偶集热块周向均匀设置在一次风管本体外壁上。
所述的一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管，所述第一热电偶集热块、第二热电偶集热块、第三热电偶集热块与第四热电偶集热块距离喷口端部10～50cm某一距离。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管，所述第一热电偶集热块、第二热电偶集热块、第三热电偶集热块与第四热电偶集热块分别通过数据线与DCS控制系统相连。
锅炉运行过程中，通过壁温测量系统，在DCS可监控各旋流煤粉燃烧器一次风管壁温情况，在保证燃烧器壁温在不出现烧损或结焦问题的情况下，通过调节各旋流煤粉燃烧器一、二次风量分配，中心风量和二次风旋流强度，优化煤粉细度、一次风速等运行参数，提高燃烧效率，降低烟气NOx和CO含量，达到优良的环保节能目标。其控制方法为：
(1)当旋流煤粉燃烧器投运和停运过程中，通过测量一次风管壁温，判断旋流煤粉燃烧器着火距离和喷口区域温度是否合适，给运行调整提供依据；
(2)当旋流煤粉燃烧器投运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制投运旋流煤粉燃烧器中心风量、二次风量、一次风速，保证一次风管壁温在较低水平；
(3)当旋流煤粉燃烧器停运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制停运旋流煤粉燃烧器冷却用中心风量、二次风量，保证一次风管壁温在较低水平。
本发明的有益效果是：通过设置一体式一次风管结构，可防止煤粉长期磨损一次风管中间焊缝引发泄漏着火事故；通过设置在一次风管本体上的壁温测量系统，可有效监控旋流煤粉燃烧器投运和停运时的壁温状态，给运行调整提供依据，防止着火距离过短、冷却风量不足等原因引起烧损或结焦问题；由于一次风管壁温得到监控，为进一步优化煤粉细度、一次风速等运行参数提供依据，可改善煤粉燃烧情况，最大程度降低NOx排放，实现节能环保目的。本发明系统简单，容易实现，能带来巨大经济效益。
附图说明
图1为本发明一体式一次风管结构示意图；
图2是本发明的壁温测量系统集热块安装示意图。
其中：1-一次风管本体，2-中心风管，3-第一煤粉浓缩器，4-第二煤粉浓缩器，5-耐磨陶瓷，6-第一热电偶集热块，7-第二热电偶集热块，8-第三热电偶集热块，9-第四热电偶集热块，10-风粉管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和2所示，本发明一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，其特征在于：包括一次风管和壁温测量系统；所述一次风管包括一次风管本体1、第一煤粉浓缩器3、第二煤粉浓缩器4和耐磨陶瓷5，一次风管本体1为一体式结构并与风粉管道10互相连通，第二煤粉浓缩器4和耐磨陶瓷5设置在一次风管本体1内部；壁温测量系统设置在一次风管本体1上，与DCS系统相连；所述系统控制方法包括如下步骤：
一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，包括一次风管和壁温测量系统；所述一次风管包括一次风管本体1、第一煤粉浓缩器3、第二煤粉浓缩器4和耐磨陶瓷5，一次风管本体1为一体式结构并与风粉管道10互相连通，第二煤粉浓缩器4和耐磨陶瓷5设置在一次风管本体1内部；壁温测量系统设置在一次风管本体1上，与DCS系统相连；所述系统控制方法包括如下步骤：
S1：当旋流煤粉燃烧器投运和停运过程中，通过测量一次风管壁温，与报警值比较，如果一次风管壁温大于报警值，则判定旋流煤粉燃烧器着火距离和喷口区域温度出现缺陷，发出运行调整指令，报警值根据工况和一次风管材质耐受温度取[500℃，700℃]范围内某一值；
S2：当旋流煤粉燃烧器投运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制投运旋流煤粉燃烧器中心风量、二次风量、一次风速，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为1到5秒中某一值，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值升高，继续以10％～20％某一幅度增加中心风门开度增加中心风量；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度10％～15％中一设定值，或判断一次风管是否磨损，若无磨损则提高一次风速，增加值为5m/s～10m/s中一设定值；旋流煤粉燃烧器投运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，则逐次以5m/s～10m/s中一设定值降低一次风速，直至降至设计值(例如某HG-1100/25.4-YM1型超临界变压运行直流锅炉采用HP803/Dyn型中速磨煤机，一次风速设计值为29m/s)；若一次风速降至设计值，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小二次风量，以10％～15％中某一幅度逐渐关小二次风门开度，直至50％或设计值(例如某HG-1100/25.4-YM1型超临界变压运行直流锅炉，二次风门开度设计值在50％BMCR负荷为50％)；若二次风门关闭至50％或设计值，则逐次10％～20％某一幅度减少中心风门开度减少中心风量，直至中心风门总开度的30％。
S3：当旋流煤粉燃烧器停运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制停运旋流煤粉燃烧器冷却用中心风量、二次风量，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为1到5秒中某一值，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值，继续增加中心风量风门开度10％～20％某一设定值；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度10％～15％某一设定值；旋流煤粉燃烧器停运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，逐次减小二次风量，以10％～15％某一设定幅度逐渐关小二次风门开度；当二次风门关至10％，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小中心风量，以10％～20％某一设定幅度逐渐关小中心风门开度，直至中心风门总开度的30％。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，所述S2：当旋流煤粉燃烧器投运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制投运旋流煤粉燃烧器中心风量、二次风量、一次风速，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为3秒，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当再次测量一次风管壁温仍高于报警值升高，继续增加中心风量风门开度18％；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度12％，或判断一次风管是否磨损，若无磨损则提高一次风速，增加值为8m/s；旋流煤粉燃烧器投运过程中，壁温比报警值低100℃以上时，则逐次以8m/s降低一次风速，直至降至设计值；若一次风速降至设计值，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小二次风量，以12％逐渐关小二次风门开度，直至50％或设计值；若二次风门关闭至50％或设计值，则逐次15％幅度减少中心风门开度，直至中心风门总开度的30％。