CN113266845A - 一种基于多点在线监测的控制燃烧nox方法 - Google Patents

一种基于多点在线监测的控制燃烧nox方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，包括设置锅炉四墙多点烟气巡检取样系统、建立自动大流量取样系统和取样监测等步骤；本发明的优点在于：能够依据锅炉内壁周边烟气O2浓度测量结果对锅炉燃烧进行调整，保证锅炉炉体整体配风比例、燃烧器各层配风比例合理从组织炉膛燃烧燃烧，在保证锅炉燃烧经济性的情况下降低炉膛出口NOX浓度，实现锅炉在保证环保值的情况下提高锅炉燃烧运行效率，从而提升锅炉运行经济效益。

Description

一种基于多点在线监测的控制燃烧NOX方法
技术领域
本发明涉及一种控制燃烧NOX方法，具体地说是一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的大数据库模型智能优化控制燃烧NOX方法，属于控制燃烧NOX方法领域。
背景技术
氮氧化物是我国现阶段需要降低排放量的主要污染物之一。在煤电和是超低排放改造主要内容之一。低氮燃烧技术在环保上具有一定优势，但同时对锅炉的运行也存在着一定的影响，与安全运行和锅炉效率存在一定的矛盾。解决这一矛盾不仅仅是电厂安全生产的技术需求，也将显著提高整体的社会效益。在现有技术中，火力发电厂四角切圆锅炉的燃烧调整都是通过对炉膛出口氧量、飞灰含碳量、炉膛出口NOX的数据进行的，这种燃烧调整方式是粗放的经验性，这种基于炉膛出口氧量的调整方式无法判断炉内的实时燃烧情况。因此,如何对都燃烧器和SOFA风风量配比、主燃烧器区域各层风量配比、SOFA风各层燃烧器风量配比进行精确调整，以使得锅炉炉膛整体燃烧都能够保持最佳的燃烧状态,成为了提高锅炉在保证锅炉燃烧经济性的降低锅炉出口NOX的需要着重解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，设计了一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，基于O2参量的锅炉智能燃烧控制提出了以安全性指标为约束条件的锅炉高效燃烧与低氮排放综合评价指数，构建了基于O2的锅炉动态智能燃烧模型，解决了锅炉高效燃烧、低氮排放、高温腐蚀、结焦三者之间的突出矛盾；提出了锅炉火焰燃烧过程O2大数据库控制燃烧，发明了基于锅炉总氧量、分级氧量、分层氧量的动态智能燃烧控制系统，为智慧电厂构建提供了关键支撑。
本发明的技术方案为：
一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，具体包括以下步骤：
（1）设置锅炉四墙多点烟气巡检取样系统：在锅炉四墙壁面取样孔出口至空预器出口后引风机之前的烟道烟气回流口负压差建立微型管道连接，利用烟道和炉膛之间的负压差建立一个小的烟气旁路，进而形成锅炉四墙多点烟气巡检取样系统；
（2）建立自动大流量取样系统：从炉膛四墙各点取出的烟气通过锅炉四墙烟气取样管线到大截止阀连接到一集箱上，所述集箱又通过一旁路母管连接到空预器后烟道处；整套取样系统管线均呈较大倾角或垂直布置，以避免烟气在管内积灰，辅以压缩空气吹扫反吹，避免堵灰；每个取样管线都装有电动截断球阀，可自动循环控制测量锅炉四墙各点的O2浓度；
（3）取样监测：锅炉炉膛四墙多点烟气巡检取样系统在主燃烧器区域的燃烧器到SOFA风燃烧器之间沿高度方向至少设置3层取样共12个取样点，用以监测煤粉从锅炉主燃烧器区域出来向上行走一直到炉膛出口整个燃烧火焰形成各阶段的氧量情况，以及同一高度四墙氧取样点氧量的偏差情况判断火焰偏斜情况；在烟道旁路母管上有取样口，经烟气过滤和烟气除尘除水进入O2在线监测仪；O2在线监测仪测量得到的数据输入到工控机，通过工控机计算得出对炉膛总风量、一次风、二次分、SOFA风的配比及四墙同一层各角的风量分配。
另外，所述步骤（3）通过DCS系统对锅炉给粉机与各层二次风风门、送风机、引风机风门进行控制。
本发明运用了锅炉炉膛四墙O2在线监测,能对炉内主燃烧器区域风量及SOFA风配比、主燃烧器区域每层风量比例、SOFA风每层燃烧器风量比例通过炉膛四墙壁面向火侧区域烟气中O2的含量进行实时调整。
所述烟道旁路母管上设有吹扫阀，并管道连接压缩空气吹扫管线接入口。
所述炉膛四墙O2在线监测仪设置在锅炉的炉体水冷壁上，所述锅炉的炉膛出口设有炉膛出口NOX分析仪，所述炉膛四墙O2在线监测仪信号依次连接工控机及DCS系统。
所述炉膛四墙O2在线监测仪四墙中心各设置一个、沿高度方向多层用于获取沿炉膛燃烧沿高度方向的O2含量。
所述炉膛四墙O2在线监测仪输入到工控机，工控机将相关信号发送到DCS系统，DCS系统对锅炉给粉机或各层二次风风门、送风机、引风机风门进行控制,实现对炉内主燃烧器区域风量及SOFA风配比、主燃烧器区域每层风量比例、每层SOFA风燃烧器风量比例通过炉膛四墙壁面向火侧区域烟气中O2的含量进行实时调整。
