CN113457791A - 一种高水分煤的中速磨煤机运行参数在线自动寻优方法 - Google Patents
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Abstract
一种高水分煤的中速磨煤机运行参数在线自动寻优方法,包括如下步骤:首先根据磨煤机内的煤质参数和磨煤机运行参数按照《DL/T5145‑2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》进行热平衡计算,然后将所有能够提高磨煤机出口水露点的边界条件放到极致再进行热平衡计算,并根据计算结果对制粉系统的极限状态进行全面评估,确定是否具有运行参数优化的空间,同时协调考虑制粉系统安全运行要求以及制粉系统运行参数对锅炉燃烧的影响,根据极限状态的不同分别给出了具体的运行参数优化技术路线。本发明方法适用于采用热空气干燥的中速磨直吹式制粉系统,且磨煤机出力能够满足机组带负荷的情况。
Description
技术领域
本发明涉及磨煤机运行优化的技术领域,具体涉及一种高水分煤的中速磨煤机出口温度控制方法及其与其它制粉系统运行参数的协调优化调整,适用于采用热空气干燥的中速磨直吹式制粉系统,磨煤机出力能够满足机组带负荷的情况。
背景技术
由于中速磨煤机具有系统简单、研磨能力强、操作简便、控制灵活、检修工作量少等诸多优点,越来越多的工程项目采用中速磨煤机磨制褐煤。磨煤机出口温度是影响制粉系统安全运行的关键参数之一,一方面影响制粉系统的安全运行,另一方面也影响锅炉的经济运行。如果磨煤机出口温度过高,可能会引起制粉系统发生自燃和煤粉爆炸事故,如果磨煤机出口温度过低,则煤得不到足够的干燥,造成制粉困难、煤粉流动性差,影响煤粉输送,甚至会造成积粉堵塞。另外,综合考虑磨煤机运行参数对锅炉燃烧侧的影响,需要协调考虑磨煤机的其它运行参数和磨煤机出口温度的最佳匹配,最终在保证制粉系统安全运行的基础上,提高锅炉运行经济性和环保性。
《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》规定中速磨直吹式制粉系统磨制褐煤时:(1)为了防止制粉系统爆炸,磨煤机出口温度最高允许值t2max为60-70℃;(2)磨煤机出口最低温度不低于60℃,即t2min=60;(3)核算磨煤机出口风粉混合物水露点温度,磨煤机出口温度t2大于水露点温度tdp 2℃,以免引起煤粉管道的堵塞,即t2≥tdp+2。
目前,对于中速磨直吹式褐煤机组,当制粉系统干燥出力不足时,在不降低磨煤机出口温度的情况下,往往需要增加一次风率,但带来的问题是一次风率过高、二次风率降低,导致炉内燃烧组织的困难,结渣加剧,NOx生成浓度升高等问题。目前,部分电厂尝试将磨煤机出口温度降低到55℃左右的低水平,取得了良好的运行效果,在不增加一次风率的基础上通过运行参数优化很好地解决了高水分褐煤的干燥问题。对于高水分煤种,磨煤机出口温度具体控制在哪个数值,并没有明确的技术路线,大多凭借运行经验,不能起到很好的示范作用。且煤质变化和运行参数变化都将影响磨煤机出口的水露点温度,随意降低磨煤机出口温度可能导致磨煤机出口温度不能满足t2≥tdp+2的要求,不利于机组的安全运行。或者冷风掺入过多,影响机组运行的经济性。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点,本发明的目的在于提供一种高水分煤的中速磨煤机运行参数在线自动寻优方法,适用于采用热空气干燥的中速磨直吹式制粉系统,且磨煤机出力能够满足机组带负荷的情况。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种高水分煤的中速磨煤机运行参数在线自动寻优方法,包括如下步骤:
第一步:获取已知参数,包括如下:
1)磨煤机内的煤质参数:煤样的全水分Mt,%;收到基灰分Aar,%;干燥无灰基挥发分Vdaf,%;收到基碳Car,%;收到基氢Har,%;收到基氮Nar,%;收到基氧Oar,%;收到基硫St,ar,%;;
2)磨煤机运行参数:磨煤机磨制煤量Bm,t/h;磨煤机通风量FL,t/h;磨煤机出口温度t2,℃;磨煤机进口温度t1,℃;
3)设备能力参数,当设备和磨制煤种固定后,此类参数为定值:磨煤机最大通风量FLmax,t/h;磨煤机最小通风量FLmin,t/h;磨煤机进口温度最高值t1max,℃;磨煤机出口温度最高值t2max,℃;磨煤机出口温度最低值t2min,℃;
第二步:根据磨煤机内的煤质参数(Mt、Aar、Vdaf、Car、Har、Nar、Oar、St,ar)和磨煤机运行参数(Bm、FL、t1、t2)按照《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》根据热平衡计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp=t2-tdp;
