CN113266843B - 一种燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置 - Google Patents

一种燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置,燃煤锅炉燃烧优化方法包括以下步骤:步骤1、采集燃煤锅炉在不同基本工况下的历史燃烧参数,根据历史燃烧参数构建不同基本工况下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型;步骤2、确定燃煤锅炉实时工况和实时燃烧参数,根据实时燃烧参数以及锅炉效率模型确定燃煤锅炉在实时工况下的最优烟道CO浓度,并根据实时燃烧参数以及NOx模型和高温腐蚀模型确定最优燃尽风门开度;步骤3、调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度至最优燃尽风门开度,再调节锅炉总风量至实时烟道CO浓度为最优烟道CO浓度。本发明所述燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置有利于提高锅炉效率、减少氮氧化物排放及降低腐蚀风险。

Description

一种燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及燃烧设备技术领域,具体涉及燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置。
背景技术
智慧电厂已成为现今的发展趋势,电厂运行已趋向于高效化、精细化和智能化,而作为电厂的核心部件,智能锅炉的发展已刻不容缓,锅炉燃烧作为锅炉控制最为重要的核心,燃烧对于锅炉性能的影响至关重要。
近年来由于对燃烧锅炉中大气污染物NOx排放的限值,燃煤锅炉均已实现了低氮燃烧改造,但低氮燃烧改造后锅炉出现了炉膛及整体还原性气氛浓度如CO显著增大现象,直接导致锅炉效率下降与高温腐蚀。燃煤锅炉作为火力发电的最为重要的组成部分,其性能直接影响燃煤电站运行。锅炉高效燃烧、低氮排放及防高温腐蚀三者矛盾已成为了锅炉安全高效低氮运行的关键难题。此外,智慧电厂已成为现今的发展趋势,电厂运行已趋向于高效化、精细化和智能化,而作为电厂的核心部件,智能锅炉的发展已刻不容缓。但是作为锅炉控制最为重要的核心,燃烧对于锅炉性能的影响至关重要,入炉前煤质检测、一次煤粉浓度测量、炉内关键气氛测量及炉后烟气关键组分监测均应得到全方位发展。然而尽管目前已经有研究者提出了一次风煤粉浓度在线检测技术、尾部烟道及炉膛CO在线检测技术以及煤质在线检测技术,但如何有效结合这些先进的实时在线检测技术的方法及系统尚不明确,直接导致了目前燃煤锅炉智能燃烧优化技术尚不成熟,因此亟待发展一种智能化的燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置。
发明内容
为解决上述技术问题,本申请提供了一种基于锅炉的燃烧参数,智能化地针对当前运行状况进行配风调整,提高锅炉效率、减少氮氧化物排放及降低腐蚀风险,保障锅炉安全高效低氮连续稳定运行。
一种燃煤锅炉燃烧优化方法,包括以下步骤:
步骤1、采集燃煤锅炉在不同基本工况下的历史燃烧参数,根据历史燃烧参数构建不同基本工况下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型,所述锅炉效率模型具体为烟道CO浓度与锅炉效率的关联关系,所述NOx模型具体为燃尽风门开度与SCR脱硝系统入口处NOx浓度的关联关系,所述高温腐蚀模型具体为燃尽风门开度与炉膛平均CO浓度的关联关系;
步骤2、确定燃煤锅炉实时工况和实时燃烧参数,根据实时燃烧参数以及所述步骤1中构建的锅炉效率模型确定燃煤锅炉在实时工况下的最优烟道CO浓度,并根据实时燃烧参数以及所述步骤1中构建的NOx模型和高温腐蚀模型确定最优燃尽风门开度;
步骤3、调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度至所述步骤2中确定的最优燃尽风门开度,再调节锅炉总风量至实时烟道CO浓度为最优烟道CO浓度。
