CN112797439B - 一种基于co在线监测的燃烧优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CO在线监测的燃烧优化方法，所述方法包括，获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度，基于锅炉炉膛内的多个CO检测点获得炉膛CO浓度，基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，从而在不增加成本的情况下，避免了锅炉发生严重高温腐蚀并减少了锅炉脱硝系统的处理压力，提高了锅炉的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域，特别涉及一种基于CO在线监测的燃烧优化方法。
背景技术
现阶段火力发电依然属于我国电能产生的主要来源，随着国家环保要求的不断提高，对火力电厂排放物中的氮氧化物浓度管控力度也越来越强，现有的火力电厂都会引入SCR脱硝系统，在减少排放物中氮氧化物浓度的同时，也增加了成本，同时，火力电厂锅炉高温腐蚀现象也是火力电厂不得不解决的技术问题，锅炉的高温腐蚀主要与炉膛内CO、H2S等还原性强的气体浓度有关，而H2S的浓度与CO浓度成正相关。
现有技术中，一般通过提高锅炉运行氧量来减少CO、H2S等还原性强的气体浓度，从而避免锅炉产生严重腐蚀，但是，提高锅炉运行氧量在减少CO浓度的同时会提高氮氧化物的浓度，这无疑会增加SCR脱硝系统的处理压力，进一步增加发电成本。
因此，如何在不增加成本的情况下避免锅炉发生严重高温腐蚀并减少锅炉脱硝系统的处理压力，是目前有待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于CO在线监测的燃烧优化方法，用于解决现有技术中无法在不增加成本的情况下保证脱硝系统的正常运行并有效控制锅炉的高温腐蚀的技术问题，所述方法包括：
获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度；
基于锅炉炉膛内的多个CO检测点获得炉膛CO浓度；
基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量。
一些实施例中，基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物的浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，具体为：
当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，降低所述燃尽风风量；
当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，降低所述锅炉运行氧量并降低所述燃尽风风量。
一些实施例中，基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物的浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，具体为：
当所述炉膛CO浓度小于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，降低所述锅炉运行氧量。
一些实施例中，基于锅炉炉膛内的多个CO检测点获得炉膛CO浓度，具体为：
获取所述锅炉炉膛内的各所述CO检测点检测的初始CO浓度；
对所述初始CO浓度进行滤波处理，得到滤波后的CO浓度；
基于预设权重和所述滤波后的CO浓度确定所述炉膛CO浓度。
一些实施例中，所述CO检测点沿所述锅炉炉膛的垂直方向设置。
一些实施例中，将所述锅炉炉膛分为上中下三层，每层设置的所述CO检测点数量相同。
一些实施例中，在获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度之前，所述方法还包括：
采集脱硝系统入口处的初始氮氧化物浓度；
基于所述初始氮氧化物浓度与预设修正系数获取所述氮氧化物浓度。
一些实施例中，所述氮氧化物浓度通过以下公式获得：
PNOx＝P0*(1+KNOx)
其中，PNOx为所述氮氧化物浓度，P0为所述初始氮氧化物浓度，KNOx为预设修正系数。
一些实施例中，所述方法还包括：
获取锅炉的烟气CO浓度；
基于所述烟气CO浓度、所述炉膛CO浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量。
一些实施例中，基于所述烟气CO浓度、所述炉膛CO浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量，具体为：
当所述烟气CO浓度大于第三预设阈值，同时所述炉膛CO浓度小于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，提高所述锅炉运行氧量。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本发明公开了一种基于CO在线监测的燃烧优化方法，所述方法包括，获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度，基于锅炉炉膛内的多个CO检测点获得炉膛CO浓度，基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，从而在不增加成本的情况下，避免了锅炉发生严重高温腐蚀并减少了锅炉脱硝系统的处理压力，提高了锅炉的使用寿命。同时，当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，降低所述燃尽风风量；当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，降低所述锅炉运行氧量并降低所述燃尽风风量，从而在保证脱硝系统正常运行的情况下有效的控制了锅炉的高温腐蚀。