制粉系统的热平衡就是制粉系统干燥剂磨制1kg煤输入的总热量qin(kJ/kg)和煤带出和消耗的总热量qout(kJ/kg)也即磨煤机入口的输入热量和磨煤机出口的输出热量相等,对于直吹式中速磨的热平衡公式参见式1。
qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5 (式1)
式1的左边为输入的总热量qin,kJ/kg;右边为煤带出和消耗的总热量qout,kJ/kg;
其中:
qag1—干燥剂的物理热,kJ/kg;
qs—密封(轴封)风的物理热,kJ/kg;
qmac—磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量,kJ/kg;
qev—蒸发原煤中水分消耗并带出的热量,kJ/kg;
qag2—乏气干燥剂带出热量,kJ/kg;
qf—加热燃料消耗的热量,kJ/kg;
q5—设备散热损失,kJ/kg。
第三步:将FL=FLmax,t1=t1max,通过升高磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp;
第四步:判别Δtdp≥2时,执行第五步,否者执行第十步;
第五步:判别t2≥t2min时,执行第六步,否者执行第十二步;
第六步:判别Δtdp≥3时,执行第七步,否者执行第十二步;
第七步:设置FL=FLmin,通过降低磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并转到第九步;
第八步:判别Δtdp≥2且t2≥t2min时,执行第十二步,否则执行第九步;
第九步:当Δtdp≥0时,设置t2=min(t2max,t2+int(3-Δtdp)),否则设置t2=min(t2max,t2+int(2-Δtdp)),通过升高磨煤机通风量FL达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并执行第十二步;
第十步:判别t2≥t2max时,执行第十四步,否则执行第十一步;
第十一步:判别第三步计算结果t2≥t2min时,执行第十五步,否则执行第十六步;
第十二步:根据相应的计算结果输出优化后的磨煤机通风量FL、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度t2以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
第十三步:根据第三步计算结果输出“Δtdp≥2,但t2小于规定最小值”;
第十四步:根据第三步计算结果输出“Δtdp≤2,且t2大于规定最大值”;
第十五步:根据第三步计算结果输出“Δtdp≤2,t2在规定范围”;
第十六步:根据相应的计算结果输出“Δtdp≤2,且t2小于规定最小值”。
和现有技术相比较,本发明具备如下优点:
本发明涉及磨煤机运行优化的技术领域,具体涉及一种高水分煤的中速磨煤机运行参数寻优控制方法,适用于采用热空气干燥的中速磨直吹式制粉系统。
本发明的优点是:①根据制粉系统实时运行参数及煤质参数,通过科学地优化磨煤机关键运行参数,并协调磨煤机运行参数以及磨煤机出口温度与水露点的偏差,给出科学的运行指导建议,不会发生磨煤机出口粉管堵塞等问题,提高了机组运行的安全性和经济性,可用于机组的实时智能优化运行。②根据制粉系统的运行参数,对初始状态进行了全面的评估,创新性地提出根据磨煤机出口温度与水露点的偏差以及制粉系统运行参数对锅炉燃烧影响相结合的寻优方法,根据不同的情况分别给出了制粉系统运行参数优化的技术路线,提供了最优的运行参数,在满足制粉系统安全运行的基础上,还提升了机组的燃烧稳定性、降低了NOx生成浓度。③在保证磨煤机出口温度与水露点偏差的前提下尽量少掺冷风、尽量降低一次风率,可以提高锅炉效率,降低NOx生成浓度,对于无法优化的情况,则提示运行人员可能存在的问题,提高了机组运行的安全性和经济性,可用于智能运行参数的实时优化。
附图说明
图1为高水分煤在中速磨煤机上的运行参数优化流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
如图1所示,本实施例一种高水分煤的中速磨煤机运行参数在线自动寻优方法,包括如下步骤:
第一步:获取已知参数,包括如下:
1)磨煤机内的煤质参数:煤样的全水分Mt,%;收到基灰分Aar,%;干燥无灰基挥发分Vdaf,%;收到基碳Car,%;收到基氢Har,%;收到基氮Nar,%;收到基氧Oar,%;收到基硫St,ar,%;
2)磨煤机运行参数:磨煤机磨制煤量Bm,t/h;磨煤机通风量FL,t/h;磨煤机出口温度t2,℃;磨煤机进口温度t1,℃;
