煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置及二次風(fēng)配風(fēng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置及調(diào)整方法，配風(fēng)裝置包括風(fēng)源、多根送風(fēng)管、二次風(fēng)測量裝置、煤粉濃度和流速測量裝置以及PLC控制器。每根送風(fēng)管連接風(fēng)源和一個對應(yīng)的燃燒器，均設(shè)有一個二次風(fēng)調(diào)節(jié)門；PLC控制器根據(jù)每個煤粉管內(nèi)的煤粉含量、空氣含量以及每個送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)量計算出每個燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)，調(diào)整二次風(fēng)調(diào)節(jié)門使各燃燒器之間的空燃比偏差小于±10%或達到最佳值。本發(fā)明，因為PLC控制器可依據(jù)每個燃燒器的空燃比或過量空氣系數(shù)實際測量結(jié)果對二次風(fēng)門的開度進行調(diào)整，增加或減小每根送風(fēng)管的送風(fēng)量，從而優(yōu)化每個燃燒器的空燃比或過量空氣系數(shù)，實現(xiàn)最佳的燃燒效果，提升煤粉鍋爐的安全性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。
【專利說明】煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置及二次風(fēng)配風(fēng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃煤發(fā)熱，具體涉及煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置及二次風(fēng)配風(fēng)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]煤粉鍋爐是以煤粉為燃料的鍋爐設(shè)備，該鍋爐設(shè)備的通常都配有幾十只煤粉燃燒器，并配有一、二次風(fēng)配風(fēng)裝置，其中，一次風(fēng)的主要作用是輸送煤粉到爐膛并保證揮發(fā)分的著火燃燒。二次風(fēng)的作用補充燃燒所需空氣量，保證燃料燃燒完全。煤粉由一次風(fēng)輸送經(jīng)燃燒器進入爐膛，二次風(fēng)通過燃燒器的二次風(fēng)環(huán)形風(fēng)道或相鄰于燃燒器噴口的二次風(fēng)口引入爐膛，燃料在懸浮狀態(tài)下燃燒，因此具有燃燒迅速、完全、容量大、效率高、適應(yīng)煤種廣，便于控制調(diào)節(jié)等優(yōu)點。
[0003]煤粉鍋爐中，由于煤粉在爐膛內(nèi)停留的時間很短，僅有I?2秒的時間，在這樣短的時間內(nèi)要保證煤粉在爐內(nèi)燃盡，必須合理調(diào)整一、二次風(fēng)的配比，以創(chuàng)造良好的燃燒條件，保證鍋爐可靠地安全經(jīng)濟運行。
[0004]現(xiàn)有的煤粉鍋爐，二次風(fēng)一般都采用一個大風(fēng)箱向一組燃燒器提供二次風(fēng)，總風(fēng)量按照鍋爐尾部煙氣中的氧量濃度為控制依據(jù)，沒有涉及煤粉管內(nèi)一次風(fēng)中煤粉及空氣含量的變化。眾所周知，當(dāng)煤粉鍋爐啟動、增減負(fù)荷或者煤種變化時，燃燒器之間的煤粉分配偏差會發(fā)生改變，這樣就需要根據(jù)每個燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)調(diào)整相應(yīng)的二次風(fēng)配風(fēng)量，以實現(xiàn)最佳的燃燒效果。然而，現(xiàn)有的煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)系統(tǒng)無法依據(jù)每個燃燒器的空燃比或過量空氣系數(shù)進行精確燃燒調(diào)整，因此煤粉燃燒的效率較低，進而影響煤粉鍋爐的安全性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決傳統(tǒng)的煤粉鍋爐無法依據(jù)每個燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)進行燃燒調(diào)整，難以實現(xiàn)最佳的燃燒效果，進而影響鍋爐的安全性、經(jīng)濟性和環(huán)保性的問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置，包括風(fēng)源、多根送風(fēng)管、二次風(fēng)測量裝置、煤粉濃度、流速測量裝置和PLC控制器。