用于减少炉渣形成的优化系统和方法技术方案

公开了用于减少炉渣形成的优化系统和方法以及发电系统。该优化系统包括锅炉、多个温度传感器、多个CO传感器和控制器。锅炉包括多个燃烧器及用于从锅炉排出尾部烟气的排气口。多个温度传感器与锅炉内的多个锅炉子区域通讯以用于感知多个锅炉子区域的温度。多个CO传感器与邻近排气口的多个排气子区域通讯以用于感知通过多个排气子区域离开锅炉的尾部烟气中的CO含量。每一个锅炉子区域与至少一个排气子区域相关联。控制器基于多个锅炉子区域中所感知的温度、多个排气子区域中所感知的CO含量以及多个锅炉子区域和多个排气子区域间的关联，来优化锅炉的至少一个操作参数，从而能够减少锅炉内的炉渣形成，提高锅炉的总体热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及锅炉系统，尤其涉及用于减少锅炉中的炉渣形成的优化系统和优化方法以及具有该优化系统的用于产生电力的发电系统。
技术介绍
燃烧矿物燃料的锅炉系统已被用于发电。一类燃烧矿物燃料的锅炉系统燃烧空气/煤的混合物以产生热能，热能提高水温以产生蒸汽。该蒸汽被用于驱动输出电力的涡轮发电机。与上述锅炉系统相关的问题在于，该锅炉系统可能具有炉渣或未燃尽的碳氢化合物开始粘附于该锅炉系统的壁的空间区域或位置。当结渣变得相对较厚时，结渣会从壁上脱落并且损坏锅炉系统内的设备。因此，若未得到及时控制，这种结渣会由于导致过早的昂贵的清理操作而影响锅炉系统的维护周期。由此引起的停机时间则反过来不利地影响电力生产的销售。与此同时，这些结渣降低了过热和再热区中的这些位置处的传热系数(性能)，因为它降低了锅炉系统的总体热效率，增加了用于发电的锅炉系统运行成本。
技术实现思路
在本专利技术各具体实施方式的一方面，提供了一种用于减少炉渣形成的优化系统。所述优化系统包括锅炉、多个温度传感器、多个CO传感器和控制器。所述锅炉包括多个燃烧器并且还包括排气口，所述多个燃烧器用于在所述锅炉内燃烧包括可燃燃料和氧的组合，所述排气口用于从所述锅炉排出尾部烟气。所述多个温度传感器与所述锅炉内的多个锅炉子区域通讯以用于感知所述多个锅炉子区域的温度。所述多个CO传感器与邻近所述排气口的多个排气子区域通讯以用于感知通过所述多个排气子区域离开所述锅炉的所述尾部烟气中的CO含量。所述多个锅炉子区域的每一个与所述多个排气子区域的至少一个相关联。所述控制器基于所述多个锅炉子区域中所感知的温度、所述多个排气子区域中所感知的CO含量以及所述多个锅炉子区域和所述多个排气子区域间的关联，来优化所述锅炉的至少一个操作参数。在本专利技术各具体实施方式的另一方面，提供了一种用于减少锅炉中炉渣形成的优化方法。所述锅炉包括燃烧区并且还包括排气口，所述燃烧区中燃烧包括可燃燃料和氧的组合，所述排气口用于从所述锅炉排出尾部烟气。所述优化方法包括：将所述锅炉内的多个锅炉子区域的每一个与邻近所述排气口的多个排气子区域的至少一个相关联；感知所述多个锅炉子区域的温度；感知通过所述多个排气子区域离开所述锅炉的所述尾部烟气中的CO含量；以及基于所述多个锅炉子区域中所感知的温度、所述多个排气子区域中所感知的CO含量、以及所述多个锅炉子区域和所述多个排气子区域间的关联，来优化所述锅炉的至少一个操作参数。在本专利技术各具体实施方式的又一方面，提供了一种用于产生电力的发电系统。所述发电系统包括：基于汽轮机的发电机、用于产生驱动所述基于汽轮机的发电机以发电的蒸汽的锅炉、多个温度传感器、多个CO传感器以及控制器。所述锅炉包括多个燃烧器并且还包括排气口，所述多个燃烧器用于在所述锅炉内燃烧包括可燃燃料和氧的组合，所述排气口用于从所述锅炉排出尾部烟气。