CN112696657B - 一种锅炉停炉控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锅炉停炉控制系统，通过在停炉工程中控制不同高度的煤粉喷嘴同时维持煤粉供给燃烧，相对的抬高了反应高温区，减少水冷壁的吸热量，提高脱硝入口烟温，保证了脱销反应温度的同时，抑制了氮氧化物的生成，相对于传统的停炉系统大幅度的降低了排放。

Description

一种锅炉停炉控制系统

技术领域

本发明涉及火电机组脱硝技术领域，具体涉及一种锅炉停炉控制系统。

背景技术

现有普遍的锅炉设计运行温度为315℃～420℃，超净排放出口排放值为50mg/Nm3以下。由于NOx的还原反应只有在特定温度区间内才会有效。如果烟气温度没有达到催化剂最低运行温度要求就开始喷氨，还原反应速度减弱，催化剂活性下降、氨逃逸升高，容易形成硫酸氢氨，堵塞催化剂孔道及空预器蓄热元件。如果超出催化剂最高运行温度，将会出现催化剂烧结、钝化现象的发生。

在现有的滑停停炉过程中，炉内反应并非立即停止，而是机组开始停运后，检修、备用时间较长，必须将原煤斗内存煤全部烧空，使炉内反应持续一段时间，在这段时间中，脱销入口烟温随着炉膛温度降低随之下降，从而脱销入口烟温达不到催化活性温度，同时随着机组运行方式改变及氧量的增大，脱销反应区入口氮氧化物增大并且远远大于正常设计值。导致现阶段在停炉后期氮氧化物存在超排情况。

发明内容

本发明的目的在于通过调整机组运行方式以及送风量的控制，使得整个停炉过程氮氧化物均在超净排放范围。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种锅炉停炉控制系统，所述锅炉包括炉体和多个喷嘴，所述多个喷嘴在炉体高度上间隔排布，所述多个喷嘴分别各自对应一台磨煤机、一个给煤机和一个煤斗，每个给煤机将与其对应的煤斗内的原煤输送给对应的磨煤机，每个磨煤机将原煤磨成粉末后与一次风掺混形成煤气混合物，并将所述煤气混合物经与该磨煤机连通的喷嘴喷入炉体内燃烧，还包括控制单元，所述控制单元在所述锅炉停炉过程中始终维持多台磨煤机运行，控制所述多台磨煤机相对应的多台给煤机同时降低煤量供给，以在保证锅炉总体热负荷逐渐降低的同时，维持炉内较高的火焰中心。

优选地，还包括，送风机，所述送风机用于降低炉体内的气压，以及，燃尽风口，所述燃尽风口设于炉体上端，控制燃尽风的输送。

优选地，所述控制单元在所述停炉过程持续至较低的供给煤量时，增加所述送风机出力，同时增加所述燃尽风口开度。

优选地，所述较低的供给煤量为55T/H左右。

优选地，所述控制单元控制所述多台给煤机的给煤比例自下而上逐渐递减。

优选地，所述控制单元在所述锅炉停炉过程中的喷氨量高于所述锅炉正常运行的喷氨量。

优选地，还包括煤斗煤位监测装置，所述煤斗煤位监测装置实时监测煤斗煤位变化，当监测到某个煤斗的煤量过低时，发出预警信息。

优选地，还包括煤斗煤位调整装置，所述煤斗煤位调整装置基于所述预警信息调动调整所述煤斗煤位，以防止某一煤斗相对于其他煤斗提前烧空。

优选地，在汽轮机达到打闸条件时，所述控制单元控制所述多台磨煤机的原煤同时烧光，机组正常停运。

从而在停炉工程中，相对的抬高了反应高温区，减少水冷壁的吸热量，提高脱硝入口烟温，保证了脱销反应温度的同时，抑制了氮氧化物的生成，相对于传统的停炉系统大幅度的降低了排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明锅炉系统部分结构示意图；