优选地,所述步骤3中调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度至所述步骤2中确定的最优燃尽风门开度后,且在调节锅炉总风量前还包括:根据实时煤质的挥发分的变化,调节主燃区的一次风煤粉浓度和二次风门开度,具体方法为:当实时煤质的挥发分每减少1%,则增加对应主燃区的一次风至一次风煤粉浓度减少2%,并增大二次风门开度3%;当实时煤质的挥发分每增加1%,则降低对应主燃区的一次风至一次风煤粉浓度增大2%,同时减小二次风门开度3%。
优选地,所述调节锅炉总风量的具体方法为:锅炉总风量逐次增加或减少1%反馈调节至燃煤锅炉效率最高、SCR脱硝系统入口处氮氧化物浓度最低及炉膛CO浓度最低。
优选地,所述步骤2中确定燃煤锅炉实时工况和实时燃烧参数后,当燃煤锅炉的实时锅炉负荷大于等于40%时,则继续计算最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度;当燃煤锅炉的实时锅炉负荷小于40%时,则停止优化。
优选地,每个所述基本工况对应一个锅炉典型运行负荷,且多个锅炉典型运行负荷在燃煤锅炉运行负荷的区间范围内均匀分布。
优选地,在所述步骤2中,当燃煤锅炉的实时锅炉负荷属于锅炉典型运行负荷时,则将实时燃烧参数代入相同锅炉典型运行负荷下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型中计算最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度;
当燃煤锅炉的实时锅炉负荷不属于锅炉典型运行负荷时,则将实时燃烧参数代入与实时锅炉负荷相邻的两个锅炉典型运行负荷下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型中,并计算得到相邻两个锅炉典型运行负荷下的最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度,再将相邻两个锅炉典型运行负荷下的最优烟道CO浓度进行插值计算得到实时工况对应的最优烟道CO浓度,同时插值确定实时运行中的燃煤锅炉的最优燃尽风门开度。
优选地,所述步骤1中燃烧参数包括煤质、一次风煤粉浓度、炉膛平均CO浓度、烟道尾部CO浓度、SCR脱硝系统入口NOx浓度、各风门开度、锅炉效率。
一种燃煤锅炉燃烧优化系统,包括:
燃烧参数获取模块,用以采集燃煤锅炉的在不同基本工况下的历史燃烧参数,还用以确定燃煤锅炉的实时工况并采集实时燃烧参数;
模型构建模块,用以根据燃煤锅炉的历史燃烧参数构建在不同基本工况下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型;
燃烧优化模块,用以根据实时燃烧参数与锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型确认当前实时工况下的最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度,并调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度和燃煤锅炉的总风量。
一种燃煤锅炉燃烧优化装置,包括控制器、DCS控制系统和在线检测装置,所述在线检测装置和所述控制器分别与所述DCS控制系统通信连接,所述在线检测装置用以检测燃煤锅炉的烟道CO浓度、炉膛平均CO浓度、一次风煤粉浓度和煤质并发送至所述DCS控制系统,所述DCS控制系统获取燃煤锅炉的烟道CO浓度、炉膛平均CO浓度、一次风煤粉浓度和煤质以及其余燃烧参数并发送至所述控制器,所述控制器根据燃煤锅炉的历史燃烧参数建立锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型,并根据锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型以及实时运行参数发送信号至所述DCS控制系统,所述DCS控制系统根据信号调节燃尽风门开度、一次风煤粉浓度、二次风门开度和锅炉总风量。
