| 标题 | 锅炉燃烧风粉在线监测与燃烧运行优化的分析 |
| 范文 | 摘 要：煤粉锅炉能够均衡各种类型的燃烧器出力、对烧燃器喷口处的煤粉浓度、出口速度等进行合理配置，对锅炉安全稳定的运行起到十分重要的促进作用。煤粉锅炉利用风粉在线监测系统对炉膛四角的风粉进行调平处理，保障负荷的平均分配，防止出现堵管、断粉等现象，提高了锅炉效率，达到了燃烧优化的目的。本文将对锅炉风粉在线监测系统进行分析，并对燃烧运行优化措施加以阐述。 关键词：锅炉；风粉；在线监测；燃烧优化 燃煤锅炉燃烧与一次风的风速、煤粉浓度等具有较大关联，并且存在较强的稳定性、可靠性。工作人员按照给粉机转动的速度以及一次风的静压登记等便能够对相关参数进行调整。但是，大部分工作人员在操作中单纯的按照个人经验对风粉浓度进行调整，以此来控制燃烧，很容易产生炉内煤粉浓度不均匀等问题，因此需要利用风粉在线监测的方式，对燃烧运行进行优化处理。 1 设备问题 在A发电厂中所使用的设备类型为单汽包自然循环锅炉IT型，仓储式制粉系统具有热风送粉、固态除渣作用，并且全悬吊式，主要参数为：初始主汽蒸发量为670t/h，再热汽蒸发量为588t/h，压力在15.4MPa左右，给水温度大约为245℃。由于燃煤锅炉中的风粉浓度与一次、二次风大小之间的联系较大，能够關系到锅炉的燃烧效率，因此在对其进行在线监测之前，在锅炉的四角中常常存在配风不均问题，导致风煤比例失调，致使锅炉爆管、燃烧器变形等事故发生。究其原因，主要是由于缺乏安全可靠的监测系统，能够对风量、煤粉浓度等参数进行实时监测。 2 锅炉风粉在线监测系统分析 2.1 系统构成 在A发电厂中，锅炉风粉在线监测系统包括故障诊断系统、优化燃烧系统等，主要的构成要素为数据采集器、传感器、计算机、工业控制系统等。由温度传感器与风速传感器的数值传输到I/O卡件，然后经过DPU处理以后，通过DCS显示出来。 2.2 参数测量 在系统中各项参数的测量方面，主要包括一次风温度、煤粉温度、风粉混合温度以及一次风速度，参数测量方式分别为：对于一次风温度的测量采用空预器出口温度；煤粉的温度为粉仓内部煤粉温度；风粉混合温度为任意粉管混合器中经过混合处理后的温度；一次风速，在使用混合器之前对一次风速进行测量。[1] 2.3 煤粉浓度测量 在对煤粉浓度进行测量时，按照能量平衡原理，对一次风温度、风粉混合后的温度、煤粉温度等参数进行测量，以此来明确一次风管内部的煤粉浓度，具体的表达公式为： 式中，μ代表的是一次风管中的煤粉浓度，计算方式为煤粉的重量与风力的比值；c1与c2代表的是空气混合之前的比热，c3与c4代表的是空气混合之后的比热；t1代表的是一次风热温度；t2代表的是煤粉温度；t3代表的是风粉混合以后的温度；μ1代表的是一次风管中的内部损失。 3 风粉在线监测系统在锅炉燃烧优化中的应用 在锅炉的优化燃烧过程中，煤粉与空气之间的合理配比属于根本保障，而对锅炉燃烧影响最大的因素为煤粉气流出口的均匀性，应保障所有燃烧器都能够按照相应的比例向炉内运送空气和煤粉时，才能够获得最佳的燃烧工况。反之，如若煤粉与空气之间的比例相差较为悬殊，则喷燃器在运行的过程中，即便锅炉中剩余空气数量符合固定标准，但是也将在一定程度上产生不良结果。因此，需要将在线监测系统应用其中，对一次风的温度与速度进行反应，并且实施监测燃烧器中出口的速度、四角配风均匀性等参数，使故障问题的发生几率得到显著降低，实现对锅炉燃烧的优化处理。 3.1 燃烧器出口速度优化 在锅炉负荷降低的过程中，炉内的燃煤数量较少，使燃烧过程中产生的总体风量也随之降低，进而使一次、二次风的速度大幅降低。当炉膛中温度下降时，炉内的稳定性也会受到一定的影响，这时四角煤粉气流一旦相互配合不当，则会产生火苗不稳问题。对此，可以采用风粉监测系统，适当的降低燃烧器出口的风速，使一次风的燃烧提前，并且增加炉内切圆的直径大小，进而提升燃烧稳定性。 3.2 控制燃烧量 主蒸汽压力调节器中能够对压力设定与测量之间的数值大小进行测定，进而将热量信号输出，使热量信号向着给煤量数值转变。对于一次风在线监测系统来说，煤粉浓度与设定值之间的差距可以看作为给粉调节输入，能够对每个给粉机转动速度进行控制，进而按照实际负荷对一次风管中的煤粉浓度进行衡量，保障进入炉内的煤粉数量得到合理控制。此种控制方式对于进入炉膛中的煤粉量来说具有十分有效的控制作用，因此可以避免燃烧量不足或者过多对锅炉稳定性产生的不良影响，还能够保障汽压的稳定。[2] 3.3 一次风在线监测 对一次风进行在线监测能够保障燃烧器的出口流速与煤粉浓度，进而实现燃烧优化的目标。风粉在线监测主要是对不同类型风管在炉膛中的煤粉浓度进行监测。由于气体与固体之间较为复杂，因此对一次风与煤粉浓度进行测量的难度较大。对此，本文在压差法的基础上，以炉膛负压作为单回路系统，将被调量作为炉膛负压，在炉膛中火苗跳动激烈的情况下，对送风量进行调解，从控制信号中引入前馈信号，经过补偿器进行引风调节，使送风量发生改变的过程中，引风量也随之发生变化，从而使两种风量之间产生比例上的变化，进而对炉膛中负压的稳定性进行有力的保障，使一次风得到有效的监测。 4 结论 综上所述，在利用锅炉风粉在线监测系统进行燃烧优化的过程中，首先要对一次风管中的煤粉进行实时测量，并且与实际情况相结合，保障二次风量、引风量数值的合理性，使锅炉能够在合理的空气系数下燃烧。一旦锅炉出现负荷变动情况时，应对炉膛内部的负压进行及时维护，这样做不但能够提升燃烧经济性，还能够为锅炉的安全稳定运行提供切实保障。 参考文献： [1]周乃君.基于风粉监测的煤粉锅炉燃烧工况动态仿真与操作优化专家系统研究[D].中南大学，2016. [2]王锋，茹爱忠.用风粉在线监测实现锅炉燃烧优化的闭环控制[J].甘肃电力技术，2015（3）：21-23. 作者简介：王巨龙（1988-），男，满族，辽宁丹东人，热能与动力工程助理工程师。 |
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