CN208873053U - 一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，该系统包括：实时数据采集模块：包括来煤实时信息采集机构(1)和燃煤烟气排放信息监测机构(2)；数据录入模块：包括手动录入来煤基础数据的数据录入器(3)；煤质分析模块：包括用于分析来煤煤质的煤质分析机构(4)；服务器(5)：根据来煤实时信息、燃煤烟气排放信息、来煤基础数据和来煤煤质进行配煤掺烧优化配比以及燃煤锅炉运行状态优化；控制器(6)：根据配煤掺烧优化配比以及燃煤锅炉运行状态优化结果控制燃煤锅炉中各组件工作。与现有技术相比，本实用新型可靠实现配煤掺烧优化和燃煤锅炉运行状态优化，降低供电煤耗，减少了同样发电量下的燃煤量。

Description

一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统

技术领域

本实用新型涉及火力发电技术领域，尤其是涉及一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统。

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，发电企业一方面要面临竞价上网的电力市场竞争；另一方面由于火力发电厂燃用的原煤种类所对应的采购和运输成本不同，若长期燃用设计煤种将会使得发电企业的生产成本进一步提高。在这种情况下，国内许多燃煤电厂都采用了在基准煤种的情况下，掺烧其它煤种进行优化燃烧从而降低生产成本的运行方式，但在机组实际运行过程中往往出现由于锅炉入炉煤特性变化的不明确，如缺乏相应的配煤技术和煤质在线监测技术的指导，无法做到根据燃煤成分的实际情况进行工况调整，致使产生炉内结焦、制粉系统爆破、受热面严重腐蚀、未燃烬碳升高和污染物排放增加等影响机组经济运行的情况发生，严重的甚至影响机组运行的安全性。

在众多动力煤降耗的技术手段中，配煤掺烧技术脱颖而出。所谓的配煤掺烧技术就是将不同的煤种根据电站对燃烧标准的要求，进行掺配调整，不仅能够提高混合煤的燃烧效率，而且燃烧的稳定性强，具有一定的安全性，所以配煤掺烧技术对电厂安全经济运行具有重大意义。主要体现在三个方面：第一，配煤掺烧可以将优质煤和劣质煤进行比例掺烧，能够充分利用煤炭资源，克服煤炭资源分配不均、存储量有限的困境，提高我国能源资源的利用率，减缓我国经济发展的能源供需矛盾问题；第二，配煤掺烧技术给电厂更多的选择空间，电厂不会再受到单一煤种约束，同时还增强了煤种的燃烧率；第三，配煤掺烧技术降低电站能源采购成本，提供电站的经济发展，才能使电厂适应电力市场竞争，并在竞争中不断发展。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，该系统包括：

实时数据采集模块：包括来煤实时信息采集机构和燃煤烟气排放信息监测机构；

数据录入模块：包括手动录入来煤基础数据的数据录入器；

煤质分析模块：包括用于分析来煤煤质的煤质分析机构；

服务器：根据来煤实时信息、燃煤烟气排放信息、来煤基础数据和来煤煤质进行配煤掺烧优化配比以及燃煤锅炉运行状态优化；

控制器：根据配煤掺烧优化配比以及燃煤锅炉运行状态优化结果控制燃煤锅炉中各组件工作。

所述的来煤实时信息采集机构包括用于称量来煤煤量的称量器、用于获取来煤所在煤场位置信息的定位器、用于获取来煤所在煤场温度信息的温度传感器，所述的称量器、定位器和温度传感器均通过无线通信模块通信连接所述的服务器。

所述的燃煤烟气排放信息监测机构包括用于分析排放气体组分浓度的烟气分析仪。

所述的数据录入器包括PC机、手持式智能录入终端，所述的数据录入器均连接至所述的服务器。

所述的煤质分析机构为激光诱导击穿光谱学煤质快速分析仪，所述的激光诱导击穿光谱学煤质快速分析仪包括用于获取检测样品的煤粉给料组件、利用激光诱导击穿光谱学技术检测煤质的光机一体化测量组件以及数据分析控制器，所述的数据分析控制器分别连接煤粉给料组件和光机一体化测量组件。

所述的煤粉给料组件包括用于搅拌煤粉的搅拌器、用于盛放煤粉的给粉平台、用于将给粉平台上的煤粉铺平压实的压辊、用于收集给粉平台上的煤粉的刮片以及样品收集器，所述的给粉平台水平设置在搅拌器出料后下方，所述的压辊和刮片设置在给粉平台上方两侧，所述的压辊和刮片均连接有电机，所述的样品收集器设置在给粉平台出料口。

光机一体化测量组件包括用于激光诱导击穿检测样品产生等离子体的激光器和用于收集等离子体发射出的光谱信号并进行光电转换的收光与光电转换器，所述的激光器、收光与光电转换器均连接至数据分析控制器，所述的数据分析控制器包括PC机。

