CN117906165A - 一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法，解决了现有系统中氨煤混燃燃烧器、纯氨燃烧器均无法实现氨燃料的多点位喷射，导致炉膛内氨燃料喷射不均匀的问题，系统包括：锅炉模块，锅炉模块包括炉膛，炉膛内设置有主燃烧区、再燃区、燃尽区以及喷射区，所述主燃烧区、再燃区以及燃尽区之间贯穿连通；燃料供应模块以及与燃料供应模块连通的多层级喷射模块；本发明实施例设置有多层级喷射模块以及烟气在线监测模块，多层级喷射模块的设置能够保证氨燃料在炉膛内喷射均匀，使得氨燃料燃烧更为充分，同时还可以通过烟气在线监测模块实时反馈炉膛中NOx值，保证掺氨燃料清洁燃烧和排放。

Description

一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法

技术领域

本发明属于燃煤锅炉减碳技术领域，具体涉及一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法。

背景技术

“碳达峰碳中和”目标的提出，对传统碳排放大户燃煤电站锅炉提出了严峻的挑战，当前主流技术路线除碳捕集外，还可用“零碳”燃料代替部分燃煤实现降碳。另一方面，为了充分消纳日益增长的可再生能源发电量，由可再生能源弃电来制取“绿氢”成为新的储能趋势。

而氨是一种无碳燃料，具有高含氢量、高体积能量密度和高安全性的特点，氨相较于氢更易液化便于运输和储存，因此氨被认为是更具潜力的清洁燃料。将氨作为煤炭等化石燃料的替代品，等热值代替能够有效降低电力行业CO₂排放量，氨燃料发电已经成为科学界和工业界的研发热点。

中国专利CN114576647A公开了一种燃煤锅炉掺氨燃烧与降氮调控系统及运行方法，锅炉的燃烧器设置为氨煤混燃燃烧器，若干台纯氨燃烧器并联并与氨气供给装置连接，氨煤混燃燃烧器与氨气供给装置连接；氨水多喷嘴喷枪设置于锅炉炉膛内并与氢氨混合调节装置的出口连接，氨水供给装置、氢气供给装置及压缩空气源的出口与氢氨混合调节装置连接，氨水多喷嘴喷枪的上方设有火焰温度可视化测量装置，整流装置、烟气连续在线监测装置依次设置于锅炉的省煤器下游的水平烟道，火焰温度可视化测量装置、氢氨混合调节装置、烟气连续在线监测装置以及所有流量调节装置均与DCS控制中心连接；但是现有系统中氨煤混燃燃烧器以及纯氨燃烧器均无法实现氨燃料的多点位喷射，导致炉膛内氨燃料喷射不均匀，使得氨燃料燃烧不充分，为了解决上述问题，我们提出了一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法，解决了现有系统中氨煤混燃燃烧器以及纯氨燃烧器均无法实现氨燃料的多点位喷射，导致炉膛内氨燃料喷射不均匀，使得氨燃料燃烧不充分的问题。

本发明是这样实现的，一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，所述用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统包括：

锅炉模块，所述锅炉模块用于燃料的混合燃烧，所述锅炉模块包括炉膛，炉膛内依次设置有主燃烧区、再燃区、燃尽区以及喷射区，所述主燃烧区、再燃区以及燃尽区之间贯穿连通；

燃料供应模块，所述燃料供应模块用于向炉膛内供应燃烧燃料；

与燃料供应模块连通的多层级喷射模块，所述多层级喷射模块用于向炉膛内多层级喷射燃料；

烟气在线监测模块，所述烟气在线监测模块用于实时在线监测炉膛内烟气浓度；

其中，所述燃料供应模块包括：氨燃料总进口、氨燃料总气动阀门、氨燃料控制阀块、氨燃料压力传感器以及氨燃料压力表，所述氨燃料总进口上设置有氨燃料总气动阀门，氨燃料总气动阀门用于控制燃料供应模块的启闭，而氨燃料总气动阀门通过多支路连接有多层级喷射模块，氨燃料压力传感器以及氨燃料压力表设置在多层级喷射模块内；

所述多层级喷射模块包括：一号喷射单元、二号喷射单元、三号喷射单元、四号喷射单元以及五号喷射单元，所述一号喷射单元、二号喷射单元、三号喷射单元、四号喷射单元以及五号喷射单元分别设置在喷射区，且一号喷射单元电性连接有一号测温装置。

优选地，所述一号喷射单元与氨燃料进口球阀导通，氨燃料进口球阀通过氨燃料耐腐软管与氨燃料控制阀块导通，同时一号喷射单元与用于控制一号喷射单元运行的一号喷射装置控制块电性连接，而二号喷射单元、三号喷射单元、四号喷射单元以及五号喷射单元也分别电性连接有二号喷射装置控制块、三号喷射装置控制块、四号喷射装置控制块、五号喷射装置控制块。

优选地，所述燃料供应模块还包括：

蒸汽供应单元以及冷却风供应单元，所述蒸汽供应单元以及冷却风供应单元用于配合所述多层级喷射模块工作；

其中，所述蒸汽供应单元包括蒸汽总进气口、蒸汽控制阀块、蒸汽压力表、蒸汽压力传感器，所述蒸汽总进气口与多组蒸汽控制阀块连通，而蒸汽控制阀块、蒸汽压力表、蒸汽压力传感器分别与多组氨燃料耐腐软管连通。