优选地,所述在线检测装置包括一次风煤粉浓度在线检测装置、煤质在线检测装置、烟道CO浓度在线检测装置和炉膛CO浓度在线检测装置,所述烟道CO浓度在线检测装置安装在燃煤锅炉烟道省煤器出口处,所述炉膛CO浓度在线检测装置设有多个,且多个所述炉膛CO浓度在线检测装置分别安装在燃煤锅炉炉膛的典型区域,所述燃煤锅炉炉膛的典型区域包括主燃区和燃尽区,所述燃煤锅炉的每个磨煤机上分别安装有至少一个所述煤质在线检测装置,所述燃煤锅炉的一次风管以及同层煤粉燃烧器联结的管道上分别安装有所述一次风煤粉浓度在线检测装置。
本发明针对目前燃煤锅炉高效燃烧、低氮排放及防高温腐蚀三者之间矛盾的问题,为保障锅炉安全高效低氮稳定连续运行,提供了一种燃煤锅炉智能燃烧优化方法及系统。基于目前先进的测量技术,结合锅炉运行数据开展深度挖掘,针对实时燃烧状况进行判断进行总风量、一次风及二次风的全面调整,提高锅炉效率、减少氮氧化物排放及降低高温腐蚀,能充分保障锅炉高效安全低氮稳定运行。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1本本发明实施例1所述燃煤锅炉燃烧优化方法的步骤示意图;
图2为本发明实施例2所述燃煤锅炉燃烧优化系统的结构示意图;
图3为本发明实施例3所述锅炉炉膛结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照图1公开本申请的实施例1,本实施例针对燃煤锅炉构建了一种燃烧优化方法,具体包括以下步骤:
步骤1、采集燃煤锅炉在不同基本工况下的历史燃烧参数,根据历史燃烧参数构建不同基本工况下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型,所述锅炉效率模型具体为烟道CO浓度与锅炉效率的关联关系,所述NOx模型具体为燃尽风门开度与SCR脱硝系统入口处NOx浓度的关联关系,所述高温腐蚀模型具体为燃尽风门开度与炉膛平均CO浓度的关联关系;
步骤2、确定燃煤锅炉实时工况和实时燃烧参数,根据实时燃烧参数以及所述步骤1中构建的锅炉效率模型确定燃煤锅炉在实时工况下的最优烟道CO浓度,并根据实时燃烧参数以及所述步骤1中构建的NOx模型和高温腐蚀模型确定最优燃尽风门开度;
步骤3、调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度至所述步骤2中确定的最优燃尽风门开度,再调节锅炉总风量至实时烟道CO浓度为最优烟道CO浓度。
本实施例中,所述步骤1中所述基本工况对应于一个锅炉典型运行负荷,锅炉典型运行负荷包括锅炉负荷40%、50%、75%和100%,且所述步骤1中采集燃煤锅炉的历史燃烧参数在基本工况和常见煤质区间范围下完成。
所述步骤1中历史燃烧参数包括历史给煤量、历史煤质、历史一次风煤粉浓度、历史各风门开度、历史尾部CO浓度、历史炉膛CO浓度、历史尾部氧量、历史排烟温度、历史飞灰含碳量、历史底渣含碳量、历史SCR脱硝系统出口的NOx浓度、历史SCR脱硝系统入口NOx浓度、历史排烟热损失、历史化学热损失、历史机械热损失、历史散热损失、历史灰渣显热损失、历史锅炉效率、历史燃料成本和历史综合成本,所述煤质包括水分、挥发分、固体碳、灰分、硫含量及低位发热量,且所述煤质由煤质在线检测装置分析得到,所述一次风煤粉浓度由一次风煤粉在线检测装置检测得到;
所述步骤1中构建锅炉效率模型的具体方法为:通过计算燃煤锅炉的各项历史热损失,反平衡计算得到锅炉历史效率,再构建烟道CO浓度与锅炉效率的关联关系。
锅炉效率计算公式为:
Figure GDA0003715427360000071
其中,Qr为输入锅炉的热量,Q1为有效利用热,q2为排烟热损失,q3为气体未完全燃烧热损失,q4为固体未完全燃烧热损失,q5为散热损失,q6为灰渣物理热损失,且Qr、Q1以及q2、q3、q4、q5和q6的计算均为公知常识,此处不再详细叙述。
所述步骤1中构建NOx模型的具体方法为:构建历史燃尽风门开度与历史SCR脱硝系统入口NOx浓度的关联关系。