每根送風(fēng)管一端連接風(fēng)源，另一端連接一個對應(yīng)的燃燒器，每根所述送風(fēng)管上均設(shè)有一個二次風(fēng)調(diào)節(jié)門，用于調(diào)節(jié)所述送風(fēng)管的送氣量的大??；煤粉濃度、流速測量裝置用于測量煤粉管中煤粉的濃度和流速；二次風(fēng)測量裝置用于測量每根所述送風(fēng)管的二次風(fēng)流速；PLC控制器根據(jù)每個燃燒器煤粉管內(nèi)的煤粉含量、空氣含量以及對應(yīng)送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)量得到每個燃燒器的空燃比或過量空氣系數(shù)，通過控制所述二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度，增加或減小每根送風(fēng)管的送風(fēng)量，使每組燃燒器之間的空燃比偏差小于±10% ;根據(jù)鍋爐尾部煙道內(nèi)的氧量、一氧化碳含量、飛灰含碳量調(diào)整二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度，使每個燃燒器的空燃比達到最佳值；燃燒器煤粉管內(nèi)的煤粉含量和空氣含量通過煤粉的濃度和流速的測量值計算得出，二次風(fēng)量通過二次風(fēng)的流速得測量值計算得出。[0007]在上述方案中，還包括用于測量煤粉管中煤粉的濃度和流速的煤粉濃度、流速測量裝置，所述PLC控制器根據(jù)煤粉管內(nèi)煤粉的濃度和流速計算得出煤粉管內(nèi)的煤粉含量和
空氣含量。
[0008]在上述方案中，所述煤粉濃度、流速測量裝置包括煤粉濃度測量單元和煤粉流速測量單元，所述煤粉濃度測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器，所述煤粉流速測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管內(nèi)的上游流速傳感器和下游流速傳感器。
[0009]在上述方案中，所述風(fēng)源為風(fēng)箱或鼓風(fēng)機。
[0010]在上述方案中，所述二次風(fēng)調(diào)節(jié)門包括調(diào)節(jié)擋板，所述調(diào)節(jié)擋板設(shè)置于所述送風(fēng)管內(nèi)，所述PLC控制器通過控制所述調(diào)節(jié)擋板的旋轉(zhuǎn)角度改變所述送風(fēng)管的流道面積，從而調(diào)節(jié)所述送風(fēng)管送風(fēng)量的大小。
[0011]本發(fā)明還提供了一種煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)方法，包括以下步驟:
[0012]檢測得到每個燃燒器煤粉輸送管內(nèi)一次風(fēng)中的煤粉含量和空氣含量；
[0013]根據(jù)煤粉管內(nèi)一次風(fēng)中的煤粉含量和空氣含量以及每個送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)量調(diào)整每根送風(fēng)管的送風(fēng)量，使每組燃燒器之間的空燃比或過量空氣系數(shù)偏差小于土 10%，使每個燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)達到最佳設(shè)定值。
[0014]在上述方案中，煤粉管內(nèi)一次風(fēng)中的煤粉含量和空氣含量通過煤粉輸送管中的煤粉濃度和煤粉流速計算得出，所述煤粉濃度通過煤粉濃度測量單元測得，所述煤粉濃度測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器；所述煤粉流速通過煤粉流速測量單元測得，所述煤粉流速測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管內(nèi)的上游流速傳感器和下游流速傳感器。
[0015]在上述方案中，每根所述送風(fēng)管內(nèi)設(shè)有二次風(fēng)調(diào)節(jié)門和二次風(fēng)測量裝置，所述二次風(fēng)調(diào)節(jié)風(fēng)門包括沿垂直于所述送風(fēng)管流道方向設(shè)置的若干個調(diào)節(jié)擋板，所述調(diào)節(jié)擋板設(shè)置于所述送風(fēng)管內(nèi)，通過控制所述調(diào)節(jié)擋板的轉(zhuǎn)動角度改變所述送風(fēng)管的流道面積，從而調(diào)節(jié)所述送風(fēng)管送風(fēng)量的大小。
