涉及燃煤鍋爐按重量均衡供粉和按重量配風。

背景技術(shù)：

燃煤鍋爐，諸如燃煤電站鍋爐、大型供熱鍋爐、工業(yè)鍋爐、水泥窯鍋爐均采用風送管道給鍋爐供粉，例如：大型電站鍋爐的制粉、供粉系統(tǒng)，采用多層供粉，每層用一臺磨煤機制粉，帶多個風送管道供粉。大型鍋爐通常是三層——六層供粉，每層用一臺磨煤機，帶四個管道，共計12-24個管道，各層所用設備相同。以一層制粉、供粉設備表述如下(如圖1所示)：

一定質(zhì)量煤粉入爐燃燒，需配一定體積的空氣。1kg(或1m³)燃料完全燃燒(燃燒后無剩余氧氣)所需的最低限度的空氣量(以v⁰表示)稱為理論空氣量，鍋爐運行時，為使燃料燃盡，實際供給的空氣量(以v^k表示)，總是略大于理論空氣量v⁰，其稱為過?？諝庀禂?shù)，即：

α——用煙氣量表示，β——用空氣量表示；

燃料重量w(kg)完全燃燒需配空氣量為：

過?？諝庀禂?shù)大小，除直接影響煤粉能否完全燃燒外，還會影響燃料著火、燃燒穩(wěn)定性和煙氣中熱量損耗及污染物產(chǎn)生量?？梢姦粱颚率清仩t運行的重要參數(shù)。

現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)是用兩個回路對比值進行調(diào)節(jié)的。一是燃料量調(diào)節(jié)回路，燃料量跟蹤發(fā)電所需熱負荷調(diào)節(jié)，二是根據(jù)煙氣中含氧量調(diào)節(jié)配風量，維持過剩空氣系數(shù)α在設定的一定范圍內(nèi)，含氧量與α關(guān)系：

o2——氧氣量

知道了氧氣含量，由(3)式可計算出過?？諝庀禂?shù)α。

現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃料量/配風量存在問題有：

1、根據(jù)煙氣含氧量調(diào)節(jié)配風量，是一種遲后調(diào)節(jié)，煙氣含氧量只反映煤粉燃燒狀況(燃燒不足、燃燒過度、完全燃燒)。這種遲后調(diào)節(jié)，不能根據(jù)煤粉重量調(diào)節(jié)配風量，使之比實時達到煤粉完全燃燒條件；

2、現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)，各支路風送管道煤粉重量變化及各支路管道重量偏差變化與二次風各支路配風量變化及偏差變化相互影響，造成各支路之比變化大，從而引起爐內(nèi)燃燒不均、不穩(wěn)和燃燒質(zhì)量下降，例如煙氣中氧氣含量多，應下調(diào)配風量，但此時如果入爐煤粉量正在增加，配風量下調(diào)會造成相反的配風效果。

針對上述存在問題，本發(fā)明公開了一種“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置及其控制方法”，可實現(xiàn)按重量均衡供粉和按重量配風控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的控制裝置是由兩個控制回路構(gòu)成，一是入爐煤粉重量和二次風風量均衡控制回路，二是根據(jù)煤粉重量配風控制回路。所解決的技術(shù)問題是：

1、采用“風送煤粉重量測量裝置”，解決風送煤粉管道內(nèi)煤粉重量測量問題；

2、采用均衡控制技術(shù)，解決一次風各支路管道煤粉重量wa、wb、wc、wd相一致均衡供粉問題；

3、采用均衡控制技術(shù)，解決二次風各支路管道配風量v2a、v2b、v3c、v4d相一致均衡配風問題，實現(xiàn)均衡供粉、均衡供風，可使爐內(nèi)煤粉燃燒均勻、穩(wěn)定，提高了燃燒質(zhì)量；

4、根據(jù)均衡后煤粉重量和均衡后配風量，采用自動跟蹤變參數(shù)(變設定控制值)的控制技術(shù)，使各支路煤粉重量與各支路配風量即之比相一致，該配風比又與給定的過剩空氣系數(shù)α相一致，滿足入爐煤粉重量完全燃燒條件，使其能充分、高效燃燒。