所述步骤1中构建高温腐蚀模型的具体方法为:构建历史燃尽风门开度与炉膛平均CO浓度的关联关系。
所述步骤2中实时燃烧参数包括实时煤质、实时给煤量、实时一次风煤粉浓度、实时锅炉各风门开度、实时尾部CO浓度、实时炉膛CO浓度、实时尾部氧量、实时排烟温度、实时飞灰含碳量、实时底渣含碳量、实时SCR脱硝系统入口NOx浓度和实时SCR脱硝系统出口NOx浓度。
本实施例的所述步骤2中,在确定燃煤锅炉实时工况和实时燃烧参数后,当燃煤锅炉的实时锅炉负荷大于等于40%时,则继续实时工况下的最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度,若燃煤锅炉的实时锅炉负荷小于40%,则出于燃煤锅炉运行的安全性考虑,停止优化。
本实施例的所述步骤2中,当燃煤锅炉的实时锅炉负荷属于锅炉典型运行负荷时,则将实时燃烧参数代入相同锅炉典型运行负荷下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型中计算最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度;
当燃煤锅炉的实时锅炉负荷不属于锅炉典型运行负荷时,则将实时燃烧参数代入与实时锅炉负荷相邻的两个锅炉典型运行负荷下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型中,并计算得到相邻两个锅炉典型运行负荷下的最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度,再将相邻两个锅炉典型运行负荷下的最优烟道CO浓度进行插值计算得到实时工况对应的最优烟道CO浓度,同时插值确定实时运行中的燃煤锅炉的最优燃尽风门开度。
所述步骤3中调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度至所述步骤2中确定的最优燃尽风门开度后,且在调节锅炉总风量前还包括:根据实时煤质的挥发分的变化,调节主燃区的一次风煤粉浓度和二次风门开度。
所述步骤3中根据燃煤锅炉的实时给煤煤质的变化调节主燃区的一次风煤粉浓度和二次风门开度,使炉膛内的煤粉充分燃烧,提高燃煤锅炉的燃烧效率,从而针对实时燃烧参数进行总风量、一次风及二次风的全面调整,提高锅炉效率、减少氮氧化物排放及降低高温腐蚀,能充分保障锅炉高效安全低氮稳定运行。
具体的,实时煤质的挥发分每减少1%,则增加对应主燃区的一次风至一次风煤粉浓度减少2%,并增大二次风门开度3%;实时煤质的挥发分每增加1%,则降低对应主燃区的一次风至一次风煤粉浓度增大2%,同时减小二次风门开度3%。
且锅炉总风量逐次增加或减少1%反馈调节至燃煤锅炉效率最高、SCR脱硝系统入口处氮氧化物浓度最低及炉膛CO浓度最低。
锅炉机组某段时间负荷为600MW,主燃区炉膛CO浓度为65906ppm,锅炉效率为92.64%,SCR脱硝系统入口NOx浓度为364mg/Nm3
通过使用本发明提供的方法调整后炉膛CO浓度为54378ppm,同时锅炉效率为92.87%,SCR脱硝系统入口NOx浓度为341mg/Nm3
炉膛CO浓度降低直接预示着高温腐蚀风险的降低,从结果可以看出该方法提高了锅炉效率、减少了氮氧化物生成及降低了高温腐蚀风险。
实施例2
如图2所示,实施例2提出了一种燃煤锅炉燃烧优化系统,包括:
燃烧参数获取模块,用以采集燃煤锅炉的在不同基本工况下的历史燃烧参数,还用以确定燃煤锅炉的实时工况并采集实时燃烧参数;
模型构建模块,用以根据燃煤锅炉的历史燃烧参数构建在不同基本工况下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型;
燃烧优化模块,用以根据实时燃烧参数与锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型确认当前实时工况下的最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度,并调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度和燃煤锅炉的总风量。
