本發(fā)明涉及一種智能型防爐底可燃氣體爆燃的系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在我國的火力發(fā)電廠中，由于煤粉鍋爐具有燃燒效率高、運行維護成本低等特點被廣泛應用，同時隨著火力發(fā)電長污染物排放標準越來越高，為了減少氮氧化物的排放，對煤粉鍋爐來說行之有效的方法是采用低氮燃燒方式，目前大多數(shù)電廠采用空氣分級燃燒和低氧燃燒的方法實現(xiàn)低氮燃燒，但這種燃燒方式導致主燃燒區(qū)域缺氧燃燒，對于采用濕式除渣方式的鍋爐來說，這樣燃燒方式使得鍋爐底部即冷灰斗區(qū)域的可燃氣體積聚更為嚴重(對于采用干式排渣方式的鍋爐來說由于爐底大量的漏風不存在冷灰斗區(qū)域的可燃氣體積聚問題)。華能某電廠300MW機組，在進行低氮燃燒器改造后，頻繁發(fā)生爐膛壓力大幅度波動，甚至滅火的事故，其中2015年4月份共發(fā)生了8次鍋爐壓力大幅度波動，其中兩次導致鍋爐滅火的事故，每次鍋爐壓力大幅度波動都是鍋爐先產(chǎn)生一個300-600Pa左右的正壓，進而導致爐膛壓力大幅度波動，進行全面分析后，認為可能是爐底可燃氣體積聚爆燃引起的，因此對爐底可燃氣體濃度進行檢測發(fā)現(xiàn)，有些部位一氧化碳的濃度較高達到13％-17％(CO的保證極限為12.5-74.2％)，氫氣和碳氫化合的濃度較低，距離爆炸極限較遠，而且這些可燃氣體的濃度隨著鍋爐負荷的變化會發(fā)生變化，負荷越高，濃度越大，找出原因后，采取的措施是將爐膛底部的左右兩側(cè)的人孔門打開一定的開度，鍋爐爐膛壓力大幅度波動的情況有所緩解，但是由于爐底人孔門的打開爐內(nèi)漏入大量的冷風，導致蒸汽溫度升高，減溫水量急劇升高，排煙溫度也升高，對鍋爐的安全性和經(jīng)濟性產(chǎn)生較大的負面影響，這也僅是一個權宜之計。

通過檢索，與本發(fā)明相關的專利如下，并進行分析：

CN200910309786.4四角切圓燃煤鍋爐的爐底風噴口組，這個專利在冷灰斗高度1/4至3/4之間布置矩形噴口，往爐內(nèi)噴空氣，噴入空氣量為鍋爐燃煤量燃燒所需總空氣量的2％～12％，這個專利的目的是降低爐渣可燃物含量，事實上也會減少爐底可燃氣體的積聚，防止爐底可燃氣體爆燃。但這個專利沒有明確噴入的空氣是熱空氣還是冷空氣，如果是冷空氣的話，將對導致鍋爐火焰中心上移，過熱器和再熱器減溫水量增加甚至管壁溫度超溫，同時排煙溫度升高，對鍋爐經(jīng)濟性和安全性造成較大負面影響；即使噴入的空氣為熱空氣，按所需空氣的7％來算，對300MW機組的鍋爐來說，總風量按1200噸估算，噴入空氣量為84噸，噴入空氣量比較大，將明顯影響主燃燒器區(qū)域和燃盡區(qū)域的風量分配，對鍋爐的NOx生成和飛灰可燃物都產(chǎn)生影響，造成的結(jié)果可能是爐渣含碳量降低了，但飛灰含碳量和NOx濃度增加了，綜合衡量其經(jīng)濟性可能是得不償失。這個專利沒有說明如何控制噴入爐內(nèi)空氣量，沒有實現(xiàn)自動控制，還有一點是，爐底可燃氣體的積聚大多數(shù)狀態(tài)下是局部積聚，當所有噴口都噴空氣時，實際效果會減少可燃氣體積聚，但噴入空氣過多會對爐內(nèi)燃燒和經(jīng)濟性產(chǎn)生影響。

