CN204215253U - 一种烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及大型燃煤电厂的锅炉燃烧技术和设备，具体的是一种可以进行烟气在线多点采集分析和预测锅炉燃烧优化控制系统。通过在锅炉外壁上设置锅炉烟气采集反吹单元，将锅炉内的烟气样本进行采集，并输送到锅炉外连接的预测分析单元中，可对锅炉燃烧情况进行实时分析和预测。由于对锅炉采用了三层式多角度的采集结构，从而对锅炉内的参数采数据能够平均且精准，从而为下一步优化锅炉燃烧方案提供有力参照数据。

Description

一种烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统

技术领域

本实用新型涉及大型燃煤电厂的锅炉燃烧技术和设备，具体的是一种可以进行烟气在线多点采集分析和预测锅炉燃烧优化控制系统。

背景技术

当前，我国电力行业正在由计划经济体制逐步向市场经济体制过渡，发电企业一方面面临厂网分开、竞价上网的电力市场竞争，另一方面由于能源紧张导致煤价上涨，进一步加大了发电企业的生产成本。因此发电企业迫切要求挖掘机组运行的潜力，提高机组运行效率，降低生产成本，提高企业竞争能力。同时，随着国家对电站氮氧化物排放的限制，如何有效降低氮氧化物排放的技术也是电厂当前关注的热点。由于锅炉燃烧优化技术能够有效提高机组运行效率，降低发电成本，并能够降低锅炉氮氧化物排放，因此得到发电企业的普遍关注。

对我国的大部分火力发电厂而言，由于煤种变化大，燃用煤质普遍较差，再加之锅炉实际运行中，设备改造、变负荷运行、热力实验间隔时间长等原因，存在锅炉燃烧达不到最佳的现象，因此迫切需要通过优化运行，在一定范围内提高机组安全性、经济性和环保性能。

发明内容

本实用新型是针对背景技术中所述的大型火力发电站锅炉燃烧技术和设备存在的问题，提出的一种烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统。通过本实用新型设备装置可在线检测锅炉燃烧的重要参数，包括：负荷、煤质、一次风量、二次风量、烟气、氧量、排烟温度、烟气排放物等，然后运用现代仿真技术，结合燃烧学、流体力学、热力学、传热传质学等多学科领域知识，建立真实锅炉物理仿真模型，结合锅炉燃烧运行的历史数据，建立锅炉运行工况，利用预测控制等技术对控制设定值进行优化，提出一种全新优化控制模式，提供一个对锅炉多目标性能优化的实时在线分析系统，给出锅炉运行中燃烧系统的优化空间和最具优化潜力的参数，从而达到提高锅炉机组经济性、安全性和环保性能的目的。

具体的技术方案如下：

一种烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，包括了4个采样反吹单元、4个分析预处理控制单元和锅炉；

所述的采样反吹单元包括3个锅炉烟气采样器和3根采样加热管线；

所述4个采样反吹单元分别通过法兰安装固定于锅炉前、后、左、右的炉膛外壁，使得前、后对称，左、右对称，并且每个采样反吹单元中的3个锅炉烟气采样器在纵向上，呈直线对齐分布，互相间距离相等，形成采样器组；

所述分析预处理单元包括预处理控制器、分析控制柜和分析仪表；每组锅炉烟气采样器组均通过采样加热管线连接到分析预处理控制单元中的预处理控制器；分析仪表和预处理控制组件采用螺纹方式固定安装于分析控制柜内。

所述锅炉烟气采样器通过法兰连接固定于锅炉炉膛外壁，从锅炉水冷壁鳍片处开孔采集锅炉原烟气，而分析仪表和预处理控制组件固定安装于分析控制柜内的机架上。

所述分析控制柜为边长为1.5m的立方体结构，且设有单扇开关门和排风扇。

所述采样加热管线外层包括有管道或线缆套壳。

有益效果：

1.本实用新型提出的烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，能够应对国内大型火力发电锅炉设备燃料质量多变的情况，完成多角度对锅炉内煤炭燃烧参数，如：煤质、一次风量、二次风量、烟气、氧量、排烟温度、烟气排放物等参数的搜集，精准测量锅炉燃烧飞灰含碳数据，为下一步的锅炉优化配置方案提供有力的数据依据。