[0016]本發(fā)明，因為在與每個燃燒器連接的送風(fēng)管內(nèi)均設(shè)有二次風(fēng)測量裝置和調(diào)節(jié)風(fēng)門，PLC控制器可調(diào)整二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度，通過增加或減小每根送風(fēng)管的送風(fēng)量對燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)進行調(diào)整，并以此為依據(jù)進行燃燒調(diào)整，實現(xiàn)最佳的燃燒效果，提升煤粉鍋爐的安全性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明中二次風(fēng)調(diào)節(jié)閥門的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作出詳細的說明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供的煤粉鍋爐的二次風(fēng)裝置，包括風(fēng)源1、多根送風(fēng)管2、PLC控制器和用于測量煤粉管內(nèi)一次風(fēng)中煤粉的濃度和流速的煤粉濃度、流速測量裝置以及設(shè)置在每根送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)測量裝置。[0021]風(fēng)源I可選用風(fēng)箱或鼓風(fēng)機。
[0022]每根送風(fēng)管2 —端連接風(fēng)源1，另一端連接一個燃燒器3，每根送風(fēng)管2上均設(shè)有一個二次風(fēng)調(diào)節(jié)門4，用于調(diào)節(jié)送風(fēng)管2內(nèi)的送風(fēng)量的大小。
[0023]二次風(fēng)測量裝置用于測量每根送風(fēng)管2的二次風(fēng)流速。
[0024]煤粉濃度、流速測量裝置設(shè)置于煤粉管5內(nèi)，用于測量煤粉管5內(nèi)的煤粉的濃度和流速。煤粉濃度、流速測量裝置包括煤粉濃度測量單元和煤粉流速測量單元。
[0025]PLC控制器，根據(jù)煤粉管內(nèi)一次風(fēng)中煤粉的濃度和流速計算得出煤粉管內(nèi)一次風(fēng)中的煤粉含量和空氣含量，根據(jù)送風(fēng)管內(nèi)二次風(fēng)的流速計算出二次風(fēng)量，根據(jù)每個燃燒器煤粉管內(nèi)的煤粉含量、空氣含量以及送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)量計算出每個燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)，通過控制二次風(fēng)調(diào)節(jié)門4的開度，以增加或減小每根送風(fēng)管2的送風(fēng)量，使每組燃燒器內(nèi)的空燃比偏差小于±10%，根據(jù)鍋爐尾部煙道內(nèi)的氧量、一氧化碳含量、飛灰含碳量調(diào)整二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度，使每個燃燒器的空燃比達到最佳值。
[0026]煤粉濃度測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管5內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器。煤粉濃度測量原理如下:煤粉濃度采用微波諧振測量原理，微波信號通過安裝在煤粉輸送管5內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器進行發(fā)射和接收。接收的微波信號的諧振頻率大小與煤粉輸送管內(nèi)的煤粉濃度成正比，煤粉濃度越高，諧振頻率越低。用空管的諧振頻率A減去輸送煤粉的煤粉輸送管的諧振頻率fE就可以計算出由煤粉濃度導(dǎo)致的諧振頻率變化量。這個變化量乘以頻率濃度因子k就是濃度(P ):
[0027]P = (f0- fE).k
[0028]式中:&為空管狀態(tài)時的微波諧振頻率；f ε為有煤粉負(fù)載時的微波諧振頻率；k為頻率濃度因子，根據(jù)每個磨煤機的原煤輸入量、各根煤粉輸送管內(nèi)的煤粉流速、煤粉濃度以及fo和進行標(biāo)定獲得。
[0029]標(biāo)定頻率濃度因子k的方法如下:
[0030](I)通過皮帶輸送機均勻向磨煤機供煤，并通過皮帶輸送機上的皮帶稱測量一段時間(如10分鐘)內(nèi)第i臺磨煤機的原煤輸入量Mi ；
[0031](2)測量該磨煤機每根煤粉輸送管的煤粉流速Vji和相應(yīng)的諧振頻率flp諧振頻率 Hji ；

m
[0032]根據(jù)公式:從:=2>^〃_><(/1〃-/2〃_)><幻計算得到1^值，Sji為煤粉輸送管的截


7=1面積。