所述多个温度传感器与所述锅炉内的多个锅炉子区域通讯以用于感知所述多个锅炉子区域的温度。所述多个CO传感器与邻近所述排气口的多个排气子区域通讯以用于感知通过所述多个排气子区域离开所述锅炉的所述尾部烟气中的CO含量。所述多个锅炉子区域的每一个与所述多个排气子区域的至少一个相关联。所述控制器基于所述多个锅炉子区域中所感知的温度、所述多个排气子区域中所感知的CO含量以及所述多个锅炉子区域和所述多个排气子区域间的关联，来优化所述锅炉的至少一个操作参数。根据本专利技术的具体实施方式的优化系统和优化方法通过实时地监视多个锅炉子区域的温度以及多个排气子区域的CO含量并结合多个锅炉子区域和多个排气子区域间的关联，来不断地优化锅炉的操作参数，因此，本专利技术的优化系统和优化方法可以减少锅炉中预定位置处的炉渣形成并防止不期望的结渣、提高锅炉的总体热效率、最小化锅炉的机械疲劳、管腐蚀和热应力，从而进一步降低发电系统的运行成本。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些及其他特征、方面和优点将变得更好理解，附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中：图1是根据本专利技术的一个具体实施方式的发电系统的示意图；图2是根据本专利技术的一个具体实施方式的锅炉的示意图；图3是图2的锅炉的示意性侧视图；图4是根据本专利技术的一个具体实施方式的用于减少炉渣形成的优化系统的示意性框图；以及图5是根据本专利技术的一个具体实施方式的用于减少图2的锅炉中的炉渣形成的优化方法的流程图。具体实施方式具体实施方式为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本专利技术所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本专利技术的披露。除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。图1示出根据本专利技术的一个具体实施方式的用于产生电力的发电系统的示意图。如图1所示，根据本专利技术的一个具体实施方式的发电系统100包括基于汽轮机的发电机300以及用于减少与基于汽轮机的发电机300耦接的锅炉中的炉渣形成的优化系统200。优化系统200中产生的蒸汽随后流至基于汽轮机的发电机300，该蒸汽驱动基于汽轮机的发电机300以产生电力。参照图1并结合图2至图4，优化系统200包括锅炉1、多个温度传感器2、多个CO传感器3以及控制器4(图4)，锅炉1具有多个燃烧器10和用于从锅炉1排出尾部烟气的排气口11。燃烧器10在锅炉1内燃烧诸如煤的可燃燃料或者其他适当的碳氢化合物燃料和氧的组合，以产生将水转换成蒸汽所需的热量，蒸汽用于驱动发电机300。作为选择地，锅炉1中燃烧的可燃燃料可以包括油、天然气或者任何其他适当的可燃材料。多个温度传感器2与锅炉1内的多个锅炉子区域132(图2)通讯以感知多个锅炉子区域132的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少炉渣形成的优化系统，其包括：锅炉，所述锅炉包括多个燃烧器并且还包括排气口，所述多个燃烧器用于在所述锅炉内燃烧包括可燃燃料和氧的组合，所述排气口用于从所述锅炉排出尾部烟气；多个温度传感器，所述多个温度传感器与所述锅炉内的多个锅炉子区域通讯以用于感知所述多个锅炉子区域的温度；多个CO传感器，所述多个CO传感器与邻近所述排气口的多个排气子区域通讯以用于感知通过所述多个排气子区域离开所述锅炉的所述尾部烟气中的CO含量，其中所述多个锅炉子区域的每一个与所述多个排气子区域的至少一个相关联，以及控制器，所述控制器用于基于所述多个锅炉子区域中所感知的温度、所述多个排气子区域中所感知的CO含量以及所述多个锅炉子区域和所述多个排气子区域间的关联，来优化所述锅炉的至少一个操作参数。