优选地，所述冷却风供应单元包括：

冷却风控制块；

冷却风温度传感器，冷却风温度传感器用于检测耐温软管中冷却风的温度；

耐温软管，以及

冷却风压力传感器，其中，所述冷却风控制块电性连接有冷却风总开启阀，而冷却风总开启阀安装在冷却风总进口内。

优选地，所述燃料供应模块还包括：

氨燃料总管放净阀，所述氨燃料总管放净阀与氨燃料耐腐软管导通，氨燃料总管放净阀用于燃烧后氨燃料的排空；

蒸汽总管放净阀，所述蒸汽总管放净阀与蒸汽控制阀块导通；

所述烟气在线监测模块包括一号烟气在线监测系统以及二号烟气在线监测系统，而一号烟气在线监测系统以及二号烟气在线监测系统分别用于监测炉膛内烟气含量。

优选地，所述二号喷射单元包括二号测温装置、二号喷射装置控制块、丝杠装置、二号伸缩管速前进到位开关、二号伸缩管速后退到位开关、同步带装置、行星减速器以及伺服电机；

其中，所述伺服电机的输出端与行星减速器固定连接，而行星减速器通过同步带装置驱动所述丝杠装置，丝杠装置与二号喷射单元连接，二号喷射单元受丝杠装置驱动而运动。

优选地，所述氨燃料控制阀块包括氨燃料数字流量计、氨燃料管放气阀、氨燃料球阀、氨燃料气动调节阀、氨燃料气动球阀、氨燃料管路阻火器；

所述冷却风控制块包括风门调节阀前端插板阀、风门调节阀平行插板阀、风门调节阀、风门调节阀后端插板阀。

优选地，所述蒸汽控制阀块包括蒸汽后端止回阀、蒸汽气动调节阀、蒸汽前端闸阀、截止阀；

所述一号喷射单元包括：

喷射系统闭环反馈控制器，所述喷射系统闭环反馈控制器分别与燃煤锅炉DCS系统以及二号烟气在线监测系统电性连接；

固定式喷射装置；

与固定式喷射装置配合工作的伸缩式喷射装置，所述固定式喷射装置用于执行氨燃料的固定喷射工作，而伸缩式喷射装置用于执行氨燃料的伸缩喷射工作；

所述一号喷射单元还包括一号电动开关阀、一号蒸汽调节阀、一号蒸汽压力传感器、一号温度传感器、一号蒸汽压力传感器、一号风量调节阀、二号风量调节阀；

与伸缩式喷射装置电性连接的伸缩管速前进到位开关、伸缩管速后退到位开关、伺服驱动器。

另一方面，本发明还提供了一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法，所述用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法，具体包括：

依次启动预热蒸汽总进气口、冷却风总进口、氨燃料总进口、氨燃料总气动阀门、冷却风总开启阀、蒸汽总气动闸阀；

确定冷却风控制管路、蒸汽控制管路、氨燃料控制管路、报警系统、烟气在线监测系统、炉膛在线测温系统及电气控制系统正常；

多层级喷射模块执行氨燃料喷射工作，其中，多层级喷射模块执行氨燃料喷射工作，氨燃料喷射工作时一号喷射单元、二号喷射单元、三号喷射单元、四号喷射单元以及五号喷射单元中固定式喷射装置以及伸缩式喷射装置依次启动开始氨燃料喷射工作。

优选地，所述伸缩式喷射装置启动开始氨燃料喷射工作的方法，具体包括：

伸缩式喷射装置保持当前位置，并等待接收燃煤锅炉DCS系统发出的请求任务；

当伸缩式喷射装置启动条件满足，即管道吹扫气体压力满足要求、氨燃料处于正常运行状态、冷却风温度、压力、流量正常、系统阀门状态处于初始位置、氨燃料主管道开关已开启、氨燃料主管道压力满足要求、氨燃料检漏仪运行正常、喷射装置本体温度正常，喷射装置可以开始工作；

管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

当吹扫时间到时，管路吹扫完成，如果吹扫失败，伸缩式喷射装置报警时，伸缩式喷射装置停止工作并复位；

伺服电机工作，伸缩式喷射装置燃料管束前进，当前进到位限位开关发讯，伸缩式喷射装置的燃料管束前进到位；

开启氨燃料球阀、氨燃料气动调节阀，伸缩式喷射装置投入工作，若开启阀门故障，喷射系统停止工作并复位。

氨燃料球阀、氨燃料气动调节阀根据NOx燃料分析仪检测到NOx值的大小并自动调节氨燃料球阀、氨燃料气动调节阀开度，伸缩式喷射装置正常投运，如NOx值异常，伸缩式喷射装置停止工作并复位；

当系统发出停止指令，或手动停止信号发出，伸缩式喷射装置接收停止工作指令；

当系统发出停止指令或手动停止信号发出，伺服电机工作，伸缩式喷射装置燃料管束后退，当后退到位限位开关发讯，伸缩式喷射装置的燃料管束退回到位；

关闭氨燃料球阀、氨燃料气动调节阀，喷射装置停止；

管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

当伸缩式喷射装置接收吹扫失败、开启阀门故障、氨燃烧检漏仪报警、NOx值异常、系统异常信号、手动停止信号时，伸缩式喷射装置报警；

系统发出信号，伸缩式喷射装置停止工作并复位；

所述固定式喷射装置启动开始氨燃料喷射工作的方法，具体包括：

固定式喷射装置保持当前位置，并等待接收燃煤锅炉DCS系统发出的请求任务；

当固定式喷射装置启动条件满足，即管道吹扫气体压力满足要求、氨燃料处于正常运行状态、冷却风温度、压力、流量正常、系统阀门状态处于初始位置、氨燃料主管道开关已开启、氨燃料主管道压力满足要求、氨燃料检漏仪运行正常、喷射装置本体温度正常，喷射装置开始工作；

