一種富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐安全保護(hù)控制裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體地，涉及一種富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐安全保護(hù)控制裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]富氧燃燒技術(shù)是一種用比通?？諝?含氧濃度21% )含氧濃度高的氧氣(純氧或較高濃度的氧氣)代替空氣作為燃料燃燒的助燃劑的技術(shù)，它是一種清潔、高效節(jié)能的燃燒技術(shù)，可以應(yīng)用于煤粉鍋爐等鍋爐的燃燒發(fā)電等領(lǐng)域中。
[0003]對(duì)于采用富氧燃燒技術(shù)的富氧燃燒系統(tǒng)而言，由于其采用純氧或較高濃度的氧氣作為燃料燃燒的助燃劑，而且富氧燃燒系統(tǒng)通常是閉式循環(huán)系統(tǒng)或半閉式循環(huán)系統(tǒng)，所以當(dāng)富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐發(fā)生事故而跳閘時(shí)，如果純氧或較高濃度的氧氣進(jìn)入鍋爐爐膛內(nèi)，則即使關(guān)閉了燃料供應(yīng)，未燃燼的燃料或構(gòu)造鍋爐的鋼材也都有可能會(huì)發(fā)生爆燃。因此，富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐安全保護(hù)控制是極其重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐安全保護(hù)控制裝置和方法，該控制裝置和方法能夠確保富氧燃燒系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐安全保護(hù)控制裝置，該控制裝置包括:監(jiān)測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐的重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)空分裝置中、氧氣輸送管道中以及燃燒和煙風(fēng)子系統(tǒng)的注氧位置處的氧氣濃度、壓力和溫度，并將監(jiān)測(cè)到的重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、氧氣濃度、壓力和溫度發(fā)送給控制模塊；所述控制模塊，用于判斷所述重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否異常，將監(jiān)測(cè)到的氧氣濃度、壓力和溫度與各自的設(shè)定值進(jìn)行比較，并在以下任一情況下發(fā)出鍋爐主燃料跳閘信號(hào):所述重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)異常，監(jiān)測(cè)到的氧氣濃度、壓力和溫度中的任意一者大于其各自的設(shè)定值；其中，所述鍋爐主燃料跳閘信號(hào)促使所述富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐燃料的供給、氧氣的輸送被切斷并促使相關(guān)重要輔機(jī)設(shè)備聯(lián)動(dòng)跳閘。
[0006]本發(fā)明還提供一種富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐安全保護(hù)控制方法，該控制方法包括:監(jiān)測(cè)富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐的重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)空分裝置中、氧氣輸送管道中以及燃燒和煙風(fēng)子系統(tǒng)的注氧位置處的氧氣濃度、壓力和溫度；判斷所述重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否異常，將監(jiān)測(cè)到的氧氣濃度、壓力和溫度與各自的設(shè)定值進(jìn)行比較，并在以下任一情況下發(fā)出鍋爐主燃料跳閘信號(hào):所述重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)異常，監(jiān)測(cè)到的氧氣濃度、壓力和溫度中的任意一者大于其各自的設(shè)定值；其中，所述鍋爐主燃料跳閘信號(hào)促使所述富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐燃料的供給、氧氣的輸送被切斷并促使相關(guān)重要輔機(jī)設(shè)備聯(lián)動(dòng)跳閘。
[0007]通過(guò)上述技術(shù)方案，由于根據(jù)本發(fā)明的控制裝置和控制方法能夠?qū)深?lèi)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一類(lèi)是富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐的重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，另一類(lèi)是空分裝置中、氧氣(純氧或較高濃度的氧氣)輸送管道中以及燃燒和煙風(fēng)子系統(tǒng)的注氧位置處的氧氣濃度、壓力和溫度等實(shí)時(shí)信號(hào)，并在監(jiān)測(cè)到重要輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)、監(jiān)測(cè)到的氧氣濃度、壓力和溫度等實(shí)時(shí)信號(hào)中的任意一者大于其各自的設(shè)定值時(shí)發(fā)出鍋爐主燃料跳閘信號(hào)，因此其能夠確保富氧燃燒系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并在事故已經(jīng)發(fā)生時(shí)防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。
