CN112763648A - 一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法 - Google Patents

一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法，应用于包括取样单元、预处理单元和分析单元的气氛测量系统中，该方法包括：基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述预设区域中的烟气混合物输送到所述预处理单元；基于所述预处理单元对所述预设区域中的烟气混合物进行预处理并获取待测量烟气；基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛，从而提高了贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量的准确性，进而可以此为依据有效控制水冷壁的高温腐蚀。

Description

一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法
技术领域
本申请涉及锅炉燃烧控制领域，更具体地，涉及一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法。
背景技术
高温腐蚀是炉内高温烟气与金属壁面相互作用的一个复杂的物理化学过程，按其机理通常可分为三大类：硫化物(FeS2、H2S)型腐蚀、焦硫酸盐型腐蚀和氯化物型腐蚀。
贫煤是烟煤的一种，对煤化程度最高的烟煤的称谓，这种煤着火温度高，燃烧时火焰短，燃用不易引燃的贫煤时，因着火点温度相对较高，燃烧困难，容易产生不完全燃烧，并使火焰脱长，在金属壁面附近形成还原性气氛，增加对管壁的腐蚀性。
锅炉水冷壁附近烟气温度很高，含有大量粉尘，且需要测量多点，采用常规烟气取样分析系统难以保证对炉膛烟气气氛的可靠测量。
因此，如何提高贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量的准确性，进而减少水冷壁的高温腐蚀，是目前有待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法，用以解决现有技术中无法对炉膛烟气气氛进行可靠测量的技术问题。
该方法应用于包括取样单元、预处理单元和分析单元的气氛测量系统中，包括：
基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述预设区域中的烟气混合物输送到所述预处理单元；
基于所述预处理单元对所述预设区域中的烟气混合物进行预处理并获取待测量烟气；
基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛；
其中，所述预处理单元包括冷凝单元、干燥单元和过滤单元，所述预处理包括经所述冷凝单元将所述预设区域中的烟气混合物中的水蒸气冷凝并排出，经所述干燥单元对所述预设区域中的烟气混合物进行干燥，并经所述过滤单元滤除所述预设区域中的烟气混合物中的粉尘。
在本申请一些实施例中，所述取样单元包括多个取样子单元，各所述取样子单元的取样探头深入炉膛并均匀分布在所述预设区域中，基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，具体为：
根据预设取样数量从所述预设区域中选定待取样区域；
基于所述待取样区域中的取样子单元获取所述待取样区域的烟气混合物并储存；
选定下一个待取样区域，获取所述下一个待取样区域的烟气混合物并储存，直至获取所有待取样区域的烟气混合物；
将储存的各所述待取样区域的烟气混合物进行合并后获取所述预设区域中的烟气混合物。
在本申请一些实施例中，所述预设区域为高温腐蚀易发生区域，所述预设区域的数量为多个，在基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛之后，所述方法还包括：
确定所述烟气气氛中的还原性气氛含量；
根据所述还原性气氛含量调整各所述预设区域的取样频率；
其中，所述还原性气氛含量包括CO的含量和或H2S的含量，还原性气氛含量高的预设区域的取样频率高于还原性气氛含量低的预设区域的取样频率。
在本申请一些实施例中，所述分析单元还连接DCS控制单元，在确定所述烟气气氛中的还原性气氛含量之后，所述方法还包括：
判断所述还原性气氛含量是否大于预设阈值；
若是，基于所述分析单元将所述分析的结果发送到所述DCS控制单元，以使所述DCS控制单元确定控制策略。
在本申请一些实施例中，所述控制策略包括对燃尽风挡板、和或氧量、和或磨煤机、和或煤种的控制策略。
在本申请一些实施例中，所述气氛测量系统还包括反吹单元，在基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述烟气混合物输送到所述预处理单元之前，所述方法还包括：
基于所述反吹单元对所述取样单元进行反吹并保持预设时长；
停止所述反吹单元。
在本申请一些实施例中，所述干燥单元为干燥剂干燥器或渗透干燥器。