通過以上分析可知，鍋爐底部可燃氣體的積聚和爆燃，具有不可預見性，并且無有效運行操作手段加以預防，已經(jīng)嚴重響了鍋爐的安全、穩(wěn)定，急需一種比較可靠、有效地防止鍋爐底部可燃氣體的積聚的方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種智能型防爐底可燃氣體爆燃的系統(tǒng)及方法，本發(fā)明通過對鍋爐運行參數(shù)的處理和分析，可獲得實時、連續(xù)地指令來調(diào)節(jié)該系統(tǒng)中的風門擋板等設備，降低爐底可燃氣體的濃度，使之離開可燃氣體的爆炸極限，有效地避免爐底可燃氣體的積聚、爆炸，提高了鍋爐運行的安全穩(wěn)定性，該系統(tǒng)為智能化系統(tǒng)，系統(tǒng)在投入運行后，自動地采集、分析和處理運行數(shù)據(jù)，并發(fā)出指令，不需要運行人員的任何參與。

本發(fā)明的一個目的是提供一種智能型防爐底可燃氣體爆燃的系統(tǒng)，通過以上分析可知，爐底可燃氣體積聚對鍋爐的安全穩(wěn)定運行有著比較嚴重的負面影響，尤其是隨著鍋爐采用低氮燃燒方式，主燃燒區(qū)域為缺氧燃燒，加劇了可燃氣體的積聚，如何消除可燃氣體的積聚，將可燃氣體的積聚濃度降至爆燃極限范圍之外，是防止爐底可燃氣體爆燃的一個有效途徑，還有一個特點是可燃氣體積聚一般是局部積聚，需要判斷出積聚區(qū)域，然后進行定點消除，達到準確、有效消除爐底可燃氣體積聚防止可燃氣體爆燃。

本發(fā)明在爐底冷灰斗四個斜面上布置若干噴口，噴口一方面可往爐內(nèi)噴入熱風；另一方面是在噴口處布置取樣管然后引至煙氣分析裝置用來測量可燃氣體的積聚濃度，然后根據(jù)可燃氣體的積聚情況和鍋爐運行狀態(tài)判斷出那個噴口需要噴入熱風，從而精確、定點消除爐底可燃氣體，達到防止爐底可燃氣體爆燃的目的；熱風的風源來至兩路，分別是二次熱風和一次熱風；系統(tǒng)在投入運行后為自動運行，不需運行人員參與。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種智能型防爐底可燃氣體爆燃的系統(tǒng)，包括熱風輸送分配子系統(tǒng)、爐底氣氛測量子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中，所述熱風輸送分配子系統(tǒng)將取至一次熱風母管和二次熱風風箱的熱風送至爐底冷灰斗斜面的噴口，消除爐底積聚的可燃氣體，所述爐底氣氛測量子系統(tǒng)設置于爐底，對爐灰和煙氣進行取樣，測量爐底可燃氣體的積聚濃度，所述控制系統(tǒng)根據(jù)測量裝置測量的可燃氣體的濃度和鍋爐運行狀態(tài)控制熱風輸送分配子系統(tǒng)的各個熱風控制擋板，消除積聚的可燃氣體，直到各個測點的可燃氣體濃度低于設定值，防止爐底可燃氣體的爆燃。

所述熱風輸送分配子系統(tǒng)包括熱風噴口，熱一次風控制擋板、熱二次風控制擋板、熱二次風逆止門、分支控制擋板和熱風管道，所述熱風噴口為多個，設置于冷灰斗的下端，所述熱風噴口連通熱風管道，且連通處設置有分支控制擋板，所述熱風管道的另一端連接熱一次風母管和熱二次風母管，且熱一次風母管和熱二次風母管與熱風管道的連通處分別設置有熱一次風控制擋板、熱二次風控制擋板，熱二次風控制擋板下端設置有熱二次風逆止門，以防止熱風輸送分配系統(tǒng)中的熱風倒流入熱二次風風道中。

