涉及燃煤鍋爐按重量均衡供粉和按重量配風(fēng)。

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(fēng)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(tái)磨煤機(jī)制粉，帶多個(gè)風(fēng)送管道供粉。大型鍋爐通常是三層——六層供粉，每層用一臺(tái)磨煤機(jī)，帶四個(gè)管道，共計(jì)12-24個(gè)管道，各層所用設(shè)備相同。以一層制粉、供粉設(shè)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(yùn)行時(shí)，為使燃料燃盡，實(shí)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(huì)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(yùn)行的重要參數(shù)。

現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)是用兩個(gè)回路對(duì)比值進(jìn)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(fù)荷調(diào)節(jié)，二是根據(jù)煙氣中含氧量調(diào)節(jié)配風(fēng)量，維持過?？諝庀禂?shù)α在設(shè)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(jì)算出過剩空氣系數(shù)α。

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

1、根據(jù)煙氣含氧量調(diào)節(jié)配風(fēng)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(fēng)量，使之比實(shí)時(shí)達(dá)到煤粉完全燃燒條件；

2、現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)，各支路風(fēng)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(fēng)各支路配風(fēng)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(yīng)下調(diào)配風(fēng)量，但此時(shí)如果入爐煤粉量正在增加，配風(fēng)量下調(diào)會(huì)造成相反的配風(fēng)效果。

針對(duì)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(fēng)控制裝置及其控制方法”，可實(shí)現(xiàn)按重量均衡供粉和按重量配風(fēng)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

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

2、采用均衡控制技術(shù)，解決一次風(fēng)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(fēng)各支路管道配風(fēng)量v2a、v2b、v3c、v4d相一致均衡配風(fēng)問題，實(shí)現(xiàn)均衡供粉、均衡供風(fēng)，可使?fàn)t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(fēng)量，采用自動(dòng)跟蹤變參數(shù)(變?cè)O(shè)定控制值)的控制技術(shù)，使各支路煤粉重量與各支路配風(fēng)量即之比相一致，該配風(fēng)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(fēng)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(fēng)送煤粉重量測(cè)量裝置(12)或(12a)、(12b)、(12c)、(12d)，安裝在一次風(fēng)送管道總管(6)或支管(6a)、(6b)、(6c)、(6d)上面，用于測(cè)量總管或支管內(nèi)煤粉重量w或wa、wb、wc、wd；

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

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

二次風(fēng)風(fēng)機(jī)(10)(系現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)設(shè)備)，安裝在二次風(fēng)風(fēng)送管道起始端，用于產(chǎn)生二次風(fēng)并送至燃燒器(7a)、(7b)、(7c)、(7d)；

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

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

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

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風(fēng)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(duì)wa、wb、wc、wd進(jìn)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(fēng)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?？諝庀禂?shù)α，計(jì)算出w所需二次配風(fēng)量和并根據(jù)對(duì)二次風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)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(fēng)控制裝置”其特征在于，數(shù)據(jù)采集控制器(13)計(jì)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(jì)算w所需二次配風(fēng)量和依據(jù)對(duì)二次風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)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(fēng)控制裝置”，其特征在于，還包括一個(gè)風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置(15)，安裝二次風(fēng)送總管道(9)和支路管道(9a)、(9b)、(9c)、(9d)之間，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入二次風(fēng)各支路管道內(nèi)風(fēng)速也就是調(diào)節(jié)與其相對(duì)應(yīng)的風(fēng)量v2a、v2b、v3c、v4d。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風(fēng)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(duì)風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置(15)發(fā)出控制信號(hào)，調(diào)節(jié)使相一致。

“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風(fēng)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(jì)算出或以w平或v2平作為設(shè)定控制值，計(jì)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(duì)煤粉分配器(5)發(fā)出控制信號(hào)，使wa、wb、wc、wd與w平相一致；或根據(jù)δv2a、δv2b、δv2c、δv2d對(duì)風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置(15)發(fā)出調(diào)節(jié)控制信號(hào)，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(fēng)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(fēng)各支路煤粉重量之和w(w＝wa+wb+wc+wd)和均衡后二次風(fēng)各支路風(fēng)量之和v2(v2＝va+vb+vc+vd)，以及給過?？諝庀禂?shù)α，計(jì)算w值所需的二次風(fēng)配風(fēng)量和其差值并以調(diào)節(jié)二次風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，增加或減少v2，使v2與相一致。

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

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

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

一種“按煤粉重量均衡供粉和按重量配風(fēng)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(hào)：

(1)煤粉重量信號(hào)w或wa、wb、wc、wd；

(2)一次風(fēng)速信號(hào)或

(3)二次風(fēng)速信號(hào)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(duì)煤粉分配器(5)進(jìn)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(fēng)控制

no——返回

yes——進(jìn)行配風(fēng)控制

步驟4，按重量配風(fēng)控制

步驟4.1按煤粉總重量進(jìn)行配風(fēng)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(jì)算出w所需要的配風(fēng)量及差值并按對(duì)二次風(fēng)機(jī)進(jìn)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(fēng)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(jì)算出w所需配風(fēng)量及差值并按對(duì)二次風(fēng)風(fēng)機(jī)進(jìn)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(fēng)量進(jìn)行配風(fēng)控制