实施例3
实施例3提出一种燃煤锅炉燃烧优化装置,包括控制器、DCS控制系统和在线检测装置,所述在线检测装置和所述控制器分别与所述DCS控制系统通信连接,所述在线检测装置用以检测燃煤锅炉的烟道CO浓度、炉膛平均CO浓度、一次风煤粉浓度和煤质并发送至所述DCS控制系统,所述DCS控制系统获取燃煤锅炉的烟道CO浓度、炉膛平均CO浓度、一次风煤粉浓度和煤质以及其余燃烧参数并发送至所述控制器,所述控制器根据燃煤锅炉的历史燃烧参数建立锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型,并根据锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型以及实时运行参数发送信号至所述DCS控制系统,所述DCS控制系统根据信号调节燃尽风门开度、一次风煤粉浓度、二次风门开度和锅炉总风量。
具体的,所述在线检测装置包括一次风煤粉浓度在线检测装置、煤质在线检测装置、烟道CO浓度在线检测装置和炉膛CO浓度在线检测装置,所述烟道CO浓度在线检测装置安装在燃煤锅炉烟道省煤器出口处,所述炉膛CO浓度在线检测装置设有多个,且多个所述炉膛CO浓度在线检测装置分别安装在燃煤锅炉炉膛的典型区域,所述燃煤锅炉炉膛的典型区域包括主燃区和燃尽区,所述燃煤锅炉的每个磨煤机上分别安装有至少一个所述煤质在线检测装置,所述燃煤锅炉的一次风管以及同层煤粉燃烧器联结的管道上分别安装有所述一次风煤粉浓度在线检测装置。
所述一次风煤粉浓度在线检测装置检测每个所述煤粉燃烧器的一次风煤粉浓度,所述煤质在线检测装置在每个磨煤机上以检测送入多个所述煤粉燃烧器内的煤粉的煤质,从而在煤质的挥发分产生变化时,调节给煤煤粉对应的一次风煤粉的浓度;所述烟道CO浓度在线检测在燃煤锅炉烟道靠近省煤器出口的位置至少安装有一个;所述炉膛CO浓度检测装置分别安装在锅炉炉膛的典型区域,多个所述炉膛CO浓度检测装置检测炉膛典型区域处的CO浓度并发送至所述DCS系统,以计算得到炉膛平均CO浓度;
所述控制器包括燃烧控制模块、数据分析模块、显示模块和储存模块,所述DCS系统与燃煤锅炉连接并获取燃煤锅炉的运行参数,并通过在线检测装置确认燃煤锅炉的实时烟道CO浓度、实时炉膛平均CO浓度、实时一次风煤粉浓度和实时煤质,所述DCS系统将其获取燃煤锅炉运行参数发送至所述控制器并在所述存储模块中储存,所述数据分析模块利用燃煤锅炉运行参数建立锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型,所述DCS系统发送燃煤锅炉的实时燃烧参数至所述控制器,所述控制器根据实时燃烧参数以及锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型计算出最优烟道CO浓度以及最优燃尽风门开度,并根据煤质发送调节信号至所述DCS系统,所述DCS系统调节实时一次风煤粉浓度、实时二次风门开度和锅炉总风量,至所述在线检测装置反馈的烟道CO浓度为最优烟道CO浓度。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃煤锅炉燃烧优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、采集燃煤锅炉在不同基本工况下的历史燃烧参数,根据历史燃烧参数构建不同基本工况下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型,所述锅炉效率模型具体为烟道CO浓度与锅炉效率的关联关系,所述NOx模型具体为燃尽风门开度与SCR脱硝系统入口处NOx浓度的关联关系,所述高温腐蚀模型具体为燃尽风门开度与炉膛平均CO浓度的关联关系;其中,历史燃烧参数包括历史给煤量、历史煤质、历史一次风煤粉浓度、历史各风门开度、历史尾部CO浓度、历史炉膛CO浓度、历史尾部氧量、历史排烟温度、历史飞灰含碳量、历史底渣含碳量、历史SCR脱硝系统出口的NOx浓度、历史SCR脱硝系统入口NOx浓度、历史排烟热损失、历史化学热损失、历史机械热损失、历史散热损失、历史灰渣显热损失、历史锅炉效率、历史燃料成本和历史综合成本;
