本發(fā)明涉及火力發(fā)電廠技術領域，尤其涉及一種火力發(fā)電廠煤粉管道堵塞預警方法。

背景技術：

火力發(fā)電廠通過磨煤機將原煤碾磨為煤粉，通過煤粉管道輸送到鍋爐爐膛進行燃燒，產(chǎn)生熱量將給水加熱到設計參數(shù)的蒸汽，蒸汽進入汽輪機，推動汽輪機轉動，帶動發(fā)電機轉動，產(chǎn)生電力。

煤粉管道堵塞是火電廠易發(fā)的事故之一。煤粉管道堵塞會對鍋爐燃燒帶來不利影響，對運行調(diào)整帶來較大困難。同時，如果煤粉管道堵塞發(fā)現(xiàn)不及時，煤粉在管道內(nèi)堆積后會發(fā)生自燃，燒損管道，引發(fā)火災事故，破壞現(xiàn)場設備，造成較大的損失。

目前火電廠沒有可靠的堵管監(jiān)測手段，雖然現(xiàn)有部分運行儀表能對堵管有相應反饋，但是與煤粉管道堵塞關聯(lián)性不強，同時現(xiàn)場設備的常見正常運行調(diào)整也會造成相關表計的指示變化和波動，運行人員無法分辨其中的正常變化和異常變化，也無法建立識別事故的預警指標?，F(xiàn)場煤粉管道堵塞經(jīng)常是發(fā)生一段時間并且發(fā)生嚴重后果時才被運行人員發(fā)現(xiàn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供一種火電廠煤粉管道堵塞預警方法，能夠?qū)γ刻字品巯到y(tǒng)產(chǎn)生獨立的阻力特性系數(shù)判定指標，避免誤發(fā)報警。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案：

步驟1，實時獲取磨煤機的第一磨煤機系統(tǒng)阻力、第一磨煤機風量和第一磨煤機煤量，根據(jù)所述第一磨煤機系統(tǒng)阻力、所述第一磨煤機風量和所述第一磨煤機煤量確定磨煤機在該狀態(tài)下的第一阻力特性系數(shù)；所述第一阻力特性系數(shù)正比于所述第一磨煤機系統(tǒng)阻力，且反比于所述第一磨煤機風量和所述第一磨煤機煤量的乘積；

步驟2，獲取磨煤機煤粉管道正常狀態(tài)下的第二阻力特性系數(shù)，以及磨煤機煤粉管道阻塞狀態(tài)下的第三阻力特性系數(shù)；所述第一阻力特性系數(shù)由所述磨煤機正常狀態(tài)下的磨煤機系統(tǒng)阻力、磨煤機風量和磨煤機煤量確定；所述第三阻力特性系數(shù)由所述磨煤機煤粉管道堵塞狀態(tài)下的磨煤機系統(tǒng)阻力、磨煤機風量和磨煤機煤量確定；

步驟3，根據(jù)所述第一阻力特性系數(shù)、所述第二阻力特性系數(shù)和所述第三阻力特性系數(shù)，確定所述磨煤機煤粉管道是否發(fā)生堵塞；

若所述第一阻力特性系數(shù)在所述第二阻力特性系數(shù)的安全裕量范圍內(nèi)，則所述磨煤機處于正常狀態(tài)；

若所述第一阻力特性系數(shù)在所述第三阻力特性系數(shù)的安全裕量范圍內(nèi)，則所述磨煤機處于煤粉管道阻塞狀態(tài)。

本發(fā)明技術方案相比現(xiàn)有技術的優(yōu)點為：

在煤粉管道堵塞故障發(fā)生的初期進行報警，指導運行人員及時處理故障，防止更大事故的發(fā)生；建立每套制粉系統(tǒng)獨立的阻力特性系數(shù)判定指標；根據(jù)系統(tǒng)設備狀況的變化，進行自主智能學習，產(chǎn)生自適應預警指標；綜合考慮運行調(diào)整帶來的正常參數(shù)變化，避免誤發(fā)報警；僅需要在電廠現(xiàn)有設備的基礎上就可以完成，沒有硬件投資要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種火電廠煤粉管道堵塞預警方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種火電廠煤粉管道正常情況和煤粉管道阻塞情況下采集到的數(shù)據(jù)對比示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

煤粉管道內(nèi)的煤粉依靠煤粉管道內(nèi)的一次風攜帶，送至燃燒器并進入爐膛燃燒。煤粉在管道內(nèi)由于重力作用將會自然沉積，當一次風攜帶能力小于煤粉沉積量時，就會發(fā)生煤粉管道堵塞。