在本申请一些实施例中，所述分析单元采用非分散红外分析仪、或紫外荧光分析仪、或化学发光分析仪。
在本申请一些实施例中，所述取样探头到所述分析单元的距离不大于8m。
在本申请一些实施例中，所述冷凝单元包括散热片、冷却风系统和冷却器，所述预设区域中的烟气混合物进入到所述冷却器中进行冷凝，所述散热片用于所述冷却器的散热，所述冷却风系统采用压缩空气对所述散热片进行连续吹扫。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
本发明公开了一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法，应用于包括取样单元、预处理单元和分析单元的气氛测量系统中，该方法包括：基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述预设区域中的烟气混合物输送到所述预处理单元；基于所述预处理单元对所述预设区域中的烟气混合物进行预处理并获取待测量烟气；基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛，通过分别对各预设区域中待取样区域进行取样，避免每次只获取单个取样探头处的烟气数据，提高了取样效率，从而提高了贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量的准确性，进而可以此为依据有效控制水冷壁的高温腐蚀。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提出的一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例中气氛测量系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明实施例提供一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法，如图2所示，所述方法应用于包括取样单元201、预处理单元202和分析单元203的气氛测量系统中，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S101，基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述烟气混合物输送到所述预处理单元。
本实施例中，取样单元用于获取炉膛内预设区域中的烟气混合物，在本申请一些实施例中，取样单元的前端包括取样探头，取样探头从水冷壁鳍片上的小孔伸入炉膛并固定在所述水冷壁鳍片上。为了便于进行烟气分析，取样单元还连接预处理单元，取样单元将获取的预设区域中的烟气混合物输送到预处理单元。
为了提高取样效率，在本申请一些实施例中，所述取样单元包括多个取样子单元，各所述取样子单元的取样探头深入炉膛并均匀分布在所述预设区域中，基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，具体为：
根据预设取样数量从所述预设区域中选定待取样区域；
基于所述待取样区域中的取样子单元获取所述待取样区域的烟气混合物并储存；
选定下一个待取样区域，获取所述下一个待取样区域的烟气混合物并储存，直至获取所有待取样区域的烟气混合物；
将储存的各所述待取样区域的烟气混合物进行合并后获取所述预设区域中的烟气混合物。
本实施例中，取样单元包括多个取样子单元，各所述取样子单元的取样探头深入炉膛并均匀分布在所述预设区域中，各取样子单元还包括抽气装置，用于抽取烟气。可选的，各取样探头是按照等面积网格法布置在炉膛内预设高温腐蚀易发生区域中的。在进行取样时，根据预设取样数量从所述预设区域中选定待取样区域，然后基于待取样区域中的取样子单元获取待取样区域的烟气混合物并储存，可选的，每个待取样区域对应一个储气罐，将待取样区域的烟气混合物储存到该储气罐中，再选定下一个待取样区域，获取下一个待取样区域的烟气混合物并储存到下一个待取样区域的储气罐中，直至获取所有待取样区域的烟气混合物，最后将储存的各待取样区域的烟气混合物进行合并后获取预设区域中的烟气混合物，从而避免每次只获取单个取样探头处的烟气数据，提高了取样效率。
本领域技术人员可根据实际需要设定不同数量的取样子单元和不同的预设取样数量，这并不影响本申请的保护范围。
为了提高取样的准确性，在本申请一些实施例中，所述气氛测量系统还包括反吹单元，在基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述烟气混合物输送到所述预处理单元之前，所述方法还包括：
基于所述反吹单元对所述取样单元进行反吹并保持预设时长；
停止所述反吹单元。
本实施例中，通过在取样单元进行取样之前，开启反吹单元对取样单元进行反吹并保持预设时长，吹出取样单元的残存烟气和灰尘，提高了取样的准确性，可选的，各取样子单元上设置取样电磁阀，反吹单元包括与各取样子单元对应的反吹子单元，各反吹子单元上设置反吹电磁阀，反吹用气可以为压缩空气，在进行反吹时，开启各反吹电磁阀并关闭各取样电磁阀。