管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

当吹扫时间到时，管路吹扫完成；如果吹扫失败，固定式喷射装置报警时，固定式喷射装置停止工作并复位；

开启氨燃料球阀、氨燃料气动调节阀，固定式喷射装置投入工作，如果开启阀门故障，固定式喷射装置停止工作并复位。

氨燃料气动调节阀根据NOx燃料分析仪检测到NOx值的大小并自动调节氨燃料气动调节阀的开度，固定式喷射装置正常投运，如NOx值异常，固定式喷射装置停止工作并复位；

当系统发出停止指令，或手动停止信号发出，固定式喷射装置接收停止工作指令；

关闭氨燃料球阀、氨燃料气动调节阀，固定式喷射装置停止；

管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫。

当固定式喷射装置接收吹扫失败、开启阀门故障、氨燃烧检漏仪报警、NOx值异常、系统异常信号、手动停止信号时，喷射系统报警；

喷射系统发出信号，固定式喷射装置停止工作并复位。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

本发明实施例设置有多层级喷射模块以及烟气在线监测模块，多层级喷射模块的设置能够保证氨燃料在炉膛内喷射均匀，使得氨燃料燃烧更为充分，同时还可以通过烟气在线监测模块实时反馈炉膛中NOx值，使得系统自动调节氨燃料流量，控制氨燃料供给流量，使得炉膛NOx值实时可控和可调，保证掺氨燃料清洁燃烧和排放。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统的结构示意图。

图2是本发明提供的一号喷射单元的供料原理结构示意图。

图3是本发明提供的炉膛的内部结构示意图。

图4是本发明提供的多层级喷射模块的控制逻辑示意图。

图5是本发明提供的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法的实现流程示意图。

图6是本发明提供的伸缩式喷射装置的喷射流程示意图。

图7是本发明提供的固定式喷射装置的工作流程示意图。

图中：1、蒸汽总进气口；2、冷却风总进口；3、氨燃料总进口；4、氨燃料总气动阀门；5、冷却风总开启阀；6、蒸汽总气动闸阀；7、氨燃料控制阀块；7-1、氨燃料数字流量计；7-2、氨燃料管放气阀；7-3、氨燃料球阀；7-4、氨燃料气动调节阀；7-5、氨燃料气动球阀；7-6、氨燃料管路阻火器；8、氨燃料压力传感器；9、氨燃料压力表；10、冷却风控制块；10-1、风门调节阀前端插板阀；10-2、风门调节阀平行插板阀；10-3、风门调节阀；10-4、风门调节阀后端插板阀；11、冷却风温度传感器；12、耐温软管；13、冷却风压力传感器；14、一号测温装置；15、一号烟气在线监测系统；16、一号喷射单元；1601、一号电动开关阀；1602、一号蒸汽调节阀；1603、一号蒸汽压力传感器；1604、一号温度传感器；1605、一号蒸汽压力传感器；1606、一号风量调节阀；1607、二号风量调节阀；1608、喷射系统闭环反馈控制器；1609、燃煤锅炉DCS系统；1610、固定式喷射装置；1611、伸缩式喷射装置；1612、伺服驱动器；1613、伸缩管速前进到位开关；1614、伸缩管速后退到位开关；17、氨燃料进口球阀；18、氨燃料耐腐软管；19、蒸汽控制阀块；19-1、蒸汽后端止回阀；19-2、蒸汽气动调节阀；19-3、蒸汽前端闸阀；19-4、截止阀；20、蒸汽压力表；21、蒸汽压力传感器；22、炉膛；23、二号喷射单元；24、二号测温装置；25、二号喷射装置控制块；26、丝杠装置；27、二号伸缩管速前进到位开关；28、二号伸缩管速后退到位开关；29、同步带装置；30、行星减速器；31、伺服电机；32、三号喷射装置控制块；33、炉膛在线测温系统；34、三号喷射单元；35、四号喷射单元；36、四号喷射装置控制块；37、五号喷射装置控制块；38、氨燃料总管放净阀；39、蒸汽总管放净阀；40、五号喷射单元；41、二号烟气在线监测系统。

具体实施方式

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申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请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，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

现有系统中氨煤混燃燃烧器以及纯氨燃烧器均无法实现氨燃料的多点位喷射，导致炉膛内氨燃料喷射不均匀，使得氨燃料燃烧不充分，为了解决上述问题，我们提出了一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法，简而言之，所述系统包括锅炉模块、燃料供应模块、与燃料供应模块连通的多层级喷射模块以及烟气在线监测模块，而所述锅炉模块用于燃料的混合燃烧，所述锅炉模块包括炉膛22，炉膛22内依次设置有主燃烧区、再燃区、燃尽区以及喷射区，所述多层级喷射模块包括：一号喷射单元16、二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40。本发明实施例设置有多层级喷射模块以及烟气在线监测模块，多层级喷射模块的设置能够保证氨燃料在炉膛22内喷射均匀，使得氨燃料燃烧更为充分，同时还可以通过烟气在线监测模块实时反馈炉膛22中NOx值，使得系统自动调节氨燃料流量，控制氨燃料供给流量，使得炉膛NOx值实时可控和可调，保证掺氨燃料清洁燃烧和排放。