一次風的攜帶能力主要受風量、風速的影響。煤粉自然沉積主要受煤粉量及煤粉比重的影響。當以下一個或者多個情況發(fā)生，制粉系統(tǒng)整體運行條件惡劣時，煤粉管道堵塞就可能發(fā)生。

(a)管道阻力增大、風速降低。

(b)水平管段較長、煤粉沉積情況較嚴重。

(c)煤粉顆粒較粗，比重較大。

一般磨煤機出口有4-5根煤粉管道，由于系統(tǒng)總是存在一定程度的不均勻性，煤粉管道堵塞首先發(fā)生在某一運行狀況相對較差的煤粉管道，堵塞后原來通過此管道的風量分流到其它管道，然后其它煤粉管道風速相對變大，運行狀況相對改善，系統(tǒng)將在某一煤粉管道堵塞的情況下相對穩(wěn)定的繼續(xù)運行。直到某些參數(shù)的較大變化被運行人員察覺或者煤粉自燃引起事故被運行人員發(fā)現(xiàn)。

煤粉管道堵塞發(fā)生時，都是先發(fā)于磨煤機出口某一單獨管道，此時給煤量并不下降，風量也會由擋板的自動調(diào)節(jié)保持仍然與煤量匹配，系統(tǒng)可以在新的平衡狀態(tài)下繼續(xù)穩(wěn)定運行，由于此時系統(tǒng)通流總面積減小，系統(tǒng)阻力將會相應增大。

調(diào)取已有不同電廠的多起煤粉管道堵塞事故的大量歷史數(shù)據(jù)和其正常運行時的大量歷史數(shù)據(jù)，匯總分析計算上文數(shù)學模型建立的特征指標，都可以看出事故狀態(tài)和正常運行的明顯差異。如圖1所示，圖中橫坐標代表磨煤機入口風量與磨煤機煤量的乘積，縱坐標代表煤粉管道系統(tǒng)阻力，以某電廠一臺磨煤機堵管前后大量數(shù)據(jù)為基礎進行計算后繪制，可以明顯觀察到正常運行狀況和煤粉管道堵塞時的數(shù)據(jù)點位于不同的區(qū)域，證明存在特性指標并且可以作為判斷煤粉管道堵塞的技術手段。

本發(fā)明實施例提供一種火電廠煤粉管道堵塞預警方法，如圖2所示，所述方法包括如下步驟：

步驟1，實時獲取磨煤機的第一磨煤機系統(tǒng)阻力、第一磨煤機風量和第一磨煤機煤量，根據(jù)所述第一磨煤機系統(tǒng)阻力、所述第一磨煤機風量和所述第一磨煤機煤量確定磨煤機在該狀態(tài)下的第一阻力特性系數(shù)；所述第一阻力特性系數(shù)正比于所述第一磨煤機系統(tǒng)阻力，且反比于所述第一磨煤機風量和所述第一磨煤機煤量的乘積；

步驟2，獲取磨煤機煤粉管道正常狀態(tài)下的第二阻力特性系數(shù)，以及磨煤機煤粉管道阻塞狀態(tài)下的第三阻力特性系數(shù)；所述第二阻力特性系數(shù)由所述磨煤機正常狀態(tài)下的磨煤機系統(tǒng)阻力、磨煤機風量和磨煤機煤量確定；所述第三阻力特性系數(shù)由所述磨煤機煤粉管道堵塞狀態(tài)下的磨煤機系統(tǒng)阻力、磨煤機風量和磨煤機煤量確定；

步驟3，根據(jù)所述第一阻力特性系數(shù)、所述第二阻力特性系數(shù)和所述第三阻力特性系數(shù)，確定所述磨煤機煤粉管道是否發(fā)生堵塞；

若所述第一阻力特性系數(shù)在所述第二阻力特性系數(shù)的安全裕量范圍內(nèi)，則所述磨煤機處于正常狀態(tài)；

若所述第一阻力特性系數(shù)在所述第三阻力特性系數(shù)的安全裕量范圍內(nèi)，則所述磨煤機處于煤粉管道阻塞狀態(tài)。

步驟1中，實時獲取磨煤機某一狀態(tài)下的第一磨煤機系統(tǒng)阻力具體為：第一磨煤機系統(tǒng)阻力ΔP，ΔP＝P-P₀，P為磨煤機出口壓力，P₀為爐膛壓力。