進一步的，所述熱風噴口是布置在冷灰斗斜面的矩形噴口，噴口的尺寸、數(shù)量和位置要根據(jù)鍋爐的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場實際情況確定。

所述熱一次風控制擋板是控制一次熱風風量的電動擋板；所述熱二次風控制擋板是控制熱二次風風量的電動擋板；所述分支控制擋板是用來控制進入各個熱風噴口風量的電動擋板。

所述熱風噴口處安裝保護罩，保護罩為側(cè)面為倒三角形，保護罩上布置有一個梯形溝槽，在溝槽中放置取樣管，在安裝完成后，上面要敷設耐火材料，耐火材料要敷設成上底邊較小的梯形，以減少較大的渣塊落下時對保護罩的沖擊；保護罩的自由邊不在冷灰斗斜面豎直方向而是在豎直方向向外偏置一定角度，這樣的作用一是可以防止落渣堵住噴口還可一定程度上增加熱風射流的強度。

所述熱風噴口連通熱風管道的分支風道還設置有膨脹節(jié)，以吸收鍋爐由于熱膨脹而產(chǎn)生的位移，減少鍋爐熱膨脹對熱風輸送分配系統(tǒng)的影響，分支風道還設置有觀察噴口狀況的觀察口與開關門。

所述熱風管道上設置有熱風壓力傳感器，測量熱風分配系統(tǒng)中熱風壓力并將壓力信號傳至控制系統(tǒng)，所述熱風管道近爐底的下端設置有放灰管，放灰管內(nèi)設置有灰位傳感器，測量放灰管中的積灰位置，當積灰位置達到傳感器時，傳感器發(fā)出信號并傳至控制系統(tǒng)。

所述爐底氣氛測量子系統(tǒng)包括取樣管和煙氣分析裝置，所述取樣管通過分支風箱和熱風噴口深入爐內(nèi)，采集爐內(nèi)熱煙氣，所述煙氣分析裝置設置有煙氣凈化裝置和反吹裝置，將測量的一氧化碳、氫氣濃度實時通訊至控制系統(tǒng)。

所述控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐的運行負荷控制熱風輸送分配系統(tǒng)中熱風的壓力，主要通過控制熱一次風控制擋板和熱二次風控制擋板來實現(xiàn)，其中熱風輸送分配系統(tǒng)中以熱二次風為主，熱一次風為補充，當熱二次風不夠時，在開熱一次風控制擋板，而且不能影響熱一次風母管的風壓值；控制系統(tǒng)根據(jù)爐底氣氛測量裝置測得的各點可燃氣體的濃度，開關其相對應的分支控制擋板，直到該點的可燃氣體濃度低于設定值。

基于上述系統(tǒng)的控制方法，控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐負荷計算出熱風輸送分配子系統(tǒng)的壓力，通過控制熱一次風擋板和熱二次風擋板的開度，穩(wěn)定熱風輸送分配子系統(tǒng)，爐底氣氛測量子系統(tǒng)在一個巡測周期內(nèi)對各個取樣位置的爐底氣氛進行測量，把測量數(shù)據(jù)通訊至控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)根據(jù)對各取樣位置可燃氣體濃度值進行判斷，判斷時以一氧化碳為主，氫氣為輔，控制各個對應位置的分支控制擋板，同時控制熱二次風控制擋板，控制熱二次風箱與爐膛差壓，消除積聚的可燃氣體，防止爐底可燃氣體的爆燃。

控制系統(tǒng)從機組DCS中獲取鍋爐基礎運行數(shù)據(jù)主要包括：鍋爐負荷D(t/h)，熱二次風箱風壓P2(kPa)，熱二次風箱風壓與爐膛壓力的差壓值△P2(Pa)，熱一次風母管風壓P1(kPa)，熱一次風母管風壓與爐膛壓力的差壓值△P1(kPa)，采集多個頻次的數(shù)據(jù)并求平均值；控制系統(tǒng)收到熱風輸送分配系統(tǒng)的風壓P(kPa)，爐底氣氛測量系統(tǒng)巡測的各點CO和H₂的濃度以及各控制擋板的開關位置信號。