附图说明
图1为本申请实施例提出的一种基于CO在线监测的燃烧优化方法的流程示意图；
图2为本申请另一实施例提出的一种基于CO在线监测的燃烧优化方法的流程示意图。
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做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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如背景技术所述，现有技术中通过提高锅炉运行氧量来减少CO、H2S的浓度，会同时提高氮氧化物的浓度，从而增加SCR脱硝系统的处理压力，进一步增加发电成本。
为了解决上述问题，本申请提出了一种基于CO在线监测的燃烧优化方法，如图1所示，所示方法包括：
S101，获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度。
本步骤中，由于需要检测脱硝系统处理氮氧化物的压力，先获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度。
为了准确的获取氮氧化物浓度，在一些实施例中，在获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度之前，所述方法还包括：
采集脱硝系统入口处的初始氮氧化物浓度；
基于所述初始氮氧化物浓度与预设修正系数获取所述氮氧化物浓度。
具体的，由于锅炉的工作环境复杂，直接检测到的氮源化物浓度可能会受到环境影响从而导致检测到的氮源化物浓度有误差，为了保证获取到的氮源化物浓度的准确性，需要通过预设修正系数来对检测到的初始氮源化物浓度进行修正。该预设修正系数可以通过实验获得，也可以根据现场的工作环境以及发电机组的功率来进行调整。
需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他对氮氧化物浓度进行修正的方法都属于本申请的保护范围。
为了进一步提高氮氧化物浓度的准确性，在一些实施例中，所述氮氧化物浓度通过以下公式获得：
PNOx＝P0*(1+KNOx)
其中，PNOx为所述氮氧化物浓度，P0为所述初始氮氧化物浓度，KNOx为预设修正系数。
具体的，P0为所述初始氮氧化物浓度，可选的，可以测得多组初始氧化物浓度然后求平均值，用该平均值与预设修正系数来确定氮氧化物的浓度。
需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他通过预设修正系数获得氮氧化物浓度的方法都属于本申请的保护范围。
S102，基于锅炉炉膛内的多个CO检测点获得炉膛CO浓度。
本步骤中，根据锅炉炉膛内的多个CO检测点检测的CO浓度获得炉膛CO浓度，该炉膛CO浓度是综合了多个检测点的可以表示锅炉炉膛整体的CO浓度，同时由于H2S浓度与CO浓度成正相关，所以只考虑CO浓度可以很好的反映出锅炉内CO和H2S的浓度。
为了准确的获得炉膛CO浓度，在一些实施例中，基于锅炉炉膛内的多个CO检测点获得炉膛CO浓度，具体为：
获取所述锅炉炉膛内的各所述CO检测点检测的初始CO浓度；
对所述初始CO浓度进行滤波处理，得到滤波后的CO浓度；
基于预设权重和所述滤波后的CO浓度确定所述炉膛CO浓度。
具体的，先根据设置在锅炉内的多个CO检测点，获取测得的初始CO浓度，然后对该初始CO浓度进行滤波处理，由于锅炉内环境复杂，一些点测得的CO浓度可能受环境影响较大，所以要进行滤波处理，去除那些偏差较大的检测结果，可选的，该滤波处理可以根据历史数据进行。在得到滤波后的CO浓度后，根据预设权重和该滤波后的CO浓度确定所述炉膛CO浓度。
需要说明的是，CO浓度在锅炉炉膛内并不是平均分布的，一般情况下，炉膛高层的CO浓度要比低层的CO浓度高，锅炉受高温腐蚀的严重程度也高，所以通过实验测得各个点的CO浓度占总CO浓度的比例，然后设置各个检测点的预设权重，通过各个点的预设权重和对应的检测点的CO浓度获得可以反映整体炉膛CO浓度的炉膛CO浓度，可选的，将预设权重与对应的检测点的CO浓度相乘然后求和得到炉膛CO浓度。
需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，本领域技术人员可以合理设置其他手段来获得所述炉膛CO浓度，如可以优先考虑锅炉腐蚀最严重的点的CO浓度来确定所述炉膛CO浓度，这些都属于本申请的保护范围。
为了准确反映锅炉炉膛内的CO浓度，在一些实施例中，所述CO检测点沿所述锅炉炉膛的垂直方向设置。
具体的，由于在同一垂直高度，锅炉炉膛内的CO浓度相差不是很大，所以在设置CO检测点时优选沿着垂直方向进行设置。
为了准确的反映锅炉炉膛不同区域的CO浓度，在一些实施例中，将所述锅炉炉膛分为上中下三层，每层设置的所述CO检测点数量相同。
具体的，将锅炉炉膛从下层燃烧器到燃尽风口，分为上中下三层，然后保证每一层设置的CO检测点数量相同，这样最终获得的炉膛CO浓度可以很好的表示出锅炉炉膛的整体CO浓度。
S103，基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量。
本步骤中，在获得炉膛CO浓度和锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度后，根据这两个参数控制控制锅炉运行氧量和燃尽风风量。从而确保CO浓度和锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度都处于合理范围内。
