CN113551253B - 基于智慧电厂建设风粉调节系统 - Google Patents

Abstract

一种基于智慧电厂建设风粉调节系统，设有风速控制组件和防堵装置；风速控制组件能够控制粉管水平段的煤粉流速，并使煤粉混合均匀；风速控制组件还避免重的煤粉沉积在粉管水平段；防堵装置则设有对粉管竖向段下端进行监测的静压测头；一旦发现堵塞，风速控制组件不再控制流速，防堵装置对竖向段下端进行吹扫，疏通堵塞。风速控制组件对粉管水平段进行控速，避免水平段煤粉沉积，提高风管水平段的取样精度，防堵装置能够清除粉管竖向段的堵塞，避免切割粉管以进行清理的费时费力情况发生；风速控制组件与防堵装置的结合，可以保证各个粉管在燃煤锅炉的输出端所输送的风粉混合均匀度偏差在一定范围内，避免燃烧偏斜，提高机组运行效益，保护设备。

Description

基于智慧电厂建设风粉调节系统

技术领域

本发明涉及智慧电厂建设煤粉锅炉煤粉输送设备的技术领域，特别是涉及一种基于智慧电厂建设风粉调节系统。

背景技术

在20世纪70年代，电厂进入到电气自动化时代，此时的电厂已经有了智慧电厂的雏形。21世纪计算机技术的井喷式发展，电厂也随之来到了数字化电厂阶段。这个阶段的电厂，已经具有了一定程度的智慧。目前的电厂已经进入支护电厂阶段，对电厂的全面管控更加细致；而如今电力需求已急剧增长，火力发电的燃料成本也大幅增加；火电厂需要对火力发电所的燃料成本进行降低，对发电效率进行提高，以满足日益增长的电力需求和改善电厂经营状况，只能求助于智慧电厂；而在解决该问题的首先要考虑火力发电的燃烧效率；在提高燃烧效率的过程中有两个重要参数需要进行更加细致地管控，输送到锅炉里燃料粉的风速、燃料粉与空气的混合均匀度；目前，火力发电大部分都是采用的燃煤锅炉和煤粉；而燃煤锅炉多是采用四角切圆、W型、前后墙对冲燃烧方式运行锅炉；现有技术对于粉管内风俗的调整是通过人工调节缩孔调平（中国专利公开号CN104864404A，名称锅炉制粉系统一次风管垂直布置的不积粉固定缩孔装置，公开日期为2015年8月26日）；然而现场是几根粉管同出自与一台磨煤机，随便调整哪根粉管都会对其他粉管的风速造成影响，所以需要反复调整，才有可能调整好风速；同时，即使是同台磨煤机进行输送煤粉，但在输送过程中，重的煤粉会在水平段偏向下方流动，煤粉轻重分层，影响水平段煤粉取样精度，对精准控制的智慧电厂判断造成影响；重的煤粉在竖直段会因为重力影响，而偏向下端；当煤粉运输方向是由下向上时，重的煤粉容易在下端弯头处进行沉积；对一旦这些煤粉沉积到一定程度造成堵塞，就需要切割清理；清理效率低，成本大；而由于各个粉管上的水平段和竖直段的长度是不同的，最终各个粉管在燃煤锅炉的输出端所输送的风粉混合均匀度偏差较大，容易造成燃烧偏斜，影响机组运行经济性，对设备安全运行埋下隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种基于智慧电厂建设风粉调节系统。

本发明的技术方案是：一种基于智慧电厂建设风粉调节系统，应用于同台磨煤机到燃煤锅炉的粉管上，包括风速控制组件和防堵装置；

风速控制组件设于粉管水平段内，包括设于粉管内的风扇、连接风扇的转动轴、输出端与转动轴尾端连接的变频电机、风速在线测量装置；风速在线测量装置设于风扇前方五倍粉管管径距离之外；转动轴穿过与该粉管水平段连接的弯头管壁；风扇的扇叶为2-4片；

防堵装置设于粉管竖向段下端，与粉管竖向段连接的水平段端部；该粉管竖向段内的煤粉输送方向由下向上；该防堵装置包括一个总进气管、三个分进气管；总进气管与分进气管之间通过电磁阀相连；该防堵装置还由外而内顺序设有两条偏分管路、三条中间管路、一个静压室和若干个圆周分布的输出弯管；一个分进气管连接一条偏分管路；每条偏分管路通过一个偏分孔与一条中间管路相连；另外一条中间管路与剩下的分进气管相连；每条中间管路通过两个中间孔与静压室相连；静压室内设有静压测点；输出弯管一端与静压室相连，另一端插入水平段的管壁，管口朝向朝向竖向段与水平段相连的弯头轴心；与输出弯管管口朝向相反的方向设有静压测头。