为了保证干燥效果，在本申请一些实施例中，所述干燥单元为干燥剂干燥器或渗透干燥器。
为了可靠去除预设区域中的烟气混合物的水分，在本申请一些实施例中，所述冷凝单元包括散热片、冷却风系统和冷却器，所述预设区域中的烟气混合物进入到所述冷却器中进行冷凝，所述散热片用于所述冷却器的散热，所述冷却风系统采用压缩空气对所述散热片进行连续吹扫。
本领域技术人员可根据实际需要选择其他类型的干燥单元和冷凝单元，这并不影响本申请的保护范围。
步骤S102，基于所述预处理单元对所述预设区域中的烟气混合物进行预处理并获取待测量烟气。
本实施例中，预处理单元将从取样单元获取的预设区域中的烟气混合物进行预处理，获取待测量烟气。
所述预处理单元包括冷凝单元、干燥单元和过滤单元，所述预处理包括经所述冷凝单元将所述预设区域中的烟气混合物中的水蒸气冷凝并排出，经所述干燥单元对所述预设区域中的烟气混合物进行干燥，并经所述过滤单元滤除所述预设区域中的烟气混合物中的粉尘。
步骤S103，基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛。
本步骤中，基于分析单元对所述待测量烟气进行分析，确定预设区域附近的烟气气氛。
为了有针对性的对各预设区域进行取样，提高取样效率，在本申请一些实施例中，所述预设区域为高温腐蚀易发生区域，所述预设区域的数量为多个，在基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛之后，所述方法还包括：
确定所述烟气气氛中的还原性气氛含量；
根据所述还原性气氛含量调整各所述预设区域的取样频率；
其中，所述还原性气氛含量包括CO的含量和或H2S的含量，还原性气氛含量高的预设区域的取样频率高于还原性气氛含量低的预设区域的取样频率。
如上所述，预设区域为高温腐蚀易发生区域，预设区域的数量为多个，在确定预设区域附近的烟气气氛之后，确定烟气气氛中的还原性气氛含量，还原性气氛含量包括CO的含量和或H2S的含量，然后根据还原性气氛含量调整各预设区域的取样频率，还原性气氛含量高的预设区域更易发生高温腐蚀，因此还原性气氛含量高的预设区域的取样频率高于还原性气氛含量低的预设区域的取样频率。
为了及时对锅炉燃烧进行调整，减少高温腐蚀，在本申请一些实施例中，所述分析单元还连接DCS控制单元，在确定所述烟气气氛中的还原性气氛含量之后，所述方法还包括：
判断所述还原性气氛含量是否大于预设阈值；
若是，基于所述分析单元将所述分析的结果发送到所述DCS控制单元，以使所述DCS控制单元确定控制策略。
本实施例中，分析单元还连接DCS控制单元，DCS控制单元可对影响锅炉燃烧的各个设备进行控制，在确定烟气气氛中的还原性气氛含量后，若还原性气氛含量大于预设阈值，说明需要对锅炉燃烧进行调整，基于分析单元将分析的结果发送到DCS控制单元，使DCS控制单元确定控制策略。
若所述还原性气氛含量不大于所述预设阈值，说明不需要对锅炉燃烧进行调整，可不将分析的结果发送到DCS控制单元，减小DCS控制单元的负担，可选的，可将分析的结果存储到分析单元自身的存储器中，以便后续进行数据分析。
为了减少高温腐蚀，在本申请一些实施例中，所述控制策略包括对燃尽风挡板、和或氧量、和或磨煤机、和或煤种的控制策略。
本实施例中，由于燃尽风挡板的开度、锅炉氧量、磨煤机的运行方式、煤种对水冷壁局部还原性气氛影响较大，因此，控制策略包括对燃尽风挡板、和或氧量、和或磨煤机、和或煤种的控制策略，本领域技术人员还可根据实际情况确定其他的控制策略，这并不影响本申请的保护范围。
为了保证准确的取样结果，在本申请一些实施例中，所述分析单元采用非分散红外分析仪、或紫外荧光分析仪、或化学发光分析仪。
本领域技术人员还可根据实际情况选择其他类型的分析单元，这并不影响本申请的保护范围。
为了提高取样结果的准确性，在本申请一些实施例中，所述取样探头到所述分析单元的距离不大于8m。
通过应用以上技术方案，在包括取样单元、预处理单元和分析单元的气氛测量系统中，基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述预设区域中的烟气混合物输送到所述预处理单元；基于所述预处理单元对所述预设区域中的烟气混合物进行预处理并获取待测量烟气；基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛，从而提高了贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量的准确性，进而可以此为依据有效控制水冷壁的高温腐蚀。
为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。
本实施例提供一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法，应用于包括取样单元、预处理单元和分析单元的气氛测量系统中，包括以下步骤：
步骤一，启动。
步骤二，反吹。