本發(fā)明的一種“按重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”，安裝在現(xiàn)有燃煤鍋爐制粉、供粉系統(tǒng)中，其技術(shù)特征在于，包括：

風送煤粉重量測量裝置(12)或(12a)、(12b)、(12c)、(12d)，安裝在一次風送管道總管(6)或支管(6a)、(6b)、(6c)、(6d)上面，用于測量總管或支管內(nèi)煤粉重量w或wa、wb、wc、wd；

一次風風機(4)(系現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)設備)，安裝在磨煤機(2)前方，用于產(chǎn)生一次風，并將磨成的煤粉帶入一次風送管道，送至燃燒器(7a)、(7b)、(7c)、(7d)；

一次風速測量裝置(11)，安裝在一次風送管道總管(6)或各支管(6a)、(6b)、(6c)、(6d)上，用于測量一次風送管道總管風速或支管風速

二次風風機(10)(系現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)設備)，安裝在二次風風送管道起始端，用于產(chǎn)生二次風并送至燃燒器(7a)、(7b)、(7c)、(7d)；

二次風風速測量裝置(14)，安裝在二次風風送管道總管道(9)或各支管道(9a)、(9b)、(9c)、(9d)上，用于測量二次風風送管道(9)風速或

數(shù)據(jù)采集控制器(13)，用于接收風送煤粉重量測量裝置(12)或(12a)、(12b)、(12c)、(12d)信號w或wa、wb、wc、wd，一次風速測量裝置(11)或(11a)、(11b)、(11c)、(11d)信號或和二次風速測量裝置(14)或(14a)、(14b)、(14c)、(14d)信號或

數(shù)據(jù)采集控制器(13)根據(jù)接收信號和給定的過?？諝庀禂?shù)α進行均衡供粉控制和按重量配風控制。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”其特征在于，數(shù)據(jù)采集控制器(13)采用均衡控制技術(shù)，對wa、wb、wc、wd進行調(diào)節(jié)控制，使wa、wb、wc、wd相一致。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”其特征在于，數(shù)據(jù)采集控制器(13)，根據(jù)煤粉總重量w和給定過剩空氣系數(shù)α，計算出w所需二次配風量和并根據(jù)對二次風風機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)控制，以增加或減少v2，使v2與相一致。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”其特征在于，數(shù)據(jù)采集控制器(13)計算出各管道均衡后煤粉重量總和w(w＝wa+wb+wc+wd)，及給定過?？諝庀禂?shù)α，計算w所需二次配風量和依據(jù)對二次風風機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)控制，以增加或減少v2，使v2與相一致。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”，其特征在于，還包括一個風速調(diào)節(jié)裝置(15)，安裝二次風送總管道(9)和支路管道(9a)、(9b)、(9c)、(9d)之間，用于調(diào)節(jié)進入二次風各支路管道內(nèi)風速也就是調(diào)節(jié)與其相對應的風量v2a、v2b、v3c、v4d。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”，其特征在于，數(shù)據(jù)采集控制器(13)，采用均衡控制技術(shù)，對風速調(diào)節(jié)裝置(15)發(fā)出控制信號，調(diào)節(jié)使相一致。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”，其特征在于，所述均衡控制技術(shù)是：數(shù)據(jù)采集控制器(13)計算出或以w平或v2平作為設定控制值，計算出δwa＝w平-wa，δwb＝w平-wb，δwc＝w平-wc，δwd＝w平-wd或δv2a＝v2平-v2a，δv2b＝v2平-v2b，δv2c＝v2平-v2c，δv2d＝v2平-v2d；根據(jù)δwa、δwb、δwc、δwd對煤粉分配器(5)發(fā)出控制信號，使wa、wb、wc、wd與w平相一致；或根據(jù)δv2a、δv2b、δv2c、δv2d對風速調(diào)節(jié)裝置(15)發(fā)出調(diào)節(jié)控制信號，使v2a、v2b、v2c、v2d與v2平相一致。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”，其特征在于，數(shù)據(jù)采集控制器根據(jù)均衡后，一次風各支路煤粉重量之和w(w＝wa+wb+wc+wd)和均衡后二次風各支路風量之和v2(v2＝va+vb+vc+vd)，以及給過?？諝庀禂?shù)α，計算w值所需的二次風配風量和其差值并以調(diào)節(jié)二次風風機轉(zhuǎn)速，增加或減少v2，使v2與相一致。