本发明实施例提供了一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法，如图1所示，所述用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统包括：

锅炉模块，所述锅炉模块用于燃料的混合燃烧，如图3所示，所述锅炉模块包括炉膛22，炉膛22内依次设置有主燃烧区、再燃区、燃尽区以及喷射区，所述主燃烧区、再燃区以及燃尽区之间贯穿连通；

需要说明的是，所述主燃烧区、再燃区、燃尽区以及喷射区从下至上依次设置，喷射区设置在燃尽区的侧壁，在炉膛22中还设置有炉膛在线测温系统33，炉膛在线测温系统33用于实时测定炉膛22中的温度。

燃料供应模块，所述燃料供应模块用于向炉膛22内供应燃烧燃料；

与燃料供应模块连通的多层级喷射模块，所述多层级喷射模块用于向炉膛22内多层级喷射燃料；

烟气在线监测模块，所述烟气在线监测模块用于实时在线监测炉膛22内烟气浓度；

其中，所述燃料供应模块包括：氨燃料总进口3、氨燃料总气动阀门4、氨燃料控制阀块7、氨燃料压力传感器8以及氨燃料压力表9，所述氨燃料总进口3上设置有氨燃料总气动阀门4，氨燃料总气动阀门4用于控制燃料供应模块的启闭，而氨燃料总气动阀门4通过多支路连接有多层级喷射模块，氨燃料压力传感器8以及氨燃料压力表9设置在多层级喷射模块内；

需要说明的是，所述氨燃料压力传感器8以及氨燃料压力表9可以设置有多组，且多组所述的氨燃料压力传感器8以及氨燃料压力表9分别设置在一号喷射单元16、二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40的流通管道内，氨燃料压力传感器8、氨燃料压力表9、氨燃料总气动阀门4、氨燃料控制阀块7均为现有技术，其电路控制原理、安装方式在此不作限定。

所述多层级喷射模块包括：一号喷射单元16、二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40，所述一号喷射单元16、二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40分别设置在喷射区，且一号喷射单元16电性连接有一号测温装置14。

在本实施例中，一号喷射单元16、二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40可以在炉膛22内呈周向设置或纵向环绕设置，从而保证了氨燃料在炉膛22内喷射更为均匀。

本发明实施例设置有多层级喷射模块以及烟气在线监测模块，多层级喷射模块的设置能够保证氨燃料在炉膛22内喷射均匀，使得氨燃料燃烧更为充分，同时还可以通过烟气在线监测模块实时反馈炉膛22中NOx值，使得系统自动调节氨燃料流量，控制氨燃料供给流量，使得炉膛NOx值实时可控和可调，保证掺氨燃料清洁燃烧和排放。

本发明进一步较佳实施例中，如图1所示，所述一号喷射单元16与氨燃料进口球阀17导通，氨燃料进口球阀17通过氨燃料耐腐软管18与氨燃料控制阀块7导通，同时一号喷射单元16与用于控制一号喷射单元16运行的一号喷射装置控制块电性连接，而二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40也分别电性连接有二号喷射装置控制块25、三号喷射装置控制块32、四号喷射装置控制块36、五号喷射装置控制块37。

需要说明的是，二号喷射装置控制块25、三号喷射装置控制块32、四号喷射装置控制块36、五号喷射装置控制块37结构以及控制原理均与氨燃料控制阀块7相同，在此不作赘述。

本发明进一步较佳实施例中，如图1所示，所述燃料供应模块还包括：

蒸汽供应单元以及冷却风供应单元，所述蒸汽供应单元以及冷却风供应单元用于配合所述多层级喷射模块工作；

其中，所述蒸汽供应单元包括蒸汽总进气口1、蒸汽控制阀块19、蒸汽压力表20、蒸汽压力传感器21，所述蒸汽总进气口1与多组蒸汽控制阀块19连通，而蒸汽控制阀块19、蒸汽压力表20、蒸汽压力传感器21分别与多组氨燃料耐腐软管18连通。

在本实施例中，所述、蒸汽控制阀块19、蒸汽压力表20、蒸汽压力传感器21均为现有技术，其安装方式以及控制原理均为现有技术，在此不作限定。

在本实施例中，所述冷却风供应单元包括：

冷却风控制块10；

冷却风温度传感器11，冷却风温度传感器11用于检测耐温软管12中冷却风的温度；

耐温软管12，以及

冷却风压力传感器13，其中，所述冷却风控制块10电性连接有冷却风总开启阀5，而冷却风总开启阀5安装在冷却风总进口2内。

需要说明的是，所述耐温软管12用于冷却风的导流，而冷却风压力传感器13以及冷却风温度传感器11均可以安装在耐温软管12上。

本发明进一步较佳实施例中，如图1所示，所述燃料供应模块还包括：

氨燃料总管放净阀38，所述氨燃料总管放净阀38与氨燃料耐腐软管18导通，氨燃料总管放净阀38用于燃烧后氨燃料的排空；

蒸汽总管放净阀39，所述蒸汽总管放净阀39与蒸汽控制阀块19导通；

所述烟气在线监测模块包括一号烟气在线监测系统15以及二号烟气在线监测系统41，而一号烟气在线监测系统15以及二号烟气在线监测系统41分别用于监测炉膛22内烟气含量。