控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐負荷D計算出熱風輸送分配子系統(tǒng)的壓力P，函數(shù)為P＝f(D)，通過控制熱一次風擋板和熱二次風擋板的開度，穩(wěn)定熱風輸送分配子系統(tǒng)的P，在控制熱一次風擋板和熱二次風擋板的開度過程中不能使熱二次風箱風壓與爐膛壓力的差壓值△P2(Pa)以及熱一次風母管風壓與爐膛壓力的差壓值△P1(kPa)接近和達到報警值，當熱二次風箱風壓與爐膛壓力的差壓值△P2(Pa)以及熱一次風母管風壓與爐膛壓力的差壓值△P1(kPa)接近和達到報警值時，要停止繼續(xù)開大熱一次風擋板和熱二次風擋板。

本發(fā)明的有益效果為：

1、采用定點方式消除鍋爐底部可燃氣體的積聚，有效防止鍋爐底部可燃氣體的爆燃，由于采用的是熱空氣不會對爐內(nèi)燃燒狀況和鍋爐運行的經(jīng)濟性產(chǎn)生負面影響。

2、整個系統(tǒng)設備較少，設計較為簡單，現(xiàn)場改造和施工工作量較少，投資成本不高。

3、系統(tǒng)根據(jù)鍋爐運行狀況，完全自動運行，不需要運行人員的任何參與，是一種智能化型防爐底爆燃系統(tǒng)。

附圖說明

圖1智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)的原理圖；

圖2熱風輸送分配系統(tǒng)連接圖；

圖3熱風噴口布置圖；

圖4熱風噴口保護罩主視圖；

圖5熱風噴口保護罩左視圖；

圖6熱風噴口保護罩俯視圖；

圖7智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸流程圖；

其中：1、控制系統(tǒng)，2、爐底氣氛測量系統(tǒng)，3、熱一次風母管，4、熱二次風母管，5、熱二次風控制擋板，6、逆止門，7、熱一次風控制擋板，8、熱風壓力傳感器，9、熱風管道，10、分支風道，11、冷灰斗，12、水力除渣設備，13、放灰管，14、放灰控制門，15、灰位傳感器，16、膨脹節(jié)，17、分支控制擋板，18、觀察口，19、煙氣取樣管，20、熱風噴口，21、保護罩，22、煙氣取樣管，23、凹槽，24、耐磨澆注料，25、DCS系統(tǒng)。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

一種智能型防爐底可燃氣體爆燃的系統(tǒng)和方法包括三個子系統(tǒng)：熱風輸送分配系統(tǒng)、爐底氣氛測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

所述熱風輸送分配系統(tǒng)主要作用是將取至一次熱風母管和二次熱風風箱的熱風送至爐底冷灰斗斜面的噴口，消除爐底積聚的可燃氣體。熱風輸送分配系統(tǒng)包括熱風噴口，熱一次風控制擋板、熱二次風控制擋板，熱二次風逆止門，分支控制擋板，熱風管道，膨脹結(jié)，觀察口，熱風壓力傳感器，放灰管、灰位傳感器，放控制灰門。

所述熱風噴口是布置在冷灰斗斜面的矩形噴口，噴口的尺寸、數(shù)量和位置要根據(jù)鍋爐的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場實際情況確定，其中為了保證熱風的剛性，要求噴口的長寬比在1.5-2之間。同時為防止熱風噴口被落渣封堵，在熱風噴口安裝保護罩，保護罩采用高強度和耐高溫的材料預制而成，側(cè)面為倒三角形，其上邊要布置一個梯形溝槽，在溝槽中放置取樣管，在安裝完成后，上面要敷設耐火材料，耐火材料要敷設成上底邊較小的梯形，以減少較大的渣塊落下時對保護罩的沖擊；保護罩的自由邊不在冷灰斗斜面豎直方向而是在豎直方向向外偏置一定角度，這樣的作用一是可以防止落渣堵住噴口還可一定程度上增加熱風射流的強度。