为了合理的控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，在一些实施例中，基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物的浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，具体为：
当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，降低所述燃尽风风量；
当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，降低所述锅炉运行氧量并降低所述燃尽风风量。
具体的，在保证锅炉运行氧量不变的情况下，减少燃尽风风量，可以使炉膛下部主燃烧器区域二次风量的比例增大，主燃烧区域的过量空气系数增加，此时锅炉内的CO等还原性气体浓度会下降，而且下降幅度较大。当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，此时优选考虑降低CO浓度，因此降低所述燃尽风风量。该第一预设阈值可以根据实际情况进行设置，可选的，通过CO浓度对锅炉高温腐蚀的影响程度来确定第一预设阈值，该第二预设阈值可以根据实际情况进行设置，可选的，通过锅炉脱硝系统的处理能力来确定第二预设阈值。需要说明的是，此时降低所述燃尽风风量会在一定程度上增加氮氧化物的浓度，但由于此时氮氧化物浓度较低，因此不需要考虑锅炉脱硝系统的处理能力。当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，此时除了考虑减少CO的浓度还应该考虑减少氮氧化物的浓度，因此，需要同时降低所述锅炉运行氧量和所述燃尽风风量。由于减低锅炉运行氧量对CO的浓度的提高幅度远不如降低燃尽风风量对CO的浓度减少的幅度大，而两种调节方式对氮氧化物的浓度调节效果相差不大，所以可以达到同时降低CO浓度和氮氧化物的效果。
需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物的浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量的方法都属于本申请的保护范围。
为了进一步准确的控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，在一些实施例中，基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物的浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，具体为：
当所述炉膛CO浓度小于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，降低所述锅炉运行氧量。
具体的，当所述炉膛CO浓度小于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，由于调节燃尽风风量对CO浓度影响较大，所以通过降低所述锅炉运行氧量，来降低氮氧化物的浓度。
为了保证锅炉的燃烧效率，在一些实例中，所述方法还包括：
获取锅炉的烟气CO浓度；
基于所述烟气CO浓度、所述炉膛CO浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量。
具体的，锅炉的烟气CO浓度，可以反映出锅炉的运行效率，烟气CO浓度越高，说明锅炉内燃烧不充分，锅炉效率较低，所以基于所述烟气CO浓度、所述炉膛CO浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量。从而在考虑锅炉高温腐蚀和锅炉脱硝系统的压力的同时，保证了锅炉的效率。
为了在锅炉正常工作时保证锅炉的运行效率，在一些实施例中，基于所述烟气CO浓度、所述炉膛CO浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量，具体为：
当所述烟气CO浓度大于第三预设阈值，同时所述炉膛CO浓度小于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，提高所述锅炉运行氧量。
具体的，当所述烟气CO浓度大于第三预设阈值，同时所述炉膛CO浓度小于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，此时CO和氮氧化物的浓度正常，需要优先考虑锅炉的运行效率，所以需要提高所述锅炉运行氧量，该第三预设阈值可以根据实际情况进行设置。
需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他基于所述烟气CO浓度、所述炉膛CO浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量的方法都属于本申请的保护范围。
本发明公开了一种基于CO在线监测的燃烧优化方法，所述方法包括，获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度，基于锅炉炉膛内的多个CO检测点获得炉膛CO浓度，基于所述炉膛CO浓度与所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，同时，当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，降低所述燃尽风风量；当所述炉膛CO浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，降低所述锅炉运行氧量并降低所述燃尽风风量，从而在不增加成本的情况下避免了锅炉发生严重高温腐蚀并减少了锅炉脱硝系统的处理压力，提高了锅炉的使用寿命。