在本实施例中，一号烟气在线监测系统15以及二号烟气在线监测系统41均可以为烟雾传感器，一号烟气在线监测系统15以及二号烟气在线监测系统41通过卡扣或紧固螺栓固定安装在炉膛22中，一号烟气在线监测系统15以及二号烟气在线监测系统41的设置实现了对炉膛22内烟气含量的实时测量。

本发明进一步较佳实施例中，如图1所示，所述二号喷射单元23包括二号测温装置24、二号喷射装置控制块25、丝杠装置26、二号伸缩管速前进到位开关27、二号伸缩管速后退到位开关28、同步带装置29、行星减速器30以及伺服电机31；

其中，所述伺服电机31的输出端与行星减速器30固定连接，而行星减速器30通过同步带装置29驱动所述丝杠装置26，丝杠装置26与二号喷射单元23连接，二号喷射单元23受丝杠装置26驱动而运动。

当需要调节所述二号喷射单元23的位置实现伸缩式喷射时，开启所述伺服电机31，伺服电机31带动所述行星减速器30运动，行星减速器30带动所述同步带装置29运动，同步带装置29带动丝杠装置26运动，丝杠装置26带动二号喷射单元23伸缩式运动。

需要说明的是，所述伺服电机31可以为三相异步电机，且伺服电机31的输出端采用过盈配合的方式与行星减速器30固定连接，而同步带装置29可以为两组通过传动带连接的转轮组成，其中一组转轮通过榫接或焊接的方式与行星减速器30固定连接，另一组所述的转轮通过榫接或插接的方式与丝杠装置26固定连接，而丝杠装置可以由螺母套以及丝杠组成，螺母套螺纹套设在所述丝杠上，丝杠的一端与转轮固定连接，螺母套与所述二号喷射单元23固定连接。

本发明进一步较佳实施例中，如图2所示，所述氨燃料控制阀块7包括氨燃料数字流量计7-1、氨燃料管放气阀7-2、氨燃料球阀7-3、氨燃料气动调节阀7-4、氨燃料气动球阀7-5、氨燃料管路阻火器7-6。

在本实施例中，所述冷却风控制块10包括风门调节阀前端插板阀10-1、风门调节阀平行插板阀10-2、风门调节阀10-3、风门调节阀后端插板阀10-4。

所述蒸汽控制阀块19包括蒸汽后端止回阀19-1、蒸汽气动调节阀19-2、蒸汽前端闸阀19-3、截止阀19-4。

本发明进一步较佳实施例中，如图4所示，所述一号喷射单元16包括：

喷射系统闭环反馈控制器1608，所述喷射系统闭环反馈控制器1608分别与燃煤锅炉DCS系统1609以及二号烟气在线监测系统41电性连接。

需要说明的是，喷射系统闭环反馈控制器1608还分别与一号喷射单元16、二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40电性连接，喷射系统闭环反馈控制器1608用于反馈控制一号喷射单元16、二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40的启闭。

固定式喷射装置1610；

与固定式喷射装置1610配合工作的伸缩式喷射装置1611，所述固定式喷射装置1610用于执行氨燃料的固定喷射工作，而伸缩式喷射装置1611用于执行氨燃料的伸缩喷射工作；

所述一号喷射单元16还包括一号电动开关阀1601、一号蒸汽调节阀1602、一号蒸汽压力传感器1603、一号温度传感器1604、一号蒸汽压力传感器1605、一号风量调节阀1606、二号风量调节阀1607；

在本实施例中，一号风量调节阀1606、二号风量调节阀1607分别对应固定式喷射装置1610以及伸缩式喷射装置1611设置，一号风量调节阀1606与一号喷射装置控制块7电性连接，二号风量调节阀1607与二号喷射装置控制块32电性连接，

与伸缩式喷射装置1611电性连接的伸缩管速前进到位开关1613、伸缩管速后退到位开关1614、伺服驱动器1612。

在本实施例中，一号喷射装置控制块7分别与氨燃料数字流量计7-1、氨燃料气动调节阀7-4、氨燃料气动球阀7-5、一号电动开关阀1601、一号蒸汽调节阀1602、一号蒸汽压力传感器1603、一号温度传感器1604、一号蒸汽压力传感器1605、一号风量调节阀1606电性连接，并控制所述氨燃料数字流量计7-1、氨燃料气动调节阀7-4、氨燃料气动球阀7-5、一号电动开关阀1601、一号蒸汽调节阀1602、一号蒸汽压力传感器1603、一号温度传感器1604、一号蒸汽压力传感器1605、一号风量调节阀1606启闭。

另一方面，本发明实施例还提供了一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法，如图5所示，示出了所述用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法实现流程示意图，用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法具体包括：

步骤S10，依次启动预热蒸汽总进气口1、冷却风总进口2、氨燃料总进口3、氨燃料总气动阀门4、冷却风总开启阀5、蒸汽总气动闸阀6；

步骤S20，确定冷却风控制管路、蒸汽控制管路、氨燃料控制管路、报警系统、烟气在线监测系统、炉膛在线测温系统及电气控制系统正常；

步骤S30，多层级喷射模块执行氨燃料喷射工作，其中，多层级喷射模块执行氨燃料喷射工作，氨燃料喷射工作时一号喷射单元16、二号喷射单元23、三号喷射单元34、四号喷射单元35以及五号喷射单元40中固定式喷射装置1610以及伸缩式喷射装置1611依次启动开始氨燃料喷射工作。