所述熱一次風控制擋板是用來控制一次熱風風量的電動擋板；

所述熱二次風控制擋板是用來控制熱二次風風量的電動擋板；

所述熱二次風逆止門是用來防止熱風輸送分配系統(tǒng)中的熱風倒流入熱二次風風道中。這是由于熱二次風風道中的風壓相對熱一次風風壓較低，當熱風輸送分配系統(tǒng)中熱一次風風門較大時，有可能導致熱風輸送分配系統(tǒng)中中的風壓高于熱二次風風道中的風壓而產(chǎn)生倒流，為了防止這種現(xiàn)象而采用了逆止門。

所述分支控制擋板是用來控制進入各個熱風噴口風量的電動擋板。

所述熱風管道是用來輸送熱風的管道，可根據(jù)現(xiàn)場尺寸進行預制。

所述膨脹節(jié)是用來吸收鍋爐由于熱膨脹而產(chǎn)生的位移，減少鍋爐熱膨脹對熱風輸送分配系統(tǒng)的影響。

所述觀察口是布置在各分支風道上用來隨時觀察噴口狀況并可根據(jù)需要對熱風噴口進行簡單清理的開關門。

所述熱風壓力傳感器是用來測量熱風分配系統(tǒng)中熱風壓力并將壓力信號傳至控制系統(tǒng)。

所述放灰管和放控制灰門是排放熱風輸送分配系統(tǒng)中的灰分的。由于熱一次風和熱二次風均由空氣預熱器加熱，會帶有大量的灰分，這些灰分會在熱風輸送分配系統(tǒng)中沉積，當沉積較多時有可能堵塞熱風輸送分配系統(tǒng)，因此需要及時排出。

所述灰位傳感器是用來測量放灰管中的積灰位置，當積灰位置達到傳感器時，傳感器發(fā)出信號并傳至控制系統(tǒng)。

所述爐底氣氛測量系統(tǒng)為測量爐底可燃氣體的積聚濃度的裝置，主要包括取樣管和煙氣分析裝置。所述取樣管為管徑為10mm的耐高溫不修鋼管，取樣管通過分支風箱和熱風噴口深入爐內(nèi)，采集爐內(nèi)熱煙氣，取樣管也可采用普通不銹鋼管，在伸入爐內(nèi)的頭部采用耐高溫陶瓷材料的組合方式，可根據(jù)具體情況選用。所述煙氣分析裝置采用現(xiàn)有的煙氣分析設備，要求分析裝置能夠分析一氧化碳、氫氣，要有煙氣凈化裝置和反吹裝置，同時要求分析裝置可以將測量的一氧化碳、氫氣濃度可以實時通訊至控制系統(tǒng)。

所述控制系統(tǒng)是根據(jù)測量裝置測量的可燃氣體的濃度和鍋爐運行狀態(tài)控制各個熱風控制擋板，消除積聚的可燃氣體，防止爐底可燃氣體的爆燃?？刂葡到y(tǒng)首先要根據(jù)鍋爐的運行負荷控制熱風輸送分配系統(tǒng)中熱風的壓力，主要通過控制熱一次風控制擋板和熱二次風控制擋板來實現(xiàn)，其中熱風輸送分配系統(tǒng)中以熱二次風為主，熱一次風為補充，當熱二次風不夠時，在開熱一次風控制擋板，而且不能影響熱一次風母管的風壓值；控制系統(tǒng)根據(jù)爐底氣氛測量裝置測得的各點可燃氣體的濃度，開關其相對應的分支控制擋板，直到該點的可燃氣體濃度低于設定值。