优选的，风速在线测量装置内设有风速检测的皮托管。

优选的，偏分孔对称布置，中间孔呈正六边形布置。

优选的，总进气管与可变压的高压气路相连。

优选的，风速控制组件还包括相连的风控弯头、若干个中间直管；风控弯头与中间直管端部均设有连接用的法兰盘；风控弯头与粉管竖直段相连；中间直管与粉管水平段相连；转动轴分为多节，包括与变频电机输出端相连的近机轴和近扇轴；

风控弯头有三个接头，其中两个接头通过弧形面相连；另一个接头安装变频电机；近机轴穿过圆弧面处设有与转动轴匹配的过轴孔，端部不超过接口端面；近机轴端面设有方形内槽甲；

中间直管端部嵌入有支撑架；近扇轴穿过支撑架，在支撑架之间设有轴向的台阶；近扇轴的一端设有与方形内槽甲相匹配的方形凸台甲，另一端设有与方形内槽甲相同的方形内槽乙；方形内槽乙底部设有螺纹孔；

在相连的近扇轴末端安装风扇；风扇的侧面设有与凸台甲相同的凸台乙；风扇上设有贯穿风扇与螺纹孔相匹配的通孔；通孔内穿有旋入螺纹孔的螺钉。

优选的，转动轴圆周面涂有防磨材料。

优选的，支撑架内侧装有与近扇轴相匹配的密封轴承。

本发明的有益效果是：本发明的基于智慧电厂建设风粉调节系统，设有风速控制组件和防堵装置；风速控制组件能够控制粉管水平段的煤粉流速，并使煤粉混合均匀；风速控制组件还避免重的煤粉沉积在粉管水平段；防堵装置则设有对粉管竖向段下端进行监测的静压测头；一旦发现堵塞，风速控制组件不再控制流速，防堵装置对竖向段下端进行吹扫，疏通堵塞。

风速控制组件对粉管水平段进行控速，避免水平段煤粉沉积，提高风管水平段的取样精度，防堵装置能够清除粉管竖向段的堵塞，避免切割粉管以进行清理的费时费力情况发生；风速控制组件与防堵装置的结合，可以保证各个粉管在燃煤锅炉的输出端所输送的风粉混合均匀度偏差在一定范围内，避免燃烧偏斜，提高机组运行效益，保护设备。

附图说明

图1是本发明基于智慧电厂建设风粉调节系统内所有零部件安装结构示意图；

图2是图1的主视局部剖视图；

图3是图2的I放大视图；

图4是风扇、转动轴、变频电机、风控弯头、中间直管与粉管水平段拼装的结构示意图；

图5是变频电机、风控弯头、近机轴拼装的结构示意图之一；

图6是变频电机、风控弯头、近机轴拼装的结构示意图之二；

图7是中间直管与近扇轴安装结构示意图；

图8是图7的左视图；

图9是防堵装置的结构示意图；

图10是图9的后视局部剖视图；

图11是风扇的结构示意图；

图12是本发明工作原理的方框图；

图中： 11.风扇、111.凸台乙、112.通孔、113.螺钉、12.转动轴、121.近机轴、1211.方形内槽甲、122.近扇轴、1221.台阶、1222.方形凸台甲、1223.方形内槽乙、12231.螺纹孔、13.变频电机、14.风速在线测量装置、15.风控弯头、151.法兰盘、152.弧形面、1521.过轴孔、16.中间直管、161.支撑架、1611.密封轴承、2.防堵装置、21.总进气管、22.分进气管、23.电磁阀、24.偏分管路、241.偏分孔、25.中间管路、251.中间孔、26.静压室、261.静压测点、262.静压测头、27.输出弯管、3.粉管水平段。

具体实施方式

实施例：参见图1-12，一种基于智慧电厂建设风粉调节系统，应用于同台磨煤机到燃煤锅炉的粉管上，包括风速控制组件和防堵装置；

风速控制组件设于粉管水平段内，包括设于粉管内的风扇、连接风扇的转动轴、输出端与转动轴尾端连接的变频电机、风速在线测量装置；风扇旋转出的气流与粉管内部煤粉，风向相同，不会增加粉管内部阻力，同时风扇旋转出的气流会对煤粉再次混合，提高煤粉的精度；另外，风扇对煤粉进行加速，对煤粉流通过程中速度流失进行补充，从侧面保证在燃煤锅炉的输出端所输送的风粉混合均匀度；变频电机能够根据风速在线测量装置的结果改变风扇的转速，从而确保粉管内的煤粉流速稳定；风速在线测量装置设于风扇前方五倍粉管管径距离之外，以减少风扇形成的涡流对风速在线测量装置测量精度的影响；转动轴穿过与该粉管水平段连接的弯头管壁；风扇的扇叶为2-4片，是为了保证增加粉管内流速的同时，减少扇叶对粉管内煤粉流通的阻碍；本实施例选用了2片；