在本实施例中，如图6所示，所述伸缩式喷射装置1611启动开始氨燃料喷射工作的方法，具体包括：

步骤S1001，伸缩式喷射装置1611保持当前位置，并等待接收燃煤锅炉DCS系统1609发出的请求任务；

步骤S1002，当伸缩式喷射装置1611启动条件满足，即管道吹扫气体压力满足要求、氨燃料处于正常运行状态、冷却风温度、压力、流量正常、系统阀门状态处于初始位置、氨燃料主管道开关已开启、氨燃料主管道压力满足要求、氨燃料检漏仪运行正常、喷射装置本体温度正常，喷射装置可以开始工作；

步骤S1003，管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

步骤S1004，当吹扫时间到时，管路吹扫完成，如果吹扫失败，伸缩式喷射装置1611报警时，伸缩式喷射装置1611停止工作并复位；

步骤S1005，伺服电机31工作，伸缩式喷射装置1611燃料管束前进，当前进到位限位开关发讯，伸缩式喷射装置1611的燃料管束前进到位；

步骤S1006，开启氨燃料球阀7-3、氨燃料气动调节阀7-4，伸缩式喷射装置1611投入工作，若开启阀门故障，喷射系统停止工作并复位。

步骤S1007，氨燃料球阀7-3、氨燃料气动调节阀7-4根据NOx燃料分析仪检测到NOx值的大小并自动调节氨燃料球阀7-3、氨燃料气动调节阀7-4开度，伸缩式喷射装置1611正常投运，如NOx值异常，伸缩式喷射装置1611停止工作并复位；

步骤S1008，当系统发出停止指令，或手动停止信号发出，伸缩式喷射装置1611接收停止工作指令；

步骤S1009，当系统发出停止指令或手动停止信号发出，伺服电机31工作，伸缩式喷射装置1611燃料管束后退，当后退到位限位开关发讯，伸缩式喷射装置1611的燃料管束退回到位；

步骤S1010，关闭氨燃料球阀7-3、氨燃料气动调节阀7-4，喷射装置停止；

步骤S1011，管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

步骤S1012，当伸缩式喷射装置1611接收吹扫失败、开启阀门故障、氨燃烧检漏仪报警、NOx值异常、系统异常信号、手动停止信号时，伸缩式喷射装置1611报警；

步骤S1013，系统发出信号，伸缩式喷射装置1611停止工作并复位。

在本实施例中，如图7所示，所述固定式喷射装置1610启动开始氨燃料喷射工作的方法，具体包括：

步骤S2001，固定式喷射装置1610保持当前位置，并等待接收燃煤锅炉DCS系统1609发出的请求任务；

步骤S2002，当固定式喷射装置1610启动条件满足，即管道吹扫气体压力满足要求、氨燃料处于正常运行状态、冷却风温度、压力、流量正常、系统阀门状态处于初始位置、氨燃料主管道开关已开启、氨燃料主管道压力满足要求、氨燃料检漏仪运行正常、喷射装置本体温度正常，喷射装置开始工作；

步骤S2003，管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

步骤S2004，当吹扫时间到时，管路吹扫完成；如果吹扫失败，固定式喷射装置1610报警时，固定式喷射装置1610停止工作并复位；

步骤S2005，开启氨燃料球阀7-3、氨燃料气动调节阀7-4，固定式喷射装置1610投入工作，如果开启阀门故障，固定式喷射装置1610停止工作并复位。

步骤S2006，氨燃料气动调节阀7-4根据NOx燃料分析仪检测到NOx值的大小并自动调节氨燃料气动调节阀7-4的开度，固定式喷射装置1610正常投运，如NOx值异常，固定式喷射装置1610停止工作并复位；

步骤S2007，当系统发出停止指令，或手动停止信号发出，固定式喷射装置1610接收停止工作指令；

步骤S2008，关闭氨燃料球阀7-3、氨燃料气动调节阀7-4，固定式喷射装置1610停止；

步骤S2009，管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫。

步骤S2010，当固定式喷射装置1610接收吹扫失败、开启阀门故障、氨燃烧检漏仪报警、NOx值异常、系统异常信号、手动停止信号时，喷射系统报警；

步骤S2011，喷射系统发出信号，固定式喷射装置1610停止工作并复位。

综上所述，本发明提供了一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统和控制方法，本发明实施例设置有多层级喷射模块以及烟气在线监测模块，多层级喷射模块的设置能够保证氨燃料在炉膛22内喷射均匀，使得氨燃料燃烧更为充分，同时还可以通过烟气在线监测模块实时反馈炉膛22中NOx值，使得系统自动调节氨燃料流量，控制氨燃料供给流量，使得炉膛NOx值实时可控和可调，保证掺氨燃料清洁燃烧和排放。

需要说明的是，对于前述的各实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可能采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元之间的间接耦合或通信连接，可以是电信或者其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，其特征在于，所述用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统包括：

锅炉模块，所述锅炉模块用于燃料的混合燃烧，所述锅炉模块包括炉膛(22)，炉膛(22)内依次设置有主燃烧区、再燃区、燃尽区以及喷射区，所述主燃烧区、再燃区以及燃尽区之间贯穿连通；