一種智能型防爐底可燃氣體爆燃的系統(tǒng)及方法，它的步驟為：

1)在三個系統(tǒng)熱風輸送分配系統(tǒng)、爐底氣氛測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)安裝完畢，并進行基本功能測試具備投運狀態(tài)。

2)控制系統(tǒng)從機組DCS中獲取鍋爐基礎運行數(shù)據(jù)主要包括：鍋爐負荷D(t/h)，熱二次風箱風壓P2(kPa)，熱二次風箱風壓與爐膛壓力的差壓值△P2(Pa)，熱一次風母管風壓P1(kPa)，熱一次風母管風壓與爐膛壓力的差壓值△P1(kPa)，采集30個頻次的數(shù)據(jù)并求平均值；控制系統(tǒng)收到熱風輸送分配系統(tǒng)的風壓P(kPa)，以及爐底氣氛測量系統(tǒng)巡測的各點CO和H₂的濃度，各控制擋板的開關位置信號等。

3)系統(tǒng)啟動后，控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐負荷D計算出熱風輸送分配系統(tǒng)的P，函數(shù)為P＝f(D)，通過控制熱一次風擋板和熱二次風擋板的開度，穩(wěn)定熱風輸送分配系統(tǒng)的P，在控制熱一次風擋板和熱二次風擋板的開度過程中不能使熱二次風箱風壓與爐膛壓力的差壓值△P2(Pa)以及熱一次風母管風壓與爐膛壓力的差壓值△P1(kPa)接近和達到報警值，當熱二次風箱風壓與爐膛壓力的差壓值△P2(Pa)以及熱一次風母管風壓與爐膛壓力的差壓值△P1(kPa)接近和達到報警值時，要停止繼續(xù)開大熱一次風擋板和熱二次風擋板。

爐底氣氛測量系統(tǒng)在一個巡測周期內(nèi)對各個取樣位置的爐底氣氛進行測量，把測量數(shù)據(jù)通訊至控制系統(tǒng)。

4)控制系統(tǒng)根據(jù)對各取樣位置可燃氣體濃度值進行判斷，判斷時以一氧化碳為主，氫氣為輔，即首先進行一氧化碳濃度判斷，當一氧化碳濃度大于限值時，則打開對應位置的分支控制擋板；當一氧化碳濃度不大于限值時，而氫氣濃度大于限值時，則打開對應位置的分支控制擋板；當一氧化碳和氫氣濃度均低于限值時，則不打開分支控制擋板。當多個分支控制擋板打開時，熱風輸送分配系統(tǒng)的風壓會降低，當系統(tǒng)風壓低于限值時，則首先打開熱二次風控制擋板，并控制熱二次風箱與爐膛差壓，如系統(tǒng)壓力繼續(xù)降低，則打開熱一次風控制擋板，并控制熱一次風箱與爐膛差壓；如果系統(tǒng)風壓繼續(xù)降低，并低于報警值，則給出報警，要求運行人員進行檢查，查看系統(tǒng)是否存在泄漏。(注：熱風分配系統(tǒng)設計時要求即使所有分支控制擋板全開時，通過熱一次風和熱二次風控制擋板也能保證熱風分配系統(tǒng)的風壓穩(wěn)定)。

對于煤粉燃燒方式的鍋爐來說，無論是切圓燃燒方式還是旋流燃燒方式，智能型防爐底可燃氣體爆燃的系統(tǒng)構(gòu)件是一樣的，目前新建的電站鍋爐均采用熱一風送粉，智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)的熱風源采用以熱二次風為主，熱一次風作為補充，但是早期的鍋爐，制粉方式方面會有所不同，有些鍋爐采用乏氣送粉或采用部分熱二次風送粉，采用這種制粉方式的鍋爐沒有熱一次風系統(tǒng)，這時智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)只采用熱二次風作為熱風源，至于系統(tǒng)其他構(gòu)件則完全一樣。下面通過實施例對智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)進行詳細說明。