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，所述S3：具体为：间隔周期设定为3秒，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值，继续增加中心风量风门开度15％；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度12％；旋流煤粉燃烧器停运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，逐次减小二次风量，以12％幅度逐渐关小二次风门开度；当二次风门关至10％，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小中心风量，以15％幅度逐渐关小中心风门开度，直至30％。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，所述一次风管材质耐受最高温度为1300℃。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管，一次风管本体1材质为高温耐热合金钢，一次风管本体1末端内部设置第二煤粉浓缩器4和耐磨陶瓷5。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管，所述壁温测量系统包括第一热电偶集热块6、第二热电偶集热块7、第三热电偶集热块8与第四热电偶集热块9；第一热电偶集热块6、第二热电偶集热块7、第三热电偶集热块8和第四热电偶集热块9均连接有温度热电偶；第一热电偶集热块6、第二热电偶集热块7、第三热电偶集热块8与第四热电偶集热块9周向均匀设置在一次风管本体1外壁上。
所述的一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管，所述第一热电偶集热块6、第二热电偶集热块7、第三热电偶集热块8与第四热电偶集热块9距离喷口端部10～50cm。
所述一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管，所述第一热电偶集热块6、第二热电偶集热块7、第三热电偶集热块8与第四热电偶集热块9分别通过数据线与DCS控制系统相连。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，其特征在于：包括一次风管和壁温测量系统；所述一次风管包括一次风管本体(1)、第一煤粉浓缩器(3)、第二煤粉浓缩器(4)和耐磨陶瓷(5)，一次风管本体(1)为一体式结构并与风粉管道(10)互相连通，第二煤粉浓缩器(4)和耐磨陶瓷(5)设置在一次风管本体(1)内部；壁温测量系统设置在一次风管本体(1)上，与DCS系统相连；所述系统控制方法包括如下步骤：
S1：当旋流煤粉燃烧器投运和停运过程中，通过测量一次风管壁温，与报警值比较，如果一次风管壁温大于报警值，则判定旋流煤粉燃烧器着火距离和喷口区域温度出现缺陷，发出运行调整指令，报警值根据工况和一次风管材质耐受温度取[500℃，700℃]范围内某一值；
S2：当旋流煤粉燃烧器投运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制投运旋流煤粉燃烧器中心风量、二次风量、一次风速，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为1到5秒中某一值，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值升高，继续以10％～20％某一幅度增加中心风门开度增加中心风量；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度10％～15％中一设定值，或判断一次风管是否磨损，若无磨损则提高一次风速，增加值为5m/s～10m/s中一设定值；旋流煤粉燃烧器投运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，则逐次以5m/s～10m/s中一设定值降低一次风速，直至降至设计值；若一次风速降至设计值，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小二次风量，以10％～15％中某一幅度逐渐关小二次风门开度，直至50％或设计值；若二次风门关闭至50％或设计值，则逐次10％～20％某一幅度减少中心风门开度减少中心风量，直至中心风门总开度的30％；
S3：当旋流煤粉燃烧器停运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制停运旋流煤粉燃烧器冷却用中心风量、二次风量，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为1到5秒中某一值，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值，继续增加中心风量风门开度10％～20％某一设定值；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度10％～15％某一设定值；旋流煤粉燃烧器停运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，逐次减小二次风量，以10％～15％某一设定幅度逐渐关小二次风门开度；当二次风门关至10％，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小中心风量，以10％～20％某一设定幅度逐渐关小中心风门开度，直至中心风门总开度的30％。
2.根据权利要求1所述的一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，其特征在于：所述S2：当旋流煤粉燃烧器投运时，在保证环保排放达标的前提下，通过调节控制投运旋流煤粉燃烧器中心风量、二次风量、一次风速，保证一次风管壁温在较低水平；具体为：间隔周期设定为3秒，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当再次测量一次风管壁温仍高于报警值升高，继续增加中心风量风门开度18％；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度12％，或判断一次风管是否磨损，若无磨损则提高一次风速，增加值为8m/s；旋流煤粉燃烧器投运过程中，壁温比报警值低100℃以上时，则逐次以8m/s降低一次风速，直至降至设计值；若一次风速降至设计值，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小二次风量，以12％逐渐关小二次风门开度，直至50％或设计值；若二次风门关闭至50％或设计值，则逐次15％幅度减少中心风门开度，直至中心风门总开度的30％。
3.根据权利要求1所述的一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，其特征在于：所述S3：具体为：间隔周期设定为3秒，循环测量一次风管壁温，当壁温高于报警值，启动或增加中心风门开度20％；当调节风门开度后稳定5min，再次测量一次风管壁温仍高于报警值，继续增加中心风量风门开度15％；当中心风门全开时，壁温仍高于报警值，则提高二次风量，每次为增加风门开度12％；旋流煤粉燃烧器停运过程中，当壁温比报警值低100℃以上时，逐次减小二次风量，以12％幅度逐渐关小二次风门开度；当二次风门关至10％，壁温仍比报警值低100℃以上时，则逐次减小中心风量，以15％幅度逐渐关小中心风门开度，直至30％。
4.根据权利要求1所述的一种防止旋流煤粉燃烧器烧损的一体式一次风管系统，其特征在于：所述一次风管材质耐受最高温度为1300℃。
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