3)设备能力参数,当设备和磨制煤种固定后,此类参数为定值:磨煤机最大通风量FLmax,t/h;磨煤机最小通风量FLmin,t/h;磨煤机入口温度最高值t1max,℃;磨煤机出口温度最高值t2max,℃;磨煤机出口温度最低值t2min,℃;
本实施例的参数参见下表:
第二步:根据磨煤机内的煤质参数(Mt、Aar、Vdaf、Car、Har、Nar、Oar、St,ar)和磨煤机运行参数(Bm、FL、t1、t2)按照《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》根据热平衡计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp=t2-tdp;
制粉系统的热平衡就是制粉系统干燥剂磨制1kg煤输入的总热量qin(kJ/kg)和煤带出和消耗的总热量qout(kJ/kg)也即磨煤机入口的输入热量和磨煤机出口的输出热量相等,对于直吹式中速磨的热平衡公式参见式1。
qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5 (式1)
式1的左边为输入的总热量qin,kJ/kg;右边为煤带出和消耗的总热量qout,kJ/kg;
其中:
qag1—干燥剂的物理热,kJ/kg;
qs—密封(轴封)风的物理热,kJ/kg;
qmac—磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量,kJ/kg;
qev—蒸发原煤中水分消耗并带出的热量,kJ/kg;
qag2—乏气干燥剂带出热量,kJ/kg;
qf—加热燃料消耗的热量,kJ/kg;
q5—设备散热损失,kJ/kg。
根据第一步的煤质参数和运行参数,计算得出第二步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表:
第三步:将FL=FLmax,t1=t1max,通过升高磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp;
设置FL=FLmax=126,t1=t1max=355,通过升高磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,计算得出第二步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表:
第四步:判别Δtdp≥2时,执行第五步,否者执行第十步;
根据第三步计算结果,Δtdp=11.33≥2,执行第五步;
第五步:判别t2≥t2min时,执行第六步,否者执行第十二步;
根据第三步计算结果,t2=66≥t2min,执行第六步;
第六步:判别Δtdp≥3时,执行第七步,否者执行第十二步;
根据第三步计算结果,Δtdp=11.33≥3,执行第七步;
第七步:设置FL=FLmin,通过降低磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并转到第九步;
设置FL=FLmin=114,通过降低t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,计算得出第二步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表
第八步:判别Δtdp≥2且t2≥t2min时,执行第十二步,否则执行第九步;
根据第七步计算结果,本次Δtdp=7.07≥2且t2=62≥t2min时,执行第十二步。
第九步:当Δtdp≥0时,设置t2=min(t2max,t2+int(3-Δtdp)),否则设置t2=min(t2max,t2+int(2-Δtdp)),通过升高磨煤机通风量FL达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并进入第十二步;
第十步:判别t2≥t2max时,执行第十四步,否则执行第十一步;
第十一步:判别第三步计算结果t2≥t2min时,执行第十五步,否则执行第十六步;
第十二步:根据相应的计算结果输出优化后的磨煤机通风量FL、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度t2以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
根据第七步计算结果,输出优化后“FL=114、t2=62、t1=355、Δtdp=7.07”。
和初始结果相比,本次磨煤机通风量从120t/h下降到114t/h,磨煤机入口温度t1从348℃上升到355℃,磨煤机出口温度从55℃上升到62℃,可见在保证磨煤机出口温度在安全范围的前期下,一方面,降低了磨煤机通风量,有利于着火稳定燃烧和降低NOx,另一方面,按照磨煤机入口温度最高运行,减少了冷风的漏入,有利于降低排烟温度,提高锅炉效率。
实施例2:
如图1所示,本实施例一种高水分煤的中速磨煤机运行参数在线自动寻优方法,包括如下步骤:
第一步:获取已知参数,包括如下:
1)磨煤机内的煤质参数:煤样的全水分Mt,%;收到基灰分Aar,%;干燥无灰基挥发分Vdaf,%;收到基碳Car,%;收到基氢Har,%;收到基氮Nar,%;收到基氧Oar,%;收到基硫St,ar,%;
2)磨煤机运行参数:磨煤机磨制煤量Bm,t/h;磨煤机通风量FL,t/h;磨煤机出口温度t2,℃;磨煤机进口温度t1,℃;
3)设备能力参数,当设备和磨制煤种固定后,此类参数为定值:磨煤机最大通风量FLmax,t/h;磨煤机最小通风量FLmin,t/h;磨煤机入口温度最高值t1max,℃;磨煤机出口温度最高值t2max,℃;磨煤机出口温度最低值t2min,℃;
本实施例的参数参见下表:
第二步:根据磨煤机内的煤质参数(Mt、Aar、Vdaf、Car、Har、Nar、Oar、St,ar)和磨煤机运行参数(Bm、FL、t1、t2)按照《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》根据热平衡计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp=t2-tdp;
制粉系统的热平衡就是制粉系统干燥剂磨制1kg煤输入的总热量qin(kJ/kg)和煤带出和消耗的总热量qout(kJ/kg)也即磨煤机入口的输入热量和磨煤机出口的输出热量相等,对于直吹式中速磨的热平衡公式参见式1。
qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5 (式1)
式1的左边为输入的总热量qin,kJ/kg;右边为煤带出和消耗的总热量qout,kJ/kg;
其中:
qag1—干燥剂的物理热,kJ/kg;
qs—密封(轴封)风的物理热,kJ/kg;
qmac—磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量,kJ/kg;
qev—蒸发原煤中水分消耗并带出的热量,kJ/kg;
qag2—乏气干燥剂带出热量,kJ/kg;
qf—加热燃料消耗的热量,kJ/kg;
q5—设备散热损失,kJ/kg。
根据第一步的煤质参数和运行参数,计算得出第二步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表
第三步:设置FL=FLmax,t1=t1max,通过升高磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp;
设置FL=FLmax=140,t1=t1max=311,通过升高磨煤机出口温度t2达到热平衡,计算得出第三步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表
第四步:判别Δtdp≥2时,执行第五步,否者执行第十步;
根据第三步计算结果,本次Δtdp=3.30≥2,执行第五步;
第五步:判别t2≥t2min时,执行第六步,否者执行第十二步;
根据第三步计算结果,本次t2=56≥t2min=55时,执行第六步,
第六步:判别Δtdp≥3时,执行第七步,否者执行第十二步;
根据第三步计算结果,本次Δtdp=3.30≥3,执行第七步;
第七步:设置FL=FLmin,通过降低磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并转到第九步;
设置FL=FLmin=112,t1=t1max=311,通过降低t2达到热平衡,计算得出第七步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表
第八步:判别Δtdp≥2且t2≥t2min时,执行第十二步,否则执行第九步;
根据第七步计算结果,Δtdp=-2.06≤2,t2=51≤t2min=55,执行第九步;
第九步:当Δtdp≥0时,设置t2=min(t2max,t2+int(3-Δtdp)),否则设置t2=min(t2max,t2+int(2-Δtdp)),通过升高磨煤机通风量FL达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2(g/kg)、水露点温度tdp(℃)以及Δtdp=t2-tdp,并进入第十二步;
当Δtdp<0时,设置t2=min(t2max,t2+int(2-Δtdp))=min(65,51+int(2-(-2.06)))=55,通过升高FL达到热平衡,计算得出第九步的热平衡计算结果,部分关键计算结果见下表
第十二步:根据相应的计算结果输出优化后的磨煤机通风量FL、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度t2以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