步骤2、确定燃煤锅炉实时工况和实时燃烧参数,根据实时燃烧参数以及所述步骤1中构建的锅炉效率模型确定燃煤锅炉在实时工况下的最优烟道CO浓度,并根据实时燃烧参数以及所述步骤1中构建的NOx模型和高温腐蚀模型确定最优燃尽风门开度;其中,实时燃烧参数包括实时煤质、实时给煤量、实时一次风煤粉浓度、实时锅炉各风门开度、实时尾部CO浓度、实时炉膛CO浓度、实时尾部氧量、实时排烟温度、实时飞灰含碳量、实时底渣含碳量、实时SCR脱硝系统入口NOx浓度和实时SCR脱硝系统出口NOx浓度;
步骤3、调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度至所述步骤2中确定的最优燃尽风门开度,再调节锅炉总风量至实时烟道CO浓度为最优烟道CO浓度。
2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉燃烧优化方法,其特征在于,所述步骤3中调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度至所述步骤2中确定的最优燃尽风门开度后,在调节锅炉总风量前还包括:根据实时煤质的挥发分的变化,调节主燃区的一次风煤粉浓度和二次风门开度,具体方法为:当实时煤质的挥发分每减少1%,则增加对应主燃区的一次风至一次风煤粉浓度减少2%,并增大二次风门开度3%;当实时煤质的挥发分每增加1%,则降低对应主燃区的一次风至一次风煤粉浓度增大2%,同时减小二次风门开度3%。
3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉燃烧优化方法,其特征在于,所述调节锅炉总风量的具体方法为:锅炉总风量逐次增加或减少1%反馈调节至燃煤锅炉效率最高、SCR脱硝系统入口处氮氧化物浓度最低及炉膛CO浓度最低。
4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉燃烧优化方法,其特征在于,所述步骤2中确定燃煤锅炉实时工况和实时燃烧参数后,当燃煤锅炉的实时锅炉负荷大于等于40%时,则继续计算最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度;当燃煤锅炉的实时锅炉负荷小于40%时,则停止优化。
5.根据权利要求1所述的燃煤锅炉燃烧优化方法,其特征在于,每个所述基本工况对应一个锅炉典型运行负荷,且多个锅炉典型运行负荷在燃煤锅炉运行负荷的区间范围内均匀分布。
6.根据权利要求4所述的燃煤锅炉燃烧优化方法,其特征在于,在所述步骤2中,当燃煤锅炉的实时锅炉负荷属于锅炉典型运行负荷时,则将实时燃烧参数代入相同锅炉典型运行负荷下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型中计算最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度;
当燃煤锅炉的实时锅炉负荷不属于锅炉典型运行负荷时,则将实时燃烧参数代入与实时锅炉负荷相邻的两个锅炉典型运行负荷下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型中,并计算得到相邻两个锅炉典型运行负荷下的最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度,再将相邻两个锅炉典型运行负荷下的最优烟道CO浓度进行插值计算得到实时工况对应的最优烟道CO浓度,同时插值确定实时运行中的燃煤锅炉的最优燃尽风门开度。
7.根据权利要求1所述的燃煤锅炉燃烧优化方法,其特征在于,所述步骤1中燃烧参数包括煤质、一次风煤粉浓度、炉膛平均CO浓度、烟道尾部CO浓度、SCR脱硝系统入口NOx浓度、各风门开度、锅炉效率。
8.一种燃煤锅炉燃烧优化系统,其特征在于,包括:
燃烧参数获取模块,用以采集燃煤锅炉的在不同基本工况下的历史燃烧参数,还用以确定燃煤锅炉的实时工况并采集实时燃烧参数;