所述的控制器包括PC机。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型通过来煤实时信息以及燃煤烟气排放信息的实时采集，并结合来煤基础数据和来煤煤质实现了配煤掺烧的优化，同时对燃煤锅炉运行状态进行优化控制，降低供电煤耗，减少了同样发电量下的燃煤量，因而也间接地减少了电厂的总体排放水平，减少了发电对环境污染的副作用，具有很好的社会效益；

(2)本实用新型实时数据采集模块采用采集传感器分布式布置的方式，并利用无线传输技术实现数据的整合采集，完成实时数据的准确可靠采集，为后续配煤掺烧优化和锅炉运行状态优化提供良好的数据基础，保证了系统的可靠运行；

(3)本实用新型煤质分析机构利用激光诱导击穿光谱学技术实现煤质的可靠分析，以备每次配煤计算和查询使用，保证配煤计算时采用的煤质数据都是对应煤种的准确数据，进一步保证了煤掺烧优化的可靠准确性。

附图说明

图1为本实用新型适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统的结构框图。

图中，1为来煤实时信息采集机构，2为燃煤烟气排放信息监测机构，3为数据录入器，4为煤质分析机构，5为服务器，6为控制器，7为燃煤锅炉组件，8为其他接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本实用新型并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本实用新型并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1所示，一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，该系统包括：

实时数据采集模块：包括来煤实时信息采集机构1和燃煤烟气排放信息监测机构2；

数据录入模块：包括手动录入来煤基础数据的数据录入器3；

煤质分析模块：包括用于分析来煤煤质的煤质分析机构4；

服务器5：根据来煤实时信息、燃煤烟气排放信息、来煤基础数据和来煤煤质进行配煤掺烧优化配比以及燃煤锅炉运行状态优化；

控制器6：根据配煤掺烧优化配比以及燃煤锅炉运行状态优化结果控制燃煤锅炉中各组件工作，本实施例中控制器6采用PC机，燃煤锅炉组件7包括二次风挡板、SOFA风挡板、燃料风挡板、各磨煤机、炉膛和风箱、燃烧器、SCR等，控制器6对各二次风挡板的开度、SOFA风挡板的开度、燃料风挡板的开度、各磨煤机的给煤量、炉膛和风箱的差压、SOFA风的摆角、燃烧器的摆角、SCR进口氧量和热一次风风压等进行实时的调整，实现了配煤掺烧工作的精确控制，保证配煤综合成本达到最小。

来煤实时信息采集机构1包括用于称量来煤煤量的称量器、用于获取来煤所在煤场位置信息的定位器、用于获取来煤所在煤场温度信息的温度传感器，称量器、定位器和温度传感器均通过无线通信模块通信连接服务器5。其中称量器包括煤场的汽车衡、轨道衡和皮带秤。另外还对来煤煤样进行采集，具体地，在煤场通过皮带采样机进行采样。

燃煤烟气排放信息监测机构2包括用于分析排放气体组分浓度的烟气分析仪，本实施例中采用德国ROSEMOUNT公司生产的MLT1型烟气分析仪分析排放气体组分浓度，其中CO2、CO和NO的浓度采用非扩散红外法，O2浓度采用顺磁原理，SO2浓度采用紫外法。

数据录入器3包括PC机、手持式智能录入终端，数据录入器3均连接至服务器5，数据录入器3录入的来煤基础数据包括结渣数据、来煤基础特性数据(如煤种、成本数据等)。

煤质分析机构4为激光诱导击穿光谱学煤质快速分析仪，激光诱导击穿光谱学煤质快速分析仪包括用于获取检测样品的煤粉给料组件、利用激光诱导击穿光谱学技术检测煤质的光机一体化测量组件以及数据分析控制器，数据分析控制器分别连接煤粉给料组件和光机一体化测量组件。煤粉给料组件包括用于搅拌煤粉的搅拌器、用于盛放煤粉的给粉平台、用于将给粉平台上的煤粉铺平压实的压辊、用于收集给粉平台上的煤粉的刮片以及样品收集器，给粉平台水平设置在搅拌器出料后下方，压辊和刮片设置在给粉平台上方两侧，压辊和刮片均连接有电机，样品收集器设置在给粉平台出料口。光机一体化测量组件包括用于激光诱导击穿检测样品产生等离子体的激光器和用于收集等离子体发射出的光谱信号并进行光电转换的收光与光电转换器，激光器、收光与光电转换器均连接至数据分析控制器，数据分析控制器包括PC机。搅拌器对煤粉进行进一步的混合处理，并通过旋转实现出粉；给粉平台的两侧分别布置有压辊和刮片，煤粉下落至给粉平台后，首先经过压辊并被处理至厚度均匀的平铺状态，随后刮片将煤粉刮落至样品收集器，富集形成颗粒流后进入测量室，进而在测量室中通过光机一体化测量组件进行煤质检测。光机一体化测量组件中的激光器采用法国QUANTEL紧凑型脉冲Nd：YAG激光器，1574nm，脉冲持续时间约7ns；光纤光谱仪采用美国USB2000+微型光纤光谱仪，光谱范围200-1100nm，满足LIBS煤质快速分析的光谱范围。