根据第九步计算结果,输出优化后“FL=134、t2=55、t1=311、Δtdp=2.16”。
和初始结果相比,本次磨煤机通风量从118t/h下降到134t/h,磨煤机出口温度从52℃上升到55℃,Δtdp从-0.97升高到2.16,可见提高了磨煤机出口温度与水露点的偏差在2以上,保证了制粉系统的安全运行,减少了粉管的结露和堵塞风险,另一方面磨煤机出口温度的提高,有利于提高锅炉燃烧的稳定性。
Claims (1)
1.一种高水分煤的中速磨煤机运行参数在线自动寻优方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步:获取已知参数,包括如下:
1)磨煤机内的煤质参数:煤样的全水分Mt,%;收到基灰分Aar,%;干燥无灰基挥发分Vdaf,%;收到基碳Car,%;收到基氢Har,%;收到基氮Nar,%;收到基氧Oar,%;收到基硫St,ar,%;
2)磨煤机运行参数:磨煤机磨制煤量Bm,t/h;磨煤机通风量FL,t/h;磨煤机出口温度t2,℃;磨煤机进口温度t1,℃;
3)设备能力参数,当设备和磨制煤种固定后,此类参数为定值:磨煤机最大通风量FLmax,t/h;磨煤机最小通风量FLmin,t/h;磨煤机进口温度最高值t1max,℃;磨煤机出口温度最高值t2max,℃;磨煤机出口温度最低值t2min,℃;
第二步:根据磨煤机内的煤质参数和磨煤机运行参数按照《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》根据热平衡计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2g/kg、水露点温度tdp℃以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp=t2-tdp;
制粉系统的热平衡就是制粉系统干燥剂磨制1kg煤输入的总热量qin和煤带出和消耗的总热量qout也即磨煤机入口的输入热量和磨煤机出口的输出热量相等,对于直吹式中速磨的热平衡公式参见式1。
qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5 式1
式1的左边为输入的总热量qin,kJ/kg;右边为煤带出和消耗的总热量qout,kJ/kg;
其中:
qag1—干燥剂的物理热,kJ/kg;
qs—密封(轴封)风的物理热,kJ/kg;
qmac—磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量,kJ/kg;
qev—蒸发原煤中水分消耗并带出的热量,kJ/kg;
qag2—乏气干燥剂带出热量,kJ/kg;
qf—加热燃料消耗的热量,kJ/kg;
q5—设备散热损失,kJ/kg。
第三步:将FL=FLmax,t1=t1max,通过升高磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2g/kg、水露点温度tdp℃以及Δtdp=t2-tdp;
第四步:判别Δtdp≥2时,执行第五步,否者执行第十步;
第五步:判别t2≥t2min时,执行第六步,否者执行第十二步;
第六步:判别Δtdp≥3时,执行第七步,否者执行第十二步;
第七步:设置FL=FLmin,通过降低磨煤机出口温度t2达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2、水露点温度tdp以及Δtdp=t2-tdp,并转到第九步;
第八步:判别Δtdp≥2且t2≥t2min时,执行第十二步,否则执行第九步;
第九步:当Δtdp≥0时,设置t2=min(t2max,t2+int(3-Δtdp)),否则设置t2=min(t2max,t2+int(2-Δtdp)),通过升高磨煤机通风量FL达到热平衡,并计算得出磨煤机终端干燥剂的含湿量d2、水露点温度tdp以及Δtdp=t2-tdp,并执行第十二步;
第十步:判别t2≥t2max时,执行第十四步,否则执行第十一步;
第十一步:判别第三步计算结果t2≥t2min时,执行第十五步,否则执行第十六步;
第十二步:根据相应的计算结果输出优化后的磨煤机通风量FL、磨煤机进口温度t1、磨煤机出口温度t2以及磨煤机出口温度与水露点的偏差Δtdp;
第十三步:根据第三步计算结果输出“Δtdp≥2,但t2小于规定最小值”;
第十四步:根据第三步计算结果输出“Δtdp≤2,且t2大于规定最大值”;
第十五步:根据第三步计算结果输出“Δtdp≤2,t2在规定范围”;
第十六步:根据相应的计算结果输出“Δtdp≤2,且t2小于规定最小值”。
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