燃料供应模块，所述燃料供应模块用于向炉膛(22)内供应燃烧燃料；

与燃料供应模块连通的多层级喷射模块，所述多层级喷射模块用于向炉膛(22)内多层级喷射燃料；

烟气在线监测模块，所述烟气在线监测模块用于实时在线监测炉膛(22)内烟气浓度；

其中，所述燃料供应模块包括：氨燃料总进口(3)、氨燃料总气动阀门(4)、氨燃料控制阀块(7)、氨燃料压力传感器(8)以及氨燃料压力表(9)，所述氨燃料总进口(3)上设置有氨燃料总气动阀门(4)，氨燃料总气动阀门(4)用于控制燃料供应模块的启闭，而氨燃料总气动阀门(4)通过多支路连接有多层级喷射模块，氨燃料压力传感器(8)以及氨燃料压力表(9)设置在多层级喷射模块内；

所述多层级喷射模块包括：一号喷射单元(16)、二号喷射单元(23)、三号喷射单元(34)、四号喷射单元(35)以及五号喷射单元(40)，所述一号喷射单元(16)、二号喷射单元(23)、三号喷射单元(34)、四号喷射单元(35)以及五号喷射单元(40)分别设置在喷射区，且一号喷射单元(16)电性连接有一号测温装置(14)。

2.如权利要求1所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，其特征在于：所述一号喷射单元(16)与氨燃料进口球阀(17)导通，氨燃料进口球阀(17)通过氨燃料耐腐软管(18)与氨燃料控制阀块(7)导通，同时一号喷射单元(16)与用于控制一号喷射单元(16)运行的一号喷射装置控制块电性连接，而二号喷射单元(23)、三号喷射单元(34)、四号喷射单元(35)以及五号喷射单元(40)也分别电性连接有二号喷射装置控制块(25)、三号喷射装置控制块(32)、四号喷射装置控制块(36)、五号喷射装置控制块(37)。

3.如权利要求2所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，其特征在于：所述燃料供应模块还包括：

蒸汽供应单元以及冷却风供应单元，所述蒸汽供应单元以及冷却风供应单元用于配合所述多层级喷射模块工作；

其中，所述蒸汽供应单元包括蒸汽总进气口(1)、蒸汽控制阀块(19)、蒸汽压力表(20)、蒸汽压力传感器(21)，所述蒸汽总进气口(1)与多组蒸汽控制阀块(19)连通，而蒸汽控制阀块(19)、蒸汽压力表(20)、蒸汽压力传感器(21)分别与多组氨燃料耐腐软管(18)连通。

4.如权利要求3所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，其特征在于：所述冷却风供应单元包括：

冷却风控制块(10)；

冷却风温度传感器(11)，冷却风温度传感器(11)用于检测耐温软管(12)中冷却风的温度；

耐温软管(12)，以及

冷却风压力传感器(13)，其中，所述冷却风控制块(10)电性连接有冷却风总开启阀(5)，而冷却风总开启阀(5)安装在冷却风总进口(2)内。

5.如权利要求4所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，其特征在于：所述燃料供应模块还包括：

氨燃料总管放净阀(38)，所述氨燃料总管放净阀(38)与氨燃料耐腐软管(18)导通，氨燃料总管放净阀(38)用于燃烧后氨燃料的排空；

蒸汽总管放净阀(39)，所述蒸汽总管放净阀(39)与蒸汽控制阀块(19)导通；

所述烟气在线监测模块包括一号烟气在线监测系统(15)以及二号烟气在线监测系统(41)，而一号烟气在线监测系统(15)以及二号烟气在线监测系统(41)分别用于监测炉膛(22)内烟气含量。

6.如权利要求5所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，其特征在于：所述二号喷射单元(23)包括二号测温装置(24)、二号喷射装置控制块(25)、丝杠装置(26)、二号伸缩管速前进到位开关(27)、二号伸缩管速后退到位开关(28)、同步带装置(29)、行星减速器(30)以及伺服电机(31)；

其中，所述伺服电机(31)的输出端与行星减速器(30)固定连接，而行星减速器(30)通过同步带装置(29)驱动所述丝杠装置(26)，丝杠装置(26)与二号喷射单元(23)连接，二号喷射单元(23)受丝杠装置(26)驱动而运动。

7.如权利要求6所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，其特征在于：所述氨燃料控制阀块(7)包括氨燃料数字流量计(7-1)、氨燃料管放气阀(7-2)、氨燃料球阀(7-3)、氨燃料气动调节阀(7-4)、氨燃料气动球阀(7-5)、氨燃料管路阻火器(7-6)；

所述冷却风控制块(10)包括风门调节阀前端插板阀(10-1)、风门调节阀平行插板阀(10-2)、风门调节阀(10-3)、风门调节阀后端插板阀(10-4)。

8.如权利要求7所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统，其特征在于：所述蒸汽控制阀块(19)包括蒸汽后端止回阀(19-1)、蒸汽气动调节阀(19-2)、蒸汽前端闸阀(19-3)、截止阀(19-4)；

所述一号喷射单元(16)包括：

喷射系统闭环反馈控制器(1608)，所述喷射系统闭环反馈控制器(1608)分别与燃煤锅炉DCS系统(1609)以及二号烟气在线监测系统(41)电性连接；

固定式喷射装置(1610)；

与固定式喷射装置(1610)配合工作的伸缩式喷射装置(1611)，所述固定式喷射装置(1610)用于执行氨燃料的固定喷射工作，而伸缩式喷射装置(1611)用于执行氨燃料的伸缩喷射工作；