图2为本发明煤粉输运示意图。

附图标记：

100-炉体，110-SCR反应器，210-第一喷嘴，220-第二喷嘴，230-第三喷嘴，240-第四喷嘴，300-二次风口，400-燃尽风口，510-第一煤斗，520-第一给煤机，530-第一磨煤机，540-一次风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种锅炉停炉控制系统，锅炉如图1所示，包括炉体100，炉体100的烟气出口端设有SCR反应器110，炉体100具有水冷壁(未图示)。炉体100具有多个煤粉喷嘴，多个煤粉喷嘴在锅炉高度范围依次排列。煤粉喷嘴可以依据锅炉大小进行设置，可以为3个喷嘴、4个喷嘴、5个喷嘴等。为了便于说明，图1示出了4个喷嘴的情况。如图1所示，炉体100自下而上依次设有第一喷嘴210、第二喷嘴220、第三喷嘴230和第四喷嘴240。四个喷嘴分别单独可控地向锅炉炉膛内喷射煤粉与空气混合气。并且，每个喷嘴都单独设有煤斗、给煤机和磨煤机。以第一喷嘴210为例进行说明，如图2所示，第一煤斗510储存原煤，经一给煤机520输运给第一磨煤机530，原煤经第一磨煤机530磨成粉末后，经一次风机540鼓风掺混成煤气混合物，并经由第一喷嘴210喷出。同样的，其余煤粉喷嘴都单独设有相应设施。显然，当某个磨煤机停止工作后，一次风机的风将无法经过磨煤机输送到对应的喷嘴，而只要磨煤机开启，一次风就可以通过磨煤机输送至对应的喷嘴。一次风机540同时连通多个磨煤机进行煤粉掺混输运。

在每个喷嘴的上侧和下侧各设有二次风口300，如图1所示，由此，喷嘴和二次风口在炉体100高度上间歇排布。在炉体100上端还设有燃尽风口400。燃尽风口400可设置有在炉体100高度上间隔紧密排布的多个风口。在SCR反应器110的下游，还设有引风机(未图示)，以降低炉体100内的气压，形成负压环境。

在传统的锅炉滑停前，四台磨煤机持续运行，各煤斗煤位控制在7米左右(煤量约为70吨)，锅炉负荷控制在200MW左右，滑停过程中，随着机组负荷的下降，锅炉煤位随之下降，根据给煤机出力及煤斗煤位变化，对煤斗煤位进行调整，保证各煤斗煤位由上层煤斗到下层煤斗逐个减少，最终保证由上至下依次烧空各磨原煤，当最下层的煤斗原煤烧光时，机组达到解列条件，完成机组滑停。

一般机组正常滑停过程中，会根据给煤机的出力依次停运磨煤机。在机组负荷滑至75MW左右，会保持最下两层磨煤机的运行，此时，燃烧区域集中在锅炉最下层，且整体产热量低，在水冷壁的换热作用下，烟气在炉膛内上升过程中迅速降温，导致脱硝入口烟温下降至脱硝最低允许温度以下，脱硝系统退出运行，而此时由于上层磨煤机停止工作，而空气持续输入，导致炉膛内空燃比增加，氮氧化物的生成加剧，再加上脱硝系统无法工作的情况，导致氮氧化物排放超标。

由此，本发明实施例提供的锅炉停炉控制系统，还包括控制单元(未图示)，在停炉过程中，控制单元在滑停过程中始终维持多台磨煤机运行，根据机组负荷下滑情况，控制多台给煤机同时降低煤量供给，保持给煤机低煤量运行。在保证锅炉总体热负荷逐渐降低的同时，维持炉内较高的火焰中心，减少水冷壁的吸热量，提高脱硝入口烟温。当汽轮机达到打闸条件时，多台磨煤机原煤同时烧光，机组正常停运。这样，保证了在整个滑停过程中脱硝入口烟温不低于允许温度，脱硝系统全程投入，氮氧化物排放值不超标。

以图1所示的锅炉为例，控制单元在停炉过程中滑停过程中始终维持一喷嘴210、第二喷嘴220和第三喷嘴230所对应的磨煤机运行，根据机组负荷下滑情况，控制三台给煤机同时降低煤量供给，保持给煤机低煤量运行。在保证锅炉总体热负荷逐渐降低的同时，维持炉内较高的火焰中心，减少水冷壁的吸热量，提高脱硝入口烟温。当汽轮机达到打闸条件时，三台磨煤机原煤同时烧光，机组正常停运。这样，保证了在整个滑停过程中脱硝入口烟温不低于允许温度，脱硝系统全程投入，氮氧化物排放值不超标。