數(shù)據(jù)采集控制器(13)利用均衡控制技術(shù)，對(duì)煤粉分配器(5)進(jìn)行控制，使wa、wb、wc、wd相一致；利用均衡控制技術(shù)，對(duì)風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置(15)進(jìn)行控制，使v2a、v2b、v2c、v2d相一致，并計(jì)算出w＝wa+wb+wc+wd和v2＝v2a+v2b+v2c+v2d，根據(jù)w和α，計(jì)算出w所需和并按對(duì)二次風(fēng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，使v2與相一致。

附圖說明

圖1一層一臺(tái)磨煤機(jī)制粉、供粉系統(tǒng)主要設(shè)備示意圖

1——給煤機(jī)

2——磨煤機(jī)

3——粗、細(xì)粉分離器

4——一次風(fēng)風(fēng)機(jī)

5——煤粉分配器

6——一次風(fēng)總管道

6a、6b、6c、6d——一次風(fēng)支路管道

7a、7b、7c、7d——燃燒器

8——鍋爐

9——二次風(fēng)總管道

9a、9b、9c、9d——二次風(fēng)支路管道

10——二次風(fēng)風(fēng)機(jī)

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(fēng)風(fēng)速測(cè)量裝置

12——風(fēng)送煤粉重量測(cè)量裝置

13——數(shù)據(jù)采集控制器

14——二次風(fēng)風(fēng)速測(cè)量裝置

圖2(b)發(fā)明控制裝置安裝在圖1中各支路風(fēng)送管道示意圖

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

12a、12b、12c、12d——風(fēng)送煤粉重量測(cè)量裝置

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

14a、14b、14c、14d——二次風(fēng)風(fēng)速測(cè)量裝置

15——風(fēng)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(fēng)控制方法框圖

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和實(shí)施進(jìn)一步說明如下：

圖1是一層一臺(tái)磨煤機(jī)制粉、供粉系統(tǒng)主要設(shè)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(wù)時(shí)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(shè)備或測(cè)量裝置與現(xiàn)有制粉、供粉系統(tǒng)的設(shè)備一起完成供粉和配風(fēng)任務(wù)，本發(fā)明控制裝置應(yīng)包括的設(shè)備或裝置，在圖1中已有的，在實(shí)施中可不再增設(shè)。

圖2(a)風(fēng)送煤粉重量測(cè)量裝置(12)安裝在風(fēng)送管道總管道(6)上，用于測(cè)出風(fēng)送管道(6)煤粉總重量w，風(fēng)速測(cè)量裝置(11)安裝在風(fēng)送管道(6)上，用于測(cè)出風(fēng)速依此計(jì)算出風(fēng)量d1——一次風(fēng)送管道直徑，風(fēng)送測(cè)速裝置(14)測(cè)出二次風(fēng)送管道風(fēng)速依此計(jì)算出風(fēng)量d2——二次風(fēng)送管道直徑；圖2(b)風(fēng)送煤粉重量測(cè)量裝置(12a)、(12b)、(12c)、(12d)安裝在支路管道(6a)、(6b)、(6c)、(6d)上，用于測(cè)出各支路管道煤粉重量wa、wb、wc、wd，風(fēng)速測(cè)量裝置(11a)、(11b)、(11c)、(11d)也安裝在支路管道(6a)、(6b)、(6c)、(6d)上，用于測(cè)出并計(jì)算出w＝wa+wb+wc+wd和v1＝v1a+v1b+v1c+v1d，圖2(a)、圖2(b)之?dāng)?shù)據(jù)采集控制器根據(jù)w和過?？諝庀禂?shù)α計(jì)算出w所需的二次配風(fēng)量和并按對(duì)二次風(fēng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使v2與相一致。

圖2(a)、圖2(b)的實(shí)施方案是按煤粉總重量完成配風(fēng)控制，從而實(shí)現(xiàn)煤粉總重量與二次配風(fēng)總量之比與過剩空氣α相一致，其不足之處是，一次風(fēng)各支路管道煤粉重量與二次風(fēng)各支路配風(fēng)量之比互相間相差較大，影響燃燒質(zhì)量。

圖3實(shí)施方案，所完成的任務(wù)是：

(1)實(shí)現(xiàn)煤粉重量均衡供粉；

(2)根據(jù)均衡煤粉重量進(jìn)行配風(fēng)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(fēng)量之比之間的差異，提高了各支路配風(fēng)質(zhì)量，該方案是本發(fā)明的優(yōu)選方案之一。

圖4實(shí)施方案是均衡供粉和均衡供風(fēng)和重量配風(fēng)控制方案，可實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)各支路煤粉重量相一致，二次風(fēng)各支路供風(fēng)量相一致，各支路的重量與配風(fēng)量的配風(fēng)比也相一致，并且該配風(fēng)比與給定的過?？諝庀禂?shù)α相一致。該實(shí)施方案是最佳實(shí)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(jìn)行配風(fēng)控制；步驟1、2、3、4.2是完成均衡供粉和按煤粉重量配風(fēng)控制；步驟1、2、3、4.3是完成均衡供粉、均衡供風(fēng)和按煤粉重量配風(fēng)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(fēng)均勻，各支路煤粉重量與配風(fēng)量之比一致，且該比值與給定過剩空氣系數(shù)相一致，從而達(dá)到鍋爐煤粉燃燒處于中心火焰穩(wěn)定、熱負(fù)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(jì)效益和社會(huì)效益。

本發(fā)明的控制裝置可獨(dú)立完成：

1、煤粉重量均衡供粉控制；

2、按煤粉重量配風(fēng)控制；

3、均衡供粉控制、均衡供風(fēng)控制和按重量配風(fēng)控制。

以上功能控制均屬于本專利的保護(hù)范圍。