實施例1

華電集團某電廠#4鍋爐為蒸發(fā)量1025t/h的亞臨界、中間一次再熱、強制循環(huán)汽包爐，燃燒方式為四角切圓燃燒方式，采用雙進雙出式鋼球磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，固態(tài)排渣，露天結(jié)構(gòu)布置。該鍋爐原燃燒器采用的是美國CE公司的強化燃燒技術，氮氧化物排放濃度較高，為了適應國家火電廠污染物排放標準，#4鍋爐于2012年進行了低氮燃燒器改造，在低氮燃燒器改造后，鍋爐氮氧化物排放濃度大幅度下降，但是爐膛壓力經(jīng)常出現(xiàn)較大幅度的波動，經(jīng)過現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，爐底有些部位一氧化碳的濃度較高達到15％，分析認為爐底可燃氣體積聚爆燃引起爐膛壓力大幅度波動，經(jīng)過各方面的考察和論證，在機組大修工程中采用了智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)。

在制定#4鍋爐的智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)實施方案中，先根據(jù)對#4鍋爐的設備布置情況確定熱風噴口20的布置位置以及尺寸，然后委托原鍋爐生產(chǎn)廠家制造熱風噴口，這樣可以提高加工精度，壁面由于現(xiàn)場加工精度不高而導致的泄漏等問題；然后再根據(jù)熱一次風母管3和熱二次風母管4的位置確定熱風管道9的位置，并根據(jù)所需風量和熱風參數(shù)計算熱風管道的尺寸，這樣就可以對其他所有構(gòu)件進行定型和定尺寸，然后進行預制或選型，爐底氣氛測量系統(tǒng)2直接向儀器生產(chǎn)廠家定制，由于爐底可燃氣體中以一氧化碳為主，為降低成本，所以在本實施例中爐底氣氛測量系統(tǒng)2僅能測量一氧化碳。

由于智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)中要處理的數(shù)據(jù)不多，在本實施例中，控制系統(tǒng)1采用采用簡單的PLC控制方式，PLC處理來至DCS的數(shù)據(jù)和智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，然后向相關設備如控制擋板等發(fā)出指令，PLC僅接受DCS數(shù)據(jù)，不向DCS發(fā)出指令，PLC與DCS為單向通訊，這樣能避免對DCS系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。

結(jié)合圖1-7對智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)進行詳細說明。

圖1為系統(tǒng)的原理圖，圖2為熱風輸送系統(tǒng)的連接圖，這兩幅圖可以看出智能型防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)的所有構(gòu)件和連接方式，在實施例中，根據(jù)#4鍋爐的具體實際狀況進行了系統(tǒng)設計和實施，熱風管道9圍繞冷灰斗呈環(huán)形，在合適位置與熱一次風母管3和熱二次風母管4連接(具體見圖2)，并布置熱一次風控制擋板7，熱二次風控制擋板3，為了防止在一些工況下，熱風管道9中的風壓可能高于熱二次風母管中的風壓使得熱風倒灌入熱二次風母管4中，設置了逆止門6，由于熱一次風和熱二次風中都含有大量灰塵，在熱風管道中不可壁面的會有灰塵沉積，因此在熱風管道在布置時要保證有一定的傾斜度，并在低點設置了防灰管13，放灰控制門14和灰位傳感器15，當灰位高的時候，放灰控制門14會自動打開。在熱風母管9上安裝了熱風壓力傳感器8用來檢測熱風壓力。熱風母管9中的熱風是通過各個分支風道10和熱風噴口20相連的，各分支風道10的構(gòu)件是相同的都是由分支控制擋板17，膨脹節(jié)16，觀察孔18組成。爐底氣氛測量系統(tǒng)2直接向儀器生產(chǎn)廠家定制，通過煙氣取樣管19采集爐底的煙氣，并且可以對煙氣取樣管19反吹以防止堵塞?？刂葡到y(tǒng)1采用采用簡單的PLC控制方式。