本发明的有益效果为：能够依据锅炉内壁周边烟气O2浓度测量结果对锅炉燃烧进行调整，保证锅炉炉体整体配风比例、燃烧器各层配风比例合理从组织炉膛燃烧燃烧，在保证锅炉燃烧经济性的情况下降低炉膛出口NOX浓度，实现锅炉在保证环保值的情况下提高锅炉燃烧运行效率，从而提升锅炉运行经济效益。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法的设备结构示意图；
图中：1.锅炉本体，2.燃烧器，3.炉膛四墙O2在线监测仪，4.工控机，5.DCS系统，6.NOX分析仪，7.烟气取样管线，8.取样泵，9.烟气过滤处理设备，10.空预器后烟道，11.炉四墙壁面取样孔出口（四墙炉壁样气取样器），12.锅炉四墙烟气取样管线，13.截止阀，14.集箱，15.吹扫阀，16.压缩空气吹扫管线接入口，17.SOFA风燃烧器，18.旁路取样口，19旁路母管。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种基于多点在线监测的控制燃烧NOX的设备，包括锅炉本体1，所述锅炉本体1的四墙壁面设有若干炉四墙壁面取样孔出口11，所述炉四墙壁面取样孔出口11与空预器出口（空预器后烟道）10之间通过若干微型管道相连；
其中，所述炉四墙壁面取样孔出口11通过若干锅炉四墙烟气取样管线12连接到一集箱14，每条所述锅炉四墙烟气取样管线12均设有大截止阀13；所述集箱14通过一旁路母管19连接到所述空预器后烟道10；
所述锅炉本体1设有燃烧器2和SOFA风燃烧器17，所述的燃烧器2和SOFA风燃烧器17之间沿高度方向至少设置3层共12个取样点；
所述烟道旁路母管19上设有旁路取样口18，所述旁路取样口18依次经取样泵8、烟气过滤处理设备9与O2在线监测仪3相连；所述O2在线监测仪3与工控机4电连接，所述工控机4与DCS系统电连接。
所述烟道旁路母管19上设有吹扫阀15，并管道连接压缩空气吹扫管线接入口16。
一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，具体包括以下步骤：
（1）设置锅炉四墙多点烟气巡检取样系统：在锅炉四墙壁面取样孔出口11至空预器出口10后引风机之前的烟道烟气回流口负压差建立微型管道连接，利用烟道和炉膛之间的负压差建立一个小的烟气旁路，进而形成锅炉四墙多点烟气巡检取样系统。
（2）建立自动大流量取样系统：从炉膛四墙各点11取出的烟气通过锅炉四墙烟气取样管线12到大截止阀13连接到一集箱14上，这个集箱14又通过一旁路母管19连接到空预器后烟道10处；整套取样系统管线均呈较大倾角或垂直布置，以避免烟气在管内积灰，辅以压缩空气吹扫反吹，避免堵灰；每个取样管线都装有电动截断球阀，可自动循环控制测量锅炉四墙各点的O2浓度。
（3）取样监测：锅炉炉膛四墙多点烟气巡检取样系统在主燃烧器区域的燃烧器2到SOFA风燃烧器17之间沿高度方向至少设置3层取样共12个取样点，用以监测煤粉从锅炉主燃烧器区域2出来向上行走一直到炉膛出口整个燃烧火焰形成各阶段的氧量情况，以及同一高度四墙氧取样点氧量的偏差情况判断火焰偏斜情况；在烟道旁路母管19上设有旁路取样口18，依次经取样泵8、烟气过滤处理设备9和烟气除尘除水进入O2在线监测仪3；O2在线监测仪3测量得到的数据输入到工控机4，通过工控机4建立的大数据库模型和神经网路自学习燃烧控制模型计算得出对炉膛总风量、一次风、二次分、SOFA风的配比及四墙同一层各角的风量分配。
所述烟道旁路母管19上设有吹扫阀15，并管道连接压缩空气吹扫管线接入口16。
另外，所述步骤（3）通过DCS系统5对锅炉给粉机与各层二次风风门、送风机、引风机风门进行控制。
本发明运用了锅炉炉膛四墙O2在线监测,能对炉内主燃烧器区域风量及SOFA风配比、主燃烧器区域每层风量比例、SOFA风每层燃烧器风量比例通过炉膛四墙壁面向火侧区域烟气中O2的含量进行实时调整。
所述炉膛四墙O2在线监测仪3设置在锅炉的炉体水冷壁上，所述空预器后烟道10通过烟气取样管线7与NOX分析仪6相连，所述炉膛四墙O2在线监测仪信号依次连接工控机4及DCS系统5。
所述炉膛四墙O2在线监测仪3四墙中心各设置一个、沿高度方向多层（至少3层）用于获取沿炉膛燃烧沿高度方向的O2含量。
所述炉膛四墙O2在线监测仪3输入到工控机4，工控机通过大数据分析和智能燃烧控制模型分析，将相关信号发送到DCS系统5，DCS系统5对锅炉给粉机或各层二次风风门、送风机、引风机风门进行控制,实现对炉内主燃烧器区域风量及SOFA风配比、主燃烧器区域每层风量比例、每层SOFA风燃烧器风量比例通过炉膛四墙壁面向火侧区域烟气中O2的含量进行实时调整。
大数据分析和智能燃烧控制模型分析为科学、经济燃烧提供数据分析基础参考依据，来调整锅炉给粉机或各层二次风风门、送风机、引风机风门，实现对炉内主燃烧器区域风量及SOFA风配比、主燃烧器区域每层风量比例、SOFA风每层燃烧器风量比例的调整。
用于建立在四墙且多点O2浓度数据在线测量基础上的大数据分析和智能燃烧控制模型分析，自控控制优化炉膛燃烧，实现控制炉控制炉保证锅炉燃烧经济的前提下最优降低膛出口NOX的方法。与传统PID控制和PID—SMITH控制相比较，仿真结果表明该燃烧自动控制方法具有良好的动静特性及很强的鲁棒性。