目前風送煤粉重量測量方法主要有：電離輻射法、熱平衡法、能量法、光-電檢測法、電容法、微波法、電容層析成像法、激光法、靜電感應法等，本發(fā)明控制裝置中風送煤粉重量測量裝置可選擇上述方法的任何一種風送煤粉重量測量裝置。

“按重量均衡供粉和按重量配風裝置”，其特征在于，“風送煤粉重量測量裝置”(12)是電離輻射式風送煤粉重量測量裝置或是熱平衡法風送煤粉重量測量裝置，或是能量法風送煤粉測量裝置，或是光-電檢測法風送煤粉重量測量裝置，或是電容法風送煤粉測量裝置，或是電容層析成像法風送煤粉重量測量裝置，或是微波法風送煤粉重量測量裝置，或是激光法風送煤粉重量測量裝置，或是靜電感應法風送煤粉重量測量裝置。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”，其特征在于，一次風速測量裝置和二次風速測量裝置是差壓式風速測量裝置或是靠背管式風速測量裝置或是笛形管式風速測量裝置，或是機翼式風速測量裝置，或是雙文丘里管式風速測量裝置。

一種“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風控制裝置”的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集控制器采集如下信號：

(1)煤粉重量信號w或wa、wb、wc、wd；

(2)一次風速信號或

(3)二次風速信號或

步驟2，均衡供粉，數(shù)據(jù)采集控制器(13)采用均衡控制技術(shù)，對煤粉分配器(5)進行調(diào)節(jié)控制，使wa、wb、wc、wd相一致；

步驟3，判斷是否還需要配風控制

no——返回

yes——進行配風控制

步驟4，按重量配風控制

步驟4.1按煤粉總重量進行配風控制

數(shù)據(jù)采集控制器(13)，根據(jù)總重量w和給定α值，計算出w所需要的配風量及差值并按對二次風機進行調(diào)節(jié)控制，使v2與相一致；

步驟4.2按均衡供粉重量配風控制

數(shù)據(jù)采集控制器(13)，根據(jù)w＝wa+wb+wc+wd和給定α系數(shù)，計算出w所需配風量及差值并按對二次風風機進行調(diào)節(jié)控制，使v2與相一致；

步驟4.3按均衡煤粉重量和均衡二次風量進行配風控制

數(shù)據(jù)采集控制器(13)利用均衡控制技術(shù)，對煤粉分配器(5)進行控制，使wa、wb、wc、wd相一致；利用均衡控制技術(shù)，對風速調(diào)節(jié)裝置(15)進行控制，使v2a、v2b、v2c、v2d相一致，并計算出w＝wa+wb+wc+wd和v2＝v2a+v2b+v2c+v2d，根據(jù)w和α，計算出w所需和并按對二次風風機進行控制，使v2與相一致。