所述一号喷射单元(16)还包括一号电动开关阀(1601)、一号蒸汽调节阀(1602)、一号蒸汽压力传感器(1603)、一号温度传感器(1604)、一号蒸汽压力传感器(1605)、一号风量调节阀(1606)、二号风量调节阀(1607)；

与伸缩式喷射装置(1611)电性连接的伸缩管速前进到位开关(1613)、伸缩管速后退到位开关(1614)、伺服驱动器(1612)。

9.一种用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法，采用如权利要求8所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射系统实施，其特征在于：所述用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法，具体包括：

依次启动预热蒸汽总进气口(1)、冷却风总进口(2)、氨燃料总进口(3)、氨燃料总气动阀门(4)、冷却风总开启阀(5)、蒸汽总气动闸阀(6)；

确定冷却风控制管路、蒸汽控制管路、氨燃料控制管路、报警系统、烟气在线监测系统、炉膛在线测温系统及电气控制系统正常；

多层级喷射模块执行氨燃料喷射工作，其中，多层级喷射模块执行氨燃料喷射工作，氨燃料喷射工作时一号喷射单元(16)、二号喷射单元(23)、三号喷射单元(34)、四号喷射单元(35)以及五号喷射单元(40)中固定式喷射装置(1610)以及伸缩式喷射装置(1611)依次启动开始氨燃料喷射工作。

10.如权利要求9所述的用于燃煤锅炉掺氨降NOx的氨喷射控制方法，其特征在于：所述伸缩式喷射装置(1611)启动开始氨燃料喷射工作的方法，具体包括：

伸缩式喷射装置(1611)保持当前位置，并等待接收燃煤锅炉DCS系统(1609)发出的请求任务；

当伸缩式喷射装置(1611)启动条件满足，即管道吹扫气体压力满足要求、氨燃料处于正常运行状态、冷却风温度、压力、流量正常、系统阀门状态处于初始位置、氨燃料主管道开关已开启、氨燃料主管道压力满足要求、氨燃料检漏仪运行正常、喷射装置本体温度正常，喷射装置可以开始工作；

管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

当吹扫时间到时，管路吹扫完成，如果吹扫失败，伸缩式喷射装置(1611)报警时，伸缩式喷射装置(1611)停止工作并复位；

伺服电机(31)工作，伸缩式喷射装置(1611)燃料管束前进，当前进到位限位开关发讯，伸缩式喷射装置(1611)的燃料管束前进到位；

开启氨燃料球阀(7-3)、氨燃料气动调节阀(7-4)，伸缩式喷射装置(1611)投入工作，若开启阀门故障，喷射系统停止工作并复位；

氨燃料球阀(7-3)、氨燃料气动调节阀(7-4)根据NOx燃料分析仪检测到NOx值的大小并自动调节氨燃料球阀(7-3)、氨燃料气动调节阀(7-4)开度，伸缩式喷射装置(1611)正常投运，如NOx值异常，伸缩式喷射装置(1611)停止工作并复位；

当系统发出停止指令，或手动停止信号发出，伸缩式喷射装置(1611)接收停止工作指令；

当系统发出停止指令或手动停止信号发出，伺服电机(31)工作，伸缩式喷射装置(1611)燃料管束后退，当后退到位限位开关发讯，伸缩式喷射装置(1611)的燃料管束退回到位；

关闭氨燃料球阀(7-3)、氨燃料气动调节阀(7-4)，喷射装置停止；

管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

当伸缩式喷射装置(1611)接收吹扫失败、开启阀门故障、氨燃烧检漏仪报警、NOx值异常、系统异常信号、手动停止信号时，伸缩式喷射装置(1611)报警；

系统发出信号，伸缩式喷射装置(1611)停止工作并复位；

所述固定式喷射装置(1610)启动开始氨燃料喷射工作的方法，具体包括：

固定式喷射装置(1610)保持当前位置，并等待接收燃煤锅炉DCS系统(1609)发出的请求任务；

当固定式喷射装置(1610)启动条件满足，即管道吹扫气体压力满足要求、氨燃料处于正常运行状态、冷却风温度、压力、流量正常、系统阀门状态处于初始位置、氨燃料主管道开关已开启、氨燃料主管道压力满足要求、氨燃料检漏仪运行正常、喷射装置本体温度正常，喷射装置开始工作；

管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

当吹扫时间到时，管路吹扫完成；如果吹扫失败，固定式喷射装置(1610)报警时，固定式喷射装置(1610)停止工作并复位；

开启氨燃料球阀(7-3)、氨燃料气动调节阀(7-4)，固定式喷射装置(1610)投入工作，如果开启阀门故障，固定式喷射装置(1610)停止工作并复位；

氨燃料气动调节阀(7-4)根据NOx燃料分析仪检测到NOx值的大小并自动调节氨燃料气动调节阀(7-4)的开度，固定式喷射装置(1610)正常投运，如NOx值异常，固定式喷射装置(1610)停止工作并复位；

当系统发出停止指令，或手动停止信号发出，固定式喷射装置(1610)接收停止工作指令；

关闭氨燃料球阀(7-3)、氨燃料气动调节阀(7-4)，固定式喷射装置(1610)停止；

管路开始吹扫，涉及管路吹扫的相关阀门开启，开始对管道进行吹扫；

当固定式喷射装置(1610)接收吹扫失败、开启阀门故障、氨燃烧检漏仪报警、NOx值异常、系统异常信号、手动停止信号时，喷射系统报警；

喷射系统发出信号，固定式喷射装置(1610)停止工作并复位。