为了进一步阐述本发明的技术思想，如图2所示，本发明另一实施例提出的一种基于CO在线监测的燃烧优化方法，所述方法具体步骤如下：
S201，获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度。
本步骤中，先获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度。
S202，获取锅炉的烟气CO浓度。
本步骤中，可以测得多组烟气CO浓度后求平均值，以该平均值作为获取的烟气CO浓度。
S203，获取锅炉炉膛内的各所述CO检测点检测的初始CO浓度。
本步骤中，根据设置在锅炉内的多个CO检测点，获取测得的初始CO浓度。
S204，对所述初始CO浓度进行滤波处理，得到滤波后的CO浓度。
本步骤中，对获取到的初始CO浓度进行滤波处理，去除那些偏差较大的检测结果。
S205，基于预设权重和所述滤波后的CO浓度确定炉膛CO浓度。
本步骤中，通过实验测得各个点的CO浓度占总CO浓度的比例，然后设置各个检测点的预设权重，通过各个点的预设权重和对应的检测点的CO浓度获得可以反映整体炉膛CO浓度的炉膛CO浓度。例如，各个检测点滤波后的浓度为A1、A2、A3...An，对应的预设权重为Q1、Q2、Q3...Qn,所述炉膛CO浓度＝A1*Q1+A2*Q2+A3*Q3+...+An*Qn。
S206，基于所述烟气CO浓度、所述炉膛CO浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量。
本步骤中，根据获取的烟气CO浓度、炉膛CO浓度以及氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，可选的，可以通过调节一次风量和二次风量来控制锅炉运行氧量，通过调节燃尽风风门开度来控制燃尽风风量。
通过以上技术方案，获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度，获取锅炉的烟气CO浓度，获取锅炉炉膛内的各所述CO检测点检测的初始CO浓度，对所述初始CO浓度进行滤波处理，得到滤波后的CO浓度，基于预设权重和所述滤波后的CO浓度确定炉膛CO浓度，基于所述烟气CO浓度、所述炉膛CO浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量，从而在不增加成本的情况下避免锅炉发生严重高温腐蚀并减少了锅炉脱硝系统的处理压力，提高了锅炉的使用寿命，同时在锅炉正常运行时保证了锅炉的运行效率。
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 (8)
1.一种基于CO在线监测的燃烧优化方法,其特征在于，所述方法包括:
获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度；
基于锅炉炉膛内的多个C0检测点获得炉膛C0浓度；
基于所述炉膛C0浓度与所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量和燃尽风风量；
当所述炉膛C0浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时，降低所述燃尽风风量；
当所述炉膛C0浓度大于等于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，降低所述锅炉运行氧量并降低所述燃尽风风量；
当所述炉膛C0浓度小于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度大于等于第二预设阈值时，降低所述锅炉运行氧量。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于，基于锅炉炉膛内的多个C0检测点获得炉膛C0浓度，具体为:
获取所述锅炉炉膛内的各所述C0检测点检测的初始C0浓度；
对所述初始C0浓度进行滤波处理，得到滤波后的C0浓度；
基于预设权重和所述滤波后的CO浓度确定所述炉膛C0浓度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述C0检测点沿所述锅炉炉膛的垂直方向设置。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于,将所述锅炉炉膛分为上中下三层,每层设置的所述C0检测点数量相同。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取锅炉脱硝系统入口处的氮氧化物浓度之前,所述方法还包括:
采集脱硝系统入口处的初始氮氧化物浓度；
基于所述初始氮氧化物浓度与预设修正系数获取所述氮氧化物浓度。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于，所述氮氧化物浓度通过以下公式获得:
PNOX＝PO*(1+KNOX)
其中,PNOX为所述氮氧化物浓度，PO为所述初始氮氧化物浓度,KNOX为预设修正系数。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于，所述方法还包括:
获取锅炉的烟气C0浓度；
基于所述烟气C0浓度、所述炉膛C0浓度以及所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于,基于所述烟气C0浓度、所述炉膛C0浓度以及
所述氮氧化物浓度控制锅炉运行氧量，具体为:
当所述烟气C0浓度大于第三预设阈值，同时所述炉膛C0浓度小于第一预设阈值且所述氮氧化物浓度小于第二预设阈值时,提高所述锅炉运行氧量。
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