[0033]煤粉流速測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管5內(nèi)的上游流速傳感器和下游流速傳感器。煤粉流速的測量采用交相關(guān)計算方法:煤粉在流動過程中將產(chǎn)生靜電信號，得到上游流速傳感器及下游流速傳感器接收到的靜電信號x(t)與Y(t)，把x(t)與Y(t)兩個信號進行交相關(guān)計算，得到兩個信號之間的時差Tm，然后用兩個傳感器之間的距離L除以這個時差Tm就可得到煤粉的流速。
[0034]如圖2所示，二次風(fēng)調(diào)節(jié)門4設(shè)置于送風(fēng)管2內(nèi)，用于調(diào)節(jié)送風(fēng)管2的送風(fēng)量的大小。二次風(fēng)調(diào)節(jié)門4包括沿垂直于送風(fēng)管流道方向設(shè)置的若干個調(diào)節(jié)擋板，PLC控制器通過控制調(diào)節(jié)擋板轉(zhuǎn)角改變送風(fēng)管的流道面積，從而調(diào)節(jié)送風(fēng)管2送風(fēng)量的大小。
[0035]PLC控制器根據(jù)每根煤粉管內(nèi)的煤粉濃度和流速以及每根送風(fēng)管內(nèi)測得的二次風(fēng)量計算出每個燃燒器內(nèi)的空燃比，通過控制二次風(fēng)調(diào)節(jié)門4來增加或減小每根送風(fēng)管2內(nèi)的送風(fēng)量，從而使各燃燒器3之間的空燃比偏差小于±10%，根據(jù)鍋爐尾部煙道內(nèi)的氧量、一氧化碳含量、飛灰含碳量調(diào)整二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度，使每個燃燒器的空燃比達到最佳值。
[0036]每個燃燒器3內(nèi)的二次風(fēng)量的計算過程如下:
[0037]每個燃燒器3內(nèi)空氣總量=每個燃燒器煤粉管5內(nèi)的一次風(fēng)量與密封風(fēng)量之和+每個燃燒器3內(nèi)的二次風(fēng)量；
[0038]每個燃燒器3煤粉管內(nèi)的一次風(fēng)量及密封風(fēng)量之和=(每個燃燒器煤粉輸送管5內(nèi)煤粉流速/ (每臺磨煤機6的每組煤粉輸送管5內(nèi)煤粉流速之和))X (每臺磨煤機6入口一次風(fēng)量與每臺磨煤機密封風(fēng)量之和);
[0039]每個燃燒器3內(nèi)的燃料量=每個煤粉管內(nèi)的煤粉質(zhì)量流量；
[0040]每個燃燒器3的空燃比=(每個燃燒器煤粉管5內(nèi)的一次風(fēng)量與密封風(fēng)量之和+每個燃燒器3內(nèi)的二次風(fēng)量)/每個煤粉管內(nèi)的煤粉質(zhì)量流量。
[0041]由上述各式導(dǎo)出:
[0042]每個送風(fēng)管2內(nèi)的二次風(fēng)量=每個燃燒器3內(nèi)的空燃比X每個燃燒器煤粉管內(nèi)煤粉質(zhì)量流量-(每個燃燒器煤粉輸送管5內(nèi)煤粉流速/ (每臺磨煤機6的每組煤粉輸送管5內(nèi)煤粉流速之和))X (每臺磨煤機6入口一次風(fēng)量與每臺磨煤機密封風(fēng)量之和)。
[0043]本發(fā)明，因為在與每個燃燒器3連接的送風(fēng)管2內(nèi)均設(shè)有二次風(fēng)調(diào)節(jié)門4，PLC控制器可根據(jù)各燃燒器之間的空燃比偏差值或每個燃燒器空燃比的最佳設(shè)定值控制二次風(fēng)調(diào)節(jié)門4的開度，通過增加或減小每根送風(fēng)管2的送風(fēng)量，以每個燃燒器3內(nèi)的空燃比為燃燒調(diào)整依據(jù)，實現(xiàn)最佳的燃燒效果，提升煤粉鍋爐的安全性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。
[0044]本發(fā)明還提供了一種煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)方法，包括以下步驟:
[0045]步驟1、檢測得到每個燃燒器煤粉輸送管內(nèi)的煤粉含量和空氣含量；
[0046]步驟2、根據(jù)煤粉管內(nèi)的煤粉含量和空氣含量以及送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)量調(diào)整每根送風(fēng)管的送風(fēng)量，使每組燃燒器之間的空燃比偏差小于土 10%，使每個燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)達到最佳設(shè)定值。