圖3熱風噴口布置圖，根據(jù)冷灰斗11的尺寸，將熱風噴口20盡量布置的分散，不要布置在同一水平面上，這樣可以對爐底氣氛檢測的更為全面。

圖4，圖5和圖6體現(xiàn)了熱風噴口的結(jié)構(gòu)。其中噴口的長寬比在1.5-2之間，在熱風噴口20焊接、安裝完成后，在熱風噴口加裝保護罩21，保護罩上面做一個梯形凹槽23，將煙氣取樣管12布置在凹槽23中，并通過熱風噴口與爐底氣氛測量系統(tǒng)2連接，然后在保護罩21上覆蓋耐磨澆注料24，耐磨澆注料24的截面層梯形，以減少爐渣落下時對保護罩的沖擊力。

圖7是該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸流程圖，控制系統(tǒng)1從DCS系統(tǒng)25，爐底氣氛測量系統(tǒng)2獲取數(shù)據(jù)，同時同本系統(tǒng)中壓力傳感器8，灰位傳感器15也向控制系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)根據(jù)灰位向放灰控制門14發(fā)出開關指令，根據(jù)系統(tǒng)熱風壓力，控制系統(tǒng)向熱一次風控制擋板7和熱二次風控制擋板5發(fā)出指令，同時這兩個擋板的開度位置信號反饋傳遞至控制系統(tǒng)1，控制系統(tǒng)1從爐底測量系統(tǒng)2獲得每個噴口的一氧化碳濃度信號，并進行判斷，并向分支控制擋板17發(fā)出指令，同時分支控制擋板17將開度位置信號反饋傳遞至控制系統(tǒng)1。

本發(fā)明具體工作過程如下：

系統(tǒng)調(diào)試完成后即可投入運行，在運行過程中不需要運行人員的參與。控制系統(tǒng)1根據(jù)鍋爐負荷D計算出系統(tǒng)中的熱風壓力P，然后控制系統(tǒng)1發(fā)出指令打開熱二次風擋板5，當熱二次風擋板5全開時，控制系統(tǒng)1向熱一次風控制擋板7發(fā)出打開指令，直至熱一次風控制擋板全開，在調(diào)節(jié)熱一次風擋板7時，當熱一次風母管風壓與爐膛壓力的差壓值△P1(kPa)低至報警值時，停止繼續(xù)增加熱一次風擋板7的開度；在調(diào)節(jié)熱二次風擋板5時，當熱二次風箱風壓與爐膛壓力的差壓值△P2(Pa)低至報警值時，停止繼續(xù)增加熱二次風擋板5的開度；當鍋爐負荷低于45％的額定負荷時，該系統(tǒng)退出，即所有控制擋板關閉，測量系統(tǒng)停止測量。

爐底氣氛測量系統(tǒng)2在每個巡測周期內(nèi)將各檢測點的一氧化碳濃度信號傳遞給控制系統(tǒng)1，控制系統(tǒng)1進行判斷，當某點的一氧化碳濃度高于定值時，則控制系統(tǒng)1則向其對應的分支控制擋板17發(fā)出開的指令，步長為15％，在下一巡測周期內(nèi)在接收一氧化碳濃度信號，如果這點的一氧化碳濃度還是高于定值，則繼續(xù)打開其對應的分支控制擋板17直至全開。在分支控制擋板17打開的時候，控制系統(tǒng)1通過調(diào)節(jié)熱二次風擋板5和熱一次風擋板7來控制系統(tǒng)中的熱風壓力。

①由于防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)所用風量極小不會對鍋爐燃燒產(chǎn)生影響，在控制系統(tǒng)1中沒有設計專門的由于防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)中某設備故障而導致系統(tǒng)故障退出的邏輯；②由于熱風控制擋板關閉不嚴密，為了保證防爐底可燃氣體爆燃系統(tǒng)能夠完全隔離可以考慮在系統(tǒng)設計時，在各熱風控制擋板上有加裝電動或手動隔離擋板以實現(xiàn)安全隔離。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。