Claims (5)

1.一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，其特征在于：一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的大数据库模型智能优化控制燃烧NOX方法，具体包括以下步骤：
（1）设置锅炉四墙多点烟气巡检取样系统：在锅炉四墙壁面取样孔出口至空预器出口后引风机之前的烟道烟气回流口负压差建立微型管道连接，利用烟道和炉膛之间的负压差建立一个小的烟气旁路，进而形成锅炉四墙多点烟气巡检取样系统；
（2）建立自动大流量取样系统：从炉膛四墙各点取出的烟气通过锅炉四墙烟气取样管线到大截止阀连接到一集箱上，所述集箱又通过一旁路母管连接到空预器后烟道处；整套取样系统管线均呈较大倾角或垂直布置，以避免烟气在管内积灰，辅以压缩空气吹扫反吹，避免堵灰；每个取样管线都装有电动截断球阀，可自动循环控制测量锅炉四墙各点的O2浓度；
（3）取样监测：锅炉炉膛四墙多点烟气巡检取样系统在主燃烧器区域的燃烧器到SOFA风燃烧器之间沿高度方向至少设置3层取样共12个取样点，用以监测煤粉从锅炉主燃烧器区域出来向上行走一直到炉膛出口整个燃烧火焰形成各阶段的氧量情况，以及同一高度四墙氧取样点氧量的偏差情况判断火焰偏斜情况；在烟道旁路母管上有取样口，经烟气过滤和烟气除尘除水进入O2在线监测仪；O2在线监测仪测量得到的数据输入到工控机，通过工控机计算得出对炉膛总风量、一次风、二次分、SOFA风的配比及四墙同一层各角的风量分配。
2.根据权利要求1所述的一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，其特征在于：所述步骤（3）通过DCS系统对锅炉给粉机与各层二次风风门、送风机、引风机风门进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，其特征在于：所述炉膛四墙O2在线监测仪设置在锅炉的炉体水冷壁上，所述锅炉的炉膛出口设有炉膛出口NOX分析仪，所述炉膛四墙O2在线监测仪信号依次连接工控机及DCS系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，其特征在于：所述炉膛四墙O2在线监测仪四墙中心各设置一个、沿高度方向多层用于获取沿炉膛燃烧沿高度方向的O2含量。
5.根据权利要求1所述的一种基于炉膛四墙O2多点在线监测的控制燃烧NOX方法，其特征在于：所述烟道旁路母管上设有吹扫阀，并管道连接压缩空气吹扫管线接入口。
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