【技术特征摘要】
1.一种用于减少炉渣形成的优化系统，其包括：
锅炉，所述锅炉包括多个燃烧器并且还包括排气口，所述多个燃烧器用于在
所述锅炉内燃烧包括可燃燃料和氧的组合，所述排气口用于从所述锅炉排出尾部烟
气；
多个温度传感器，所述多个温度传感器与所述锅炉内的多个锅炉子区域通讯
以用于感知所述多个锅炉子区域的温度；
多个CO传感器，所述多个CO传感器与邻近所述排气口的多个排气子区域通
讯以用于感知通过所述多个排气子区域离开所述锅炉的所述尾部烟气中的CO含
量，其中所述多个锅炉子区域的每一个与所述多个排气子区域的至少一个相关联，
以及
控制器，所述控制器用于基于所述多个锅炉子区域中所感知的温度、所述多
个排气子区域中所感知的CO含量以及所述多个锅炉子区域和所述多个排气子区
域间的关联，来优化所述锅炉的至少一个操作参数。
2.如权利要求1所述的优化系统，其中，所述锅炉包括燃烧区以及所述燃烧
区和所述排气口之间的对流区，在所述燃烧区中燃烧包括所述可燃燃料和所述氧的
组合，且其中所述多个锅炉子区域位于所述对流区中。
3.如权利要求2所述的优化系统，其中，所述多个锅炉子区域位于公共对流
平面，所述公共对流平面基本垂直于所述锅炉内烟气的总体流动方向，所述多个排
气子区域位于公共排气平面，所述公共排气平面基本垂直于所述尾部烟气的总体流
动方向。
4.如权利要求2所述的优化系统，其中，所述锅炉还包括所述燃烧区上方的
过燃区，过燃风被引入所述过燃区，且其中所述对流区位于所述过燃区和所述排气
口之间。
5.如权利要求4所述的优化系统，其中，所述锅炉还包括多个过燃风喷嘴，
所述过燃风经由所述多个过燃风喷嘴被引入所述过燃区，且其中所述锅炉的至少一
个操作参数包括所述多个过燃风喷嘴中的至少一个的参数。
6.如权利要求5所述的优化系统，其中，所述过燃风喷嘴的参数包括所述过
燃风的流量、所述过燃风的摆角或者它们的组合。
7.如权利要求1所述的优化系统，其中，所述控制器包括预先建立的模型库，
所述模型库包括至少一个模型，所述至少一个模型对应于所述锅炉的至少一个操作
参数、所述多个锅炉子区域中所感知的温度、所述多个排气子区域中所感知的CO
含量、以及所述多个锅炉子区域和所述多个排气子区域间的关联之间的关系。
8.如权利要求7所述的优化系统，其中，所述控制器还包括：
决策模块，其用于确定何时要执行优化步骤；
优化模块，其用于在所述决策模块已确定要执行所述优化步骤时，从所述模
型库确定要被调节的所述锅炉的至少一个操作参数；以及
执行模块，其用于调节所述锅炉的至少一个操作参数。
9.如权利要求8所述的优化系统，其中，当至少一个锅炉子区域的所感知的
温度高于预定的温度阈值并且与所述至少一个锅炉子区域相关联的至少一个排气
子区域的所感知的CO含量高于预定的CO含量阈值时，所述决策模块确定要执行
所述优化步骤。
10.一种用于减少锅炉中炉渣形成的优化方法，其中所述锅炉包括燃烧区并
且还包括排气口，所述燃烧区中燃烧包括可燃燃料和氧的组合，所述排气口用于从
所述锅炉排出尾部烟气，所述优化方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏刚，周伟，何立汉，吴之林，周颖能，赵冬贤，陈耀，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US