[0047]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置，其特征在于，包括: 風(fēng)源； 多根送風(fēng)管，每根所述送風(fēng)管一端連接風(fēng)源，另一端連接一個對應(yīng)的燃燒器，每根所述送風(fēng)管上均設(shè)有一個二次風(fēng)調(diào)節(jié)門，用于調(diào)節(jié)所述送風(fēng)管的送氣量的大?。? 煤粉濃度、流速測量裝置，用于測量燃燒器的煤粉管風(fēng)中的煤粉濃度和流速，并換算出煤粉含量和空氣含量； 二次風(fēng)測量裝置，用于測量每根所述送風(fēng)管的二次風(fēng)流速； PLC控制器，根據(jù)每個燃燒器煤粉管內(nèi)的煤粉含量、空氣含量以及對應(yīng)送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)量計算出每個燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)，通過控制所述二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度，增加或減小每根送風(fēng)管的送風(fēng)量，使每組燃燒器之間的空燃比偏差小于±10% ;根據(jù)鍋爐尾部煙道內(nèi)的氧量、一氧化碳含量、飛灰含碳量調(diào)整二次風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度，使每個燃燒器的空燃比達到最佳值；燃燒器煤粉管內(nèi)的煤粉含量和空氣含量通過煤粉的濃度和流速的測量值計算得出，送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)量通過二次風(fēng)流速計算得出。
2.如權(quán)利要求1所述的煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置，其特征在于，所述煤粉濃度、流速測量裝置包括煤粉濃度測量單元和煤粉流速測量單元，所述煤粉濃度測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器，所述煤粉流速測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管內(nèi)的上游流速傳感器和下游流速傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置，其特征在于，所述風(fēng)源為風(fēng)箱或鼓風(fēng)機。
4.如權(quán)利要求1所述的煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)裝置，其特征在于，所述二次風(fēng)調(diào)節(jié)門包括調(diào)節(jié)擋板，所述調(diào)節(jié)擋板設(shè)置于所述送風(fēng)管內(nèi)，所述PLC控制器通過控制所述調(diào)節(jié)擋板轉(zhuǎn)動的角度改變所述送風(fēng)口的流道面積，從而調(diào)節(jié)所述送風(fēng)管送風(fēng)量的大小。
5.煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)方法，其特征在于，包括以下步驟: 檢測得到每個燃燒器煤粉輸送管內(nèi)的煤粉含量和空氣含量； 根據(jù)煤粉管內(nèi)的煤粉含量和空氣含量以及送風(fēng)管內(nèi)的二次風(fēng)量調(diào)整每根送風(fēng)管的送風(fēng)量，使每組燃燒器之間的空燃比偏差小于±10%，使每個燃燒器內(nèi)的空燃比或過量空氣系數(shù)達到最佳設(shè)定值。
6.如權(quán)利要求5所述的煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)方法，其特征在于，煤粉管內(nèi)的煤粉含量和空氣含量通過煤粉輸送管中的煤粉濃度和煤粉流速計算得出，所述煤粉濃度通過煤粉濃度測量單元測得，所述煤粉濃度測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管內(nèi)的微波發(fā)射傳感器和微波接收傳感器；所述煤粉流速通過煤粉流速測量單元測得，所述煤粉流速測量單元包括沿煤粉流向前后依次設(shè)置于煤粉輸送管內(nèi)的上游流速傳感器和下游流速傳感器。
7.如權(quán)利要求5所述的煤粉鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)方法，其特征在于，每根所述送風(fēng)管內(nèi)設(shè)有二次風(fēng)調(diào)節(jié)門，所述二次風(fēng)調(diào)節(jié)門包括在所述垂直于送風(fēng)管流道方向的若干個調(diào)節(jié)擋板，通過控制所述調(diào)節(jié)擋板轉(zhuǎn)動的角度改變所述送風(fēng)管的流道面積，從而調(diào)節(jié)所述送風(fēng)管送風(fēng)量的大小。
【文檔編號】F23L9/00GK103807852SQ201410093109
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】程加?xùn)|, 李學(xué)顏, 樊泉桂 申請人:青島立宇科技開發(fā)有限公司