模型构建模块,用以根据燃煤锅炉的历史燃烧参数构建在不同基本工况下的锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型;
燃烧优化模块,用以根据实时燃烧参数与锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型确认当前实时工况下的最优烟道CO浓度和最优燃尽风门开度,并调节燃煤锅炉的实时燃尽风门开度和燃煤锅炉的总风量;
其中,历史燃烧参数包括历史给煤量、历史煤质、历史一次风煤粉浓度、历史各风门开度、历史尾部CO浓度、历史炉膛CO浓度、历史尾部氧量、历史排烟温度、历史飞灰含碳量、历史底渣含碳量、历史SCR脱硝系统出口的NOx浓度、历史SCR脱硝系统入口NOx浓度、历史排烟热损失、历史化学热损失、历史机械热损失、历史散热损失、历史灰渣显热损失、历史锅炉效率、历史燃料成本和历史综合成本;实时燃烧参数包括实时煤质、实时给煤量、实时一次风煤粉浓度、实时锅炉各风门开度、实时尾部CO浓度、实时炉膛CO浓度、实时尾部氧量、实时排烟温度、实时飞灰含碳量、实时底渣含碳量、实时SCR脱硝系统入口NOx浓度和实时SCR脱硝系统出口NOx浓度;所述锅炉效率模型具体为烟道CO浓度与锅炉效率的关联关系,所述NOx模型具体为燃尽风门开度与SCR脱硝系统入口处NOx浓度的关联关系,所述高温腐蚀模型具体为燃尽风门开度与炉膛平均CO浓度的关联关系。
9.一种燃煤锅炉燃烧优化装置,其特征在于,包括控制器、DCS控制系统和在线检测装置,所述在线检测装置和所述控制器分别与所述DCS控制系统通信连接,所述在线检测装置用以检测燃煤锅炉的烟道CO浓度、炉膛平均CO浓度、一次风煤粉浓度和煤质并发送至所述DCS控制系统,所述DCS控制系统获取燃煤锅炉的烟道CO浓度、炉膛平均CO浓度、一次风煤粉浓度和煤质以及其余燃烧参数并发送至所述控制器,所述控制器根据燃煤锅炉的历史燃烧参数建立锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型,并根据锅炉效率模型、NOx模型和高温腐蚀模型以及实时运行参数发送信号至所述DCS控制系统,所述DCS控制系统根据信号调节燃尽风门开度、一次风煤粉浓度、二次风门开度和锅炉总风量;其中,历史燃烧参数包括历史给煤量、历史煤质、历史一次风煤粉浓度、历史各风门开度、历史尾部CO浓度、历史炉膛CO浓度、历史尾部氧量、历史排烟温度、历史飞灰含碳量、历史底渣含碳量、历史SCR脱硝系统出口的NOx浓度、历史SCR脱硝系统入口NOx浓度、历史排烟热损失、历史化学热损失、历史机械热损失、历史散热损失、历史灰渣显热损失、历史锅炉效率、历史燃料成本和历史综合成本;实时燃烧参数包括实时煤质、实时给煤量、实时一次风煤粉浓度、实时锅炉各风门开度、实时尾部CO浓度、实时炉膛CO浓度、实时尾部氧量、实时排烟温度、实时飞灰含碳量、实时底渣含碳量、实时SCR脱硝系统入口NOx浓度和实时SCR脱硝系统出口NOx浓度;所述其余燃烧参数为实时燃烧参数中除实时煤质、实时一次风煤粉浓度、实时尾部CO浓度、实时炉膛CO浓度以外的参数;所述锅炉效率模型具体为烟道CO浓度与锅炉效率的关联关系,所述NOx模型具体为燃尽风门开度与SCR脱硝系统入口处NOx浓度的关联关系,所述高温腐蚀模型具体为燃尽风门开度与炉膛平均CO浓度的关联关系。
10.根据权利要求9所述的燃煤锅炉燃烧优化装置,其特征在于,所述在线检测装置包括一次风煤粉浓度在线检测装置、煤质在线检测装置、烟道CO浓度在线检测装置和炉膛CO浓度在线检测装置,所述烟道CO浓度在线检测装置安装在燃煤锅炉烟道省煤器出口处,所述炉膛CO浓度在线检测装置设有多个,且多个所述炉膛CO浓度在线检测装置分别安装在燃煤锅炉炉膛的典型区域,所述燃煤锅炉炉膛的典型区域包括主燃区和燃尽区,所述燃煤锅炉的每个磨煤机上分别安装有至少一个所述煤质在线检测装置,所述燃煤锅炉的一次风管以及同层煤粉燃烧器联结的管道上分别安装有所述一次风煤粉浓度在线检测装置。
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