[0008]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0009]附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0010]圖1是富氧燃燒系統(tǒng)的簡(jiǎn)化工藝圖；
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐安全保護(hù)控制裝置的示意框圖；以及
[0012]圖3是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐安全保護(hù)控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014]圖1示出了富氧燃燒系統(tǒng)的簡(jiǎn)化工藝圖?？諝膺M(jìn)入空分裝置10之后，被分離成氮?dú)夂脱鯕?純氧或較高濃度的氧氣)，所分離出的純氧或較高濃度的氧氣經(jīng)過(guò)儲(chǔ)氧罐之后被輸送至鍋爐11。鍋爐11中的燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器12之后被再循環(huán)到鍋爐11中，以用于控制鍋爐11內(nèi)的火焰溫度并維持合適的傳熱特性。隨著煙氣再循環(huán)次數(shù)的增多，會(huì)在煙氣中富集越來(lái)越多的二氧化碳從而使得二氧化碳的濃度越來(lái)越高，當(dāng)二氧化碳的濃度達(dá)到一定的濃度(例如70%?80%或更高)時(shí)可打開(kāi)煙氣冷卻器13并通過(guò)二氧化碳?jí)嚎s收集器14來(lái)收集二氧化碳。
[0015]從圖1的富氧燃燒系統(tǒng)簡(jiǎn)化工藝圖中可以看出，注氧的安全問(wèn)題主要是指純氧或較高濃度的氧氣的安全問(wèn)題，因?yàn)樵诟叩蛪洪_(kāi)關(guān)操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高速?zèng)_擊摩擦，這可能導(dǎo)致失效或爆管。進(jìn)入煙風(fēng)道的氧氣壓力在一定值、二次風(fēng)主煙道溫度為160°C時(shí)，會(huì)使再循環(huán)煙道的注氧位置處的溫度上升，危險(xiǎn)性增加?？梢?jiàn)富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐安全保護(hù)控制是極其重要的。
[0016]如圖2所示，本發(fā)明提供一種富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐安全保護(hù)控制裝置，該控制裝置包括:監(jiān)測(cè)模塊21，用于監(jiān)測(cè)富氧燃燒系統(tǒng)鍋爐的重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)空分裝置中、氧氣輸送管道中以及燃燒和煙風(fēng)子系統(tǒng)的注氧位置處的氧氣濃度、壓力和溫度，并將監(jiān)測(cè)到的重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、氧氣濃度、壓力和溫度發(fā)送給控制模塊22 ;控制模塊22，用于判斷所述重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否異常，將監(jiān)測(cè)到的氧氣濃度、壓力和溫度與各自的設(shè)定值進(jìn)行比較，并在以下任一情況下發(fā)出鍋爐主燃料跳閘信號(hào):所述重要輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)異常，監(jiān)測(cè)到的氧氣濃度、壓力和溫度中的任意一者大于其各自的設(shè)定值；其中，所述鍋爐主燃料跳閘信號(hào)促使所述富氧燃燒系統(tǒng)的鍋爐燃料的供給、氧氣的輸送被切斷并促使相關(guān)重要輔機(jī)設(shè)備聯(lián)動(dòng)跳閘。
[0017]鍋爐主燃料跳閘(MFT)是鍋爐安全保護(hù)的核心內(nèi)容。鍋爐主燃料跳閘一般指的是鍋爐運(yùn)行當(dāng)中對(duì)富氧燃燒系統(tǒng)的設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)措施:當(dāng)發(fā)生異常突發(fā)事故時(shí)，或報(bào)警，或自動(dòng)停止設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)保留送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行以進(jìn)行吹掃。缺陷或故障消除后需啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，必須先將MFT復(fù)位方可啟動(dòng)設(shè)備，否則電機(jī)設(shè)備無(wú)法啟動(dòng)。
[0018]鍋爐主燃料跳閘的作用是連續(xù)監(jiān)視預(yù)先確定的各種安全運(yùn)行條件是否滿(mǎn)足，一旦出現(xiàn)可能危及鍋爐安全運(yùn)行的工況，就快速且準(zhǔn)確地切斷進(jìn)入爐膛的燃料，切斷高濃度氧氣或純氧的供應(yīng)，以避免事故的發(fā)生或進(jìn)一步擴(kuò)大，保障設(shè)備和人身安全。
[0019]—般在鍋爐主燃料跳閘動(dòng)作之后，會(huì)有例如如下設(shè)備的連鎖跳閘動(dòng)作:所有磨煤機(jī)跳閘，磨煤機(jī)熱風(fēng)隔離檔板關(guān)閉，磨煤機(jī)冷、熱調(diào)節(jié)檔板關(guān)閉，冷風(fēng)調(diào)節(jié)檔板全開(kāi)；所有給煤機(jī)跳閘；一次風(fēng)機(jī)跳閘，密封風(fēng)機(jī)聯(lián)跳；所有點(diǎn)火油槍及低負(fù)荷油槍跳閘閥關(guān)閉；快關(guān)燃油母管調(diào)節(jié)閥、回油閥及所