2.本实用新型提出的烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，通过设立四个单独的四组采集单元，使得连接加热管线距离缩短，锅炉系统整体反映速度获得大幅提高，并且每个采集单元可进行单独维护，降低了维护成本和难度。

3.本实用新型提出的烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，采用加热管线作为连接媒介，能够降低样本水分和灰尘含量，有效提高采集样本的质量和速度，避免加热不均匀和冷温段出现导致的管路堵塞情况，并且加热管线重量轻、弯曲半径小、安装灵活。

4.基于本实用新型提出的烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，可基于采集到的参数，进行多目标锅炉运行优化控制，以及用于锅炉机组负荷大范围快速变化中的燃烧优化实现算法。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本实用新型进行进一步描述。

如图1所述的一种烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，包括4个采样反吹单元11、12、13、14；4个分析预处理控制单元21、22、23、24和锅炉30。

所述的采样反吹单元包括了3个锅炉烟气采样器、3根采样加热管线，例如：所述的采样反吹单元11包括了3个锅炉烟气采样器111、3根采样加热管线112。

所述分析预处理单元包括预处理控制器、分析控制柜和分析仪表。

在安装采样反吹单元时，按图1所示的，将所述锅炉从纵向划分为平均的上、中、下三层，每层选取4个互相距离平均的采样点，共计12个采样点用于安装锅炉烟气采样器，而纵向最接近的3个锅炉烟气采样器为一组，形成锅炉烟气采样器组。

所述锅炉烟气采样器组通过法兰连接固定于锅炉30的炉膛外壁，从锅炉的水冷壁鳍片处开孔采集锅炉原烟气，而分析仪表和预处理控制组件固定安装于分析控制柜内的机架上。

所述分析控制柜为边长1.5m的立方体结构，且设有单扇开关门和排风扇，能够方便仪器设备的安装固定和通风防尘。

在采样加热管线外层包括有管道或线缆套壳能够有效支撑加热管线，并对提升采集稳定性有一定帮助。在上述的实施方案中，所述锅炉30采用的是型号为YGL-立式燃煤锅炉。烟气采样器为型号6888直插式分析仪。预处理控制器为型号为3051TG1F2B21AS1E5Q4M5的PLC。

通过科学测试实验，采用本方案进行锅炉燃烧参数采集，单个测点的采集时间≤1min，整个锅炉炉膛12个点烟气采样预处理分析完成时间≤15min，整个锅炉系统加热管线距离短，反应速度快，独立单元维护方便。

Claims (5)

1.一种烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，包括了4个采样反吹单元、4个分析预处理控制单元和锅炉；

所述的采样反吹单元包括3个锅炉烟气采样器和3根采样加热管线；

所述4个采样反吹单元分别通过法兰安装固定于锅炉前、后、左、右的炉膛外壁，使得前、后对称，左、右对称，并且每个采样反吹单元中的3个锅炉烟气采样器在纵向上，呈直线对齐分布，互相间距离相等，形成采样器组；

所述分析预处理单元包括预处理控制器、分析控制柜和分析仪表；每组锅炉烟气采样器组均通过3根采样加热管线连接到1个分析预处理控制单元中的预处理控制器；分析仪表和预处理控制组件采用螺纹方式固定安装于分析控制柜内。

2.如权利要求1所述的烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，其特征在于所述锅炉水冷壁鳍片处开有采集孔，使得烟气采样器组能从锅炉采集锅炉原烟气。

3.如权利要求1所述的烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，其特征在于所述分析控制柜为边长为1.5m的立方体结构。

4.如权利要求1所述的烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，其特征在于所述采样加热管线外层包括有管道或线缆套壳。

5.如权利要求3所述的烟气在线多点采集分析预测锅炉燃烧优化控制系统，其特征在于所述分析控制柜设有单扇开关门和排风扇。