防堵装置设于粉管竖向段下端，与粉管竖向段连接的水平段端部；该粉管竖向段内的煤粉输送方向由下向上；该防堵装置包括一个总进气管、三个分进气管；总进气管与分进气管之间通过电磁阀相连；通过电磁阀门分隔总进气管和分进气管，避免总进气管断气时，防堵装置内的高压气体反冲总进气管，使粉管内的煤粉进入防堵装置内；该防堵装置还由外而内顺序设有两条偏分管路、三条中间管路、一个静压室和若干个圆周分布的输出弯管；一个分进气管连接一条偏分管路；每条偏分管路通过一个偏分孔与一条中间管路相连；另外一条中间管路与剩下的分进气管相连；每条中间管路通过两个中间孔与静压室相连；总进气管内的高压气体会顺着上述管路，均匀地进入静压室均压；静压室内设有静压测点，用以监测静压室内的压力；输出弯管一端与静压室相连，另一端插入水平段的管壁，管口朝向朝向竖向段与水平段相连的弯头轴心；静压室内均匀后的高压气体能够从输出弯管喷出对弯头内进行全方位的喷射，清除里面沉积的煤粉；防堵装置内壁上与输出弯管管口朝向相反的方向设有静压测头，用以对粉管竖向段下端进行监测。

风速在线测量装置内设有风速检测的皮托管，参照了中国专利公开号CN206788201U的实用新型专利一种皮托管组件及使用该皮托管组件的流速测量仪，公开时间2017年12月22日中的内容，这里不再赘述。

偏分孔对称布置，中间孔呈正六边形布置，使进入静压室内的高压气体更加均匀。

总进气管与可变压的高压气路相连，与静压测点形成配合；根据静压测点测量的竖直改变高压气路的输出压力，以保证稳压室内压力恒定。

风速控制组件还包括相连的风控弯头、若干个中间直管；风控弯头与中间直管端部均设有连接用的法兰盘；风控弯头与粉管竖直段相连；中间直管与粉管水平段相连；转动轴分为多节，包括与变频电机输出端相连的近机轴和近扇轴；

风控弯头有三个接头，其中两个接头通过弧形面相连；弧形面使流通其中的煤粉顺利转弯；另一个接头安装变频电机；近机轴穿过圆弧面处设有与转动轴匹配的过轴孔，端部不超过接口端面；近机轴端面设有方形内槽甲；相对来说，接头端面的密封相对弧形面过轴孔处的密封更加可靠；而弧形面能够承担改变煤粉转向的功能；

中间直管端部嵌入有支撑架；近扇轴穿过支撑架，在支撑架之间设有轴向的台阶；支撑架为近扇轴提供了支撑，同时为台阶提供轴向约束；近扇轴的一端设有与方形内槽甲相匹配的方形凸台甲，另一端设有与方形内槽甲相同的方形内槽乙；方形凸台甲可以与方形内槽甲、方形内槽乙形成配合，使近机轴、近扇轴形成一个可传送扭矩的整体；方形内槽乙底部设有螺纹孔；

在相连的近扇轴末端安装风扇；风扇的侧面设有与凸台甲相同的凸台乙；风扇能够插入方形内槽乙内，得到转动轴上传递来的扭矩进行旋转；风扇上设有贯穿风扇与螺纹孔相匹配的通孔；通孔内穿有旋入螺纹孔的螺钉，使风扇固定于近扇轴端部；能够组合的中间直管能够控制风扇的安装位置，进而适应不同长度的粉管水平段。

转动轴圆周面涂有防磨材料或者支撑架内侧装有与近扇轴相匹配的密封轴承，以减少转动轴转动时的摩擦；而密封轴承是为了避免煤粉进入轴承内部，破坏轴承进而破坏风扇转动。

为了对本实施例的工作原理进行解释，这里使用了DCS控制系统（分布式控制系统，Distributed Control System），其他有相似功能的控制系统均可使用；实线箭头为信息流向，虚线箭头为物理流向；

风速控制组件的工作原理，在煤粉输送当中，一般认为各粉管阻力偏差在5%以内时，就认为各个粉管煤粉浓度也几乎相同，从而达到风速、煤粉浓度均匀一致的目的；基于此目的，各个粉管内的风速控制组件接收到DCS发出的调整风速的指令后，风速控制组件进入自动运行模式；变频电机就可以根据风速在线测量装置在线显示的风速改变频率，调整风扇的转速，保证粉管内的风速均匀性；当各粉管风速偏差在5%以内时，就认为风速相同，同时在偏差在这个区间内时，电机转速不在进行调整。风扇额定转速为200r/min，最小调整幅度为2r/min。各个粉管的变频电机均启动后会减小磨煤机内部阻力，更利于制粉系统的运行。