步驟1中，所述第一阻力特性系數(shù)正比于所述第一磨煤機系統(tǒng)阻力，且反比于所述第一磨煤機風量和所述第一磨煤機煤量的乘積，具體為：β＝ΔP/(k_Q·Q)/(k_B·B)；

β代表煤粉管道第一阻力特性系數(shù)；ΔP代表第一磨煤機系統(tǒng)阻力；Q代表第一磨煤機風量，B代表第一磨煤機煤量；k_Q代表磨煤機風量修正系數(shù)；k_B代表磨煤機煤量修正系數(shù)。

步驟3中，所述第二阻力特性系數(shù)的安全裕量范圍和所述第三阻力特性系數(shù)的安全裕量范圍為：

計算所述第二阻力特性系數(shù)與所述第三阻力特性系數(shù)的阻力特性系數(shù)差值；

所述第二阻力特性系數(shù)的安全裕量范圍從所述第二阻力特性系數(shù)減去所述阻力特性系數(shù)差值的20％到所述第二阻力特性系數(shù)加上所述阻力特性系數(shù)差值的20％。

所述第三阻力特性系數(shù)的安全裕量范圍從所述第三阻力特性系數(shù)減去所述阻力特性系數(shù)差值的20％到所述第三阻力特性系數(shù)加上所述阻力特性系數(shù)差值的20％。

本發(fā)明實施例引入阻力特性系數(shù)的概念，阻力特性系數(shù)代表在特定系統(tǒng)內(nèi)風量、煤量對系統(tǒng)阻力的影響程度。通過對阻力特性系數(shù)的監(jiān)測實現(xiàn)煤粉管道堵塞早期預警的目的。

其中，阻力特性系數(shù)β＝f(ΔP，Q，B)；具體的，β＝ΔP/(k_Q·Q)/(kB·B)；

β代表煤粉管道阻力特性系數(shù)；ΔP代表系統(tǒng)阻力，單位為Pa；Q代表磨煤機風量(體積流量)，單位為m³/s，B代表磨煤機煤量，單位為t/h；k_Q代表風量修正系數(shù)；k_B代表煤量修正系數(shù)；

ΔP＝P-P0；其中，P代表磨煤機出口壓力，單位為Pa，P0代表爐膛壓力，單位為Pa；

Q＝D/ρ；其中，D代表磨煤機風量(質(zhì)量流量)，單位為t/h，ρ代表磨煤機出口一次風密度，單位為kg/m³；

ρ＝f(T，P)；具體的，ρ＝P/R_gT；其中，P代表磨煤機出口壓力，單位為Pa，T代表磨煤機出口溫度，單位為K，R_g代表氣體常數(shù)，單位為J·kg^-1·K^-1；

當系統(tǒng)正常運行時：

β’＝f(ΔP’，Q’，B’)

當煤粉管道堵塞發(fā)生時：

β”＝f(ΔP”，Q”，B”)

建立管道堵塞早期預警監(jiān)測系統(tǒng)，實時分析煤粉管道阻力系數(shù)β，當β約等于β’時判斷系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，當β≥β”時判斷系統(tǒng)可能發(fā)生煤粉堵塞，進行報警。報警值可以設置為較保守數(shù)值，提供系統(tǒng)一定的安全裕量。

煤粉管道阻力系數(shù)具體計算過程按照流體力學經(jīng)典理論及DL/T5145-2002《火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設計計算技術規(guī)定》的計算方法確定，并且通過設備長期歷史數(shù)據(jù)對計算結果進行核算和修正，保證煤粉管道阻力系數(shù)在特定系統(tǒng)的準確可靠。

本發(fā)明實施例提供的一種火電廠煤粉管道堵塞預警方法，不需要增加測試設備和數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，直接利用現(xiàn)有表盤參數(shù)和DCS系統(tǒng)，增加分析軟件和預警畫面即可；且在煤粉管道堵塞故障發(fā)生的初期進行報警，指導運行人員及時處理故障，防止更大事故的發(fā)生；建立每套制粉系統(tǒng)獨立的阻力特性系數(shù)判定指標；根據(jù)系統(tǒng)設備狀況的變化，進行自主智能學習，產(chǎn)生自適應預警指標；綜合考慮運行調(diào)整帶來的正常參數(shù)變化，避免誤發(fā)報警；僅需要在電廠現(xiàn)有設備的基礎上就可以完成，沒有硬件投資要求。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。