基于反吹单元对取样单元进行反吹并保持预设时长，也即关闭所有取样电磁阀，打开所有反吹电磁阀，保持预设时长。
步骤三，反吹结束。
关闭所有反吹电磁阀。
步骤四，选定一个预设区域进行取样。
根据预设取样数量从预设区域中依次选定待取样区域进行取样，并将预设区域中的烟气混合物输送到预处理单元。
步骤五，预处理。
经所述冷凝单元将所述预设区域中的烟气混合物中的水蒸气冷凝并排出，经所述干燥单元对所述预设区域中的烟气混合物进行干燥，并经所述过滤单元滤除所述预设区域中的烟气混合物中的粉尘。
步骤六，烟气分析。
将预处理后的待测量烟气送入分析单元，确定所述预设区域附近的烟气气氛。
步骤七，判断烟气气氛中的还原性气氛含量是否大于预设阈值，若是执行步骤八，否则执行步骤九。
步骤八，基于分析单元将分析的结果发送到DCS控制单元，以使DCS控制单元确定控制策略。
步骤九，选定下一个预设区域进行取样，执行步骤五。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种贫煤锅炉炉膛烟气气氛测量方法，其特征在于，所述方法应用于包括取样单元、预处理单元和分析单元的气氛测量系统中，所述方法包括：
基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述预设区域中的烟气混合物输送到所述预处理单元；
基于所述预处理单元对所述预设区域中的烟气混合物进行预处理并获取待测量烟气；
基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛；
其中，所述预处理单元包括冷凝单元、干燥单元和过滤单元，所述预处理包括经所述冷凝单元将所述预设区域中的烟气混合物中的水蒸气冷凝并排出，经所述干燥单元对所述预设区域中的烟气混合物进行干燥，并经所述过滤单元滤除所述预设区域中的烟气混合物中的粉尘。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述取样单元包括多个取样子单元，各所述取样子单元的取样探头深入炉膛并均匀分布在所述预设区域中，基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，具体为：
根据预设取样数量从所述预设区域中选定待取样区域；
基于所述待取样区域中的取样子单元获取所述待取样区域的烟气混合物并储存；
选定下一个待取样区域，获取所述下一个待取样区域的烟气混合物并储存，直至获取所有待取样区域的烟气混合物；
将储存的各所述待取样区域的烟气混合物进行合并后获取所述预设区域中的烟气混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设区域为高温腐蚀易发生区域，所述预设区域的数量为多个，在基于所述分析单元对所述待测量烟气进行分析，并根据所述分析的结果确定所述预设区域附近的烟气气氛之后，所述方法还包括：
确定所述烟气气氛中的还原性气氛含量；
根据所述还原性气氛含量调整各所述预设区域的取样频率；
其中，所述还原性气氛含量包括CO的含量和或H2S的含量，还原性气氛含量高的预设区域的取样频率高于还原性气氛含量低的预设区域的取样频率。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分析单元还连接DCS控制单元，在确定所述烟气气氛中的还原性气氛含量之后，所述方法还包括：
判断所述还原性气氛含量是否大于预设阈值；
若是，基于所述分析单元将所述分析的结果发送到所述DCS控制单元，以使所述DCS控制单元确定控制策略。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制策略包括对燃尽风挡板、和或氧量、和或磨煤机、和或煤种的控制策略。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气氛测量系统还包括反吹单元，在基于所述取样单元获取炉膛的预设区域中的烟气混合物，并将所述烟气混合物输送到所述预处理单元之前，所述方法还包括：
基于所述反吹单元对所述取样单元进行反吹并保持预设时长；
停止所述反吹单元。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥单元为干燥剂干燥器或渗透干燥器。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析单元采用非分散红外分析仪、或紫外荧光分析仪、或化学发光分析仪。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述取样探头到所述分析单元的距离不大于8m。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝单元包括散热片、冷却风系统和冷却器，所述预设区域中的烟气混合物进入到所述冷却器中进行冷凝，所述散热片用于所述冷却器的散热，所述冷却风系统采用压缩空气对所述散热片进行连续吹扫。
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