防堵装置的工作原理，

防堵装置是在风速控制组件工作的前提下进行的，在风速控制组件的作用下，粉管的堵塞会出现流通方向由下而上的竖向段下端；而在静压室内的静压测点能够对静压室内的压力进行监测；根据压力大小来确定高压气路的输出，保证吹扫压力为恒定压力，吹扫压力控制在30Kpa；输出弯管后面的静压测头，用来测量一次风管内部静压，通过静压的大小来判断风管正常与堵塞的状态。一旦粉管出现堵塞问题静压测头所测的一次风管内部静压一直提升，并超出一定数值后，就可以认为竖向段下端出现堵塞问题；静压测头会向DCS传送信号；DCS接收到信号后，取消风速控制组件的自动运行模式，恢复到自动运行前的风速；同时防堵装置内的电磁阀门接通，高压气体通过防堵装置的输出弯管对竖向段下端进行一次时长为40秒左右的吹扫；如果一次吹扫无法吹通，稳定1分钟，等竖向段下端的气流不再紊乱时，再进行一次时长40秒左右的吹扫，直到静压测头恢复到提升前的水平为止；此时可以认为竖向段下端的堵塞已被吹通，关闭电磁阀切断分进气管的高压气源；等待5分钟后，切换风速控制组件到自动运行模式。

Claims (6)

1.一种基于智慧电厂建设风粉调节系统，应用于同台磨煤机到燃煤锅炉的粉管上，其特征在于，包括风速控制组件和防堵装置；

风速控制组件设于粉管水平段内，包括设于粉管内的风扇、连接风扇的转动轴、输出端与转动轴尾端连接的变频电机、风速在线测量装置；风速在线测量装置设于风扇前方五倍粉管管径距离之外；转动轴穿过与该粉管水平段连接的弯头管壁；风扇的扇叶为2-4片；

防堵装置设于粉管竖向段下端，与粉管竖向段连接的水平段端部；该粉管竖向段内的煤粉输送方向由下向上；该防堵装置包括一个总进气管、三个分进气管；总进气管与分进气管之间通过电磁阀相连；该防堵装置还由外而内顺序设有两条偏分管路、三条中间管路、一个静压室和若干个圆周分布的输出弯管；一个分进气管连接一条偏分管路；每条偏分管路通过一个偏分孔与一条中间管路相连；另外一条中间管路与剩下的分进气管相连；每条中间管路通过两个中间孔与静压室相连；静压室内设有静压测点；输出弯管一端与静压室相连，另一端插入水平段的管壁，管口朝向竖向段与水平段相连的弯头轴心；与输出弯管管口朝向相反的方向设有静压测头；

风速控制组件还包括相连的风控弯头、若干个中间直管；风控弯头与中间直管端部均设有连接用的法兰盘；风控弯头与粉管竖直段相连；中间直管与粉管水平段相连；转动轴分为多节，包括与变频电机输出端相连的近机轴和近扇轴；

风控弯头有三个接头，其中两个接头通过弧形面相连；另一个接头安装变频电机；近机轴穿过圆弧面处设有与转动轴匹配的过轴孔，端部不超过接口端面；近机轴端面设有方形内槽甲；

中间直管端部嵌入有支撑架；近扇轴穿过支撑架，在支撑架之间设有轴向的台阶；近扇轴的一端设有与方形内槽甲相匹配的方形凸台甲，另一端设有与方形内槽甲相同的方形内槽乙；方形内槽乙底部设有螺纹孔；

在相连的近扇轴末端安装风扇；风扇的侧面设有与凸台甲相同的凸台乙；风扇上设有贯穿风扇与螺纹孔相匹配的通孔；通孔内穿有旋入螺纹孔的螺钉。

2.根据权利要求1所述的基于智慧电厂建设风粉调节系统，其特征在于：风速在线测量装置内设有风速检测的皮托管。

3.根据权利要求1所述的基于智慧电厂建设风粉调节系统，其特征在于：偏分孔对称布置，中间孔呈正六边形布置。

4.根据权利要求1所述的基于智慧电厂建设风粉调节系统，其特征在于：总进气管与可变压的高压气路相连。

5.根据权利要求1所述的基于智慧电厂建设风粉调节系统，其特征在于：转动轴圆周面涂有防磨材料。

6.根据权利要求1所述的基于智慧电厂建设风粉调节系统，其特征在于：支撑架内侧装有与近扇轴相匹配的密封轴承。

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