在一些实施例中，考虑到在整个滑停过程中，由于一直保持多台磨煤机运行，锅炉入炉风量较大，氧量偏高，炉膛出口处的氮氧化物值较高，在滑停后期，达到800mg/Nm3左右，此时，如果降低送风机出力，则二次风箱与炉膛差压过低，往炉膛送风比较困难，二次风刚性无法保证。故在较低的供给煤量时，适当增加送风机出力，同时增加上部三层燃尽风开度，这样既保证了二次风箱与炉膛差压又减少主燃烧区的风量，保证煤粉在主燃烧区缺氧燃烧，抑制氮氧化物的生成，可控制炉膛出口氮氧化物在500-800mg/Nm3左右。较低的供给煤量可以为55T/H煤量左右。

在一些实施例中，三台磨煤机的给煤比例自下而上逐渐递减，增加分级燃烧效果，尽量降低炉膛出口氮氧化物。

下层给煤量多于上层，而由于空气供给量相对稳定且随着总给煤量的减少而减少，因此，在下层出现了高燃空比的富燃燃烧，致使下层反应不充分，且氧化速率相对降低，温度较低，从而减少了氮氧化物生成。同时，上层相对于下层为贫燃燃烧，燃料较少但氧气相对充足，可以将下层反应产物中未充分氧化部分进行进一步反应放热，从而总体上不仅相对抬高了火焰高温区，保证脱硝入口烟温不低于允许温度，并且抑制了总体的氮氧化物的生成，进一步降低了停炉过程中的排放。

在一些实施例中，为保证脱硝出口不超排，还需相对于锅炉正常运行状态下增加喷氨量，最大增至80Kg/小时(单侧)，实际上，虽然炉膛出口烟气单位体积的氮氧化物偏高，但由于总体烟气量下降，使得喷氨量增加量并不大。

在一些实施例中，还设有煤斗煤位监测装置，实时监测煤斗煤位变化，当监测到某个煤斗的煤量过低时，发出预警信息，机器或工作人员可基于预警信息进行反应应对，防止出现个别磨煤机突然烧空，锅炉工况大幅变化，调整不及时发生灭火现象。

在一些实施例中，还设有煤斗煤位调整装置，可基于预警信息随时调动调整煤位，防止出现个别磨煤机突然烧空，锅炉工况大幅变化，调整不及时发生灭火现象。

上述方案中涉及的控制方法可以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种锅炉停炉控制系统，其特征在于，

所述锅炉包括炉体和多个喷嘴，

所述多个喷嘴在炉体高度上间隔排布，

所述多个喷嘴分别各自对应一台磨煤机、一个给煤机和一个煤斗，

每个给煤机将与其对应的煤斗内的原煤输送给对应的磨煤机，

每个磨煤机将原煤磨成粉末后与一次风掺混形成煤气混合物，并将所述煤气混合物经与该磨煤机连通的喷嘴喷入炉体内燃烧，

还包括控制单元，所述控制单元在所述锅炉停炉过程中始终维持多台磨煤机运行，控制所述多台磨煤机相对应的多台给煤机同时降低煤量供给，所述控制单元控制所述多台给煤机的给煤比例自下而上逐渐递减，所述控制单元在所述锅炉停炉过程中的喷氨量高于所述锅炉正常运行的喷氨量，以在保证锅炉总体热负荷逐渐降低的同时，维持炉内较高的火焰中心，在汽轮机达到打闸条件时，所述控制单元控制所述多台磨煤机的原煤同时烧光，机组正常停运。

2.如权利要求1所述的锅炉停炉控制系统，其特征在于，

还包括，送风机，所述送风机用于降低炉体内的气压，以及，

燃尽风口，所述燃尽风口设于炉体上端，控制燃尽风的输送。

3.如权利要求2所述的锅炉停炉控制系统，其特征在于，

所述控制单元在所述停炉过程持续至较低的供给煤量时，增加所述送风机出力，同时增加所述燃尽风口开度。

4.如权利要求3所述的锅炉停炉控制系统，其特征在于，

所述较低的供给煤量为55T/H左右。

5.如权利要求1所述的锅炉停炉控制系统，其特征在于，

还包括煤斗煤位监测装置，所述煤斗煤位监测装置实时监测煤斗煤位变化，当监测到某个煤斗的煤量过低时，发出预警信息。

6.如权利要求5所述的锅炉停炉控制系统，其特征在于，

还包括煤斗煤位调整装置，所述煤斗煤位调整装置基于所述预警信息调动调整所述煤斗煤位，以防止某一煤斗相对于其他煤斗提前烧空。

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