附圖說明

圖1一層一臺磨煤機制粉、供粉系統(tǒng)主要設備示意圖

1——給煤機

2——磨煤機

3——粗、細粉分離器

4——一次風風機

5——煤粉分配器

6——一次風總管道

6a、6b、6c、6d——一次風支路管道

7a、7b、7c、7d——燃燒器

8——鍋爐

9——二次風總管道

9a、9b、9c、9d——二次風支路管道

10——二次風風機

圖2(a)發(fā)明控制裝置安裝在圖1中總管道上示意圖

11——一次風風速測量裝置

12——風送煤粉重量測量裝置

13——數(shù)據(jù)采集控制器

14——二次風風速測量裝置

圖2(b)發(fā)明控制裝置安裝在圖1中各支路風送管道示意圖

圖3本發(fā)明裝置安裝在圖1中實現(xiàn)均衡供粉、按重量配風示意圖

12a、12b、12c、12d——風送煤粉重量測量裝置

圖4本發(fā)明控制裝置安裝在圖1中實現(xiàn)均衡供粉、均衡供風和重量配風示意圖

14a、14b、14c、14d——二次風風速測量裝置

15——風速調(diào)節(jié)裝置

圖5按煤粉重量均衡供粉控制和按重量配風控制方法框圖

具體實施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案和實施進一步說明如下：

圖1是一層一臺磨煤機制粉、供粉系統(tǒng)主要設備示意圖。圖2(a)、圖2(b)、圖3、圖4是本發(fā)明控制裝置在完成不同任務時所包含的不同裝置，安裝在圖1中的示意圖。再此要說明的是，本發(fā)明控制裝置所包括的設備或測量裝置與現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)的設備一起完成供粉和配風任務，本發(fā)明控制裝置應包括的設備或裝置，在圖1中已有的，在實施中可不再增設。

圖2(a)風送煤粉重量測量裝置(12)安裝在風送管道總管道(6)上，用于測出風送管道(6)煤粉總重量w，風速測量裝置(11)安裝在風送管道(6)上，用于測出風速依此計算出風量d1——一次風送管道直徑，風送測速裝置(14)測出二次風送管道風速依此計算出風量d2——二次風送管道直徑；圖2(b)風送煤粉重量測量裝置(12a)、(12b)、(12c)、(12d)安裝在支路管道(6a)、(6b)、(6c)、(6d)上，用于測出各支路管道煤粉重量wa、wb、wc、wd，風速測量裝置(11a)、(11b)、(11c)、(11d)也安裝在支路管道(6a)、(6b)、(6c)、(6d)上，用于測出并計算出w＝wa+wb+wc+wd和v1＝v1a+v1b+v1c+v1d，圖2(a)、圖2(b)之數(shù)據(jù)采集控制器根據(jù)w和過?？諝庀禂?shù)α計算出w所需的二次配風量和并按對二次風風機進行調(diào)節(jié)控制，使v2與相一致。

圖2(a)、圖2(b)的實施方案是按煤粉總重量完成配風控制，從而實現(xiàn)煤粉總重量與二次配風總量之比與過?？諝猞料嘁恢拢洳蛔阒幨?，一次風各支路管道煤粉重量與二次風各支路配風量之比互相間相差較大，影響燃燒質(zhì)量。

圖3實施方案，所完成的任務是：

(1)實現(xiàn)煤粉重量均衡供粉；

(2)根據(jù)均衡煤粉重量進行配風控制。

該方案由于均衡供粉，使wa、wb、wc、wd相一致，從而減少了各支路管道煤粉重量與各支路配風量之比之間的差異，提高了各支路配風質(zhì)量，該方案是本發(fā)明的優(yōu)選方案之一。

圖4實施方案是均衡供粉和均衡供風和重量配風控制方案，可實現(xiàn)一次風各支路煤粉重量相一致，二次風各支路供風量相一致，各支路的重量與配風量的配風比也相一致，并且該配風比與給定的過?？諝庀禂?shù)α相一致。該實施方案是最佳實施方案。

圖5是本發(fā)明控制方法的框圖，圖中：

步驟1、2、3是完成煤粉重量均衡供粉控制；步驟1、2、3、4.1是完成按煤粉總重量w進行配風控制；步驟1、2、3、4.2是完成均衡供粉和按煤粉重量配風控制；步驟1、2、3、4.3是完成均衡供粉、均衡供風和按煤粉重量配風控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)相比，具有供粉均勻，供風均勻，各支路煤粉重量與配風量之比一致，且該比值與給定過?？諝庀禂?shù)相一致，從而達到鍋爐煤粉燃燒處于中心火焰穩(wěn)定、熱負荷、溫度分布均勻、煤粉燃燒處于充分、高效最佳狀態(tài)，提高了熱效率，降低了煙氣熱損耗，減少了污染物生成量，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

本發(fā)明的控制裝置可獨立完成：

1、煤粉重量均衡供粉控制；

2、按煤粉重量配風控制；

3、均衡供粉控制、均衡供風控制和按重量配風控制。

以上功能控制均屬于本專利的保護范圍。