数据分析控制器中设置数据采集软件和数据分析软件。数据采集软件包括光谱仪软件和工业相机成像软件，光谱仪软件对光谱仪传输来的信号进行处理、识别并储存，而工业相机成像软件则记录激发时等离子体的图像；数据分析软件对光谱信号进行分析，分析光谱中包含的特征元素及特征峰面积等信息，进一步分析煤质成分含量及工业分析数据。

本实施例系统中的服务器5选用DELL公司的DELL Power Edge 2950。此服务器5采用了2U机架式结构，比塔式结构的服务器5占用的托管空间要小，标配1颗主流的Xeon 5130双核处理器，核心频率2.00GHz，前端总线1333MHz，双核共享1×4M二级缓存，最大支持2颗CPU，并支持四核处理器。

另外，该系统服务器5还连接至其他接口8，其他接口8可以通过网络连接计算机，全场所有在网络上的计算机，只要下载安装客户端运行程序和安装浏览器后经过授权都能调用本系统进行配比计算，远程数据查询、图表输出和打印等功能。

本实用新型燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统的成功开发并投入运行，预计供电煤耗同比下降约1克/千瓦时，按一台机组年发电量12亿度计算，一年可节约标煤1200吨，以每吨标煤800元计算，一年可节约人民币96万元。该优化系统可广泛地推广应用到各种等级的火电发电机组上。

上述实施方式仅为例举，不表示对本实用新型范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本实用新型技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (8)

1.一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，其特征在于，该系统包括：

实时数据采集模块：包括来煤实时信息采集机构(1)和燃煤烟气排放信息监测机构(2)；

数据录入模块：包括手动录入来煤基础数据的数据录入器(3)；

煤质分析模块：包括用于分析来煤煤质的煤质分析机构(4)；

服务器(5)：根据来煤实时信息、燃煤烟气排放信息、来煤基础数据和来煤煤质进行配煤掺烧优化配比以及燃煤锅炉运行状态优化；

控制器(6)：根据配煤掺烧优化配比以及燃煤锅炉运行状态优化结果控制燃煤锅炉中各组件工作。

2.根据权利要求1所述的一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，其特征在于，所述的来煤实时信息采集机构(1)包括用于称量来煤煤量的称量器、用于获取来煤所在煤场位置信息的定位器、用于获取来煤所在煤场温度信息的温度传感器，所述的称量器、定位器和温度传感器均通过无线通信模块通信连接所述的服务器(5)。

3.根据权利要求1所述的一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，其特征在于，所述的燃煤烟气排放信息监测机构(2)包括用于分析排放气体组分浓度的烟气分析仪。

4.根据权利要求1所述的一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，其特征在于，所述的数据录入器(3)包括PC机、手持式智能录入终端，所述的数据录入器(3)均连接至所述的服务器(5)。

5.根据权利要求1所述的一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，其特征在于，所述的煤质分析机构(4)为激光诱导击穿光谱学煤质快速分析仪，所述的激光诱导击穿光谱学煤质快速分析仪包括用于获取检测样品的煤粉给料组件、利用激光诱导击穿光谱学技术检测煤质的光机一体化测量组件以及数据分析控制器，所述的数据分析控制器分别连接煤粉给料组件和光机一体化测量组件。

6.根据权利要求5所述的一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，其特征在于，所述的煤粉给料组件包括用于搅拌煤粉的搅拌器、用于盛放煤粉的给粉平台、用于将给粉平台上的煤粉铺平压实的压辊、用于收集给粉平台上的煤粉的刮片以及样品收集器，所述的给粉平台水平设置在搅拌器出料后下方，所述的压辊和刮片设置在给粉平台上方两侧，所述的压辊和刮片均连接有电机，所述的样品收集器设置在给粉平台出料口。

7.根据权利要求5所述的一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，其特征在于，光机一体化测量组件包括用于激光诱导击穿检测样品产生等离子体的激光器和用于收集等离子体发射出的光谱信号并进行光电转换的收光与光电转换器，所述的激光器、收光与光电转换器均连接至数据分析控制器，所述的数据分析控制器包括PC机。

8.根据权利要求1所述的一种适应煤种变化的燃煤电厂配煤掺烧优化控制系统，其特征在于，所述的控制器(6)包括PC机。