入炉煤质监测系统和方法技术方案

本公开提供一种入炉煤质监测系统和方法。在入炉煤质监测系统中，数据采集模块被配置为采集锅炉和制粉系统的运行数据；煤质成分信息采集模块被配置为从离线采样化验报告中采集煤质指标；通信模块被配置为将数据采集模块所采集的数据和煤质成分信息采集模块所采集的煤质指标发送给监测模块；监测模块被配置为根据运行数据和煤质指标，获得原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息；运行显示模块被配置为显示原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息。本公开有利于提升机组煤质信息化能力和运行优化水平，进一步实现机组的节能降耗。

Coal quality monitoring system and method

【技术实现步骤摘要】
入炉煤质监测系统和方法
本公开涉及电站锅炉节能优化领域，特别涉及一种入炉煤质实时在线监测系统和方法。
技术介绍
我国能源构成是以煤炭为主，目前火电占据所有发电规模的70％左右。根据电力工业中长期发展的最新预测，到2020年，我国装机总容量将达到13.4亿千瓦，其中煤电装机总容量为9.1亿千瓦，预计到2050年，我国火电机组发电方式仍高居所有发电方式的55-60％，在相当长的一段时期内，我国的能源结构仍将以火力发电为主。未来燃煤机组将向着高效节能、掺混燃烧、超低排放等方向发展。改烧低价煤或是混配煤，已是火电机组在降低成本时首要采取的措施。目前，燃煤电厂煤粉仓内普遍安装了重锤式、射频导纳等接触式料位计，或者雷达式、激光射线、超声波等非接触式料位计，可以实时监测到煤粉高度，但是料位计监测是煤粉总高度。在配煤掺烧尽量燃用低价煤的政策下，同一个原煤仓内可能存在多个煤种，而运行人员对于最下层实际入炉的煤种更为关心。现有煤粉仓对于运行人员而言类似于一个黑箱，仓内煤种的改变和实际入炉的煤种不易被实时掌握，不利于运行调整。同时，对于现有燃煤机组，已陆续安装了煤质在线检测设备，但若想通过这些设备实时监测出各台磨的实际入炉煤种，需要在每台磨的入炉煤粉管道安装设备，以300MW切圆燃烧机组为例，5台磨煤机，需要安装20套设备，投资巨大，维护困难。而对于其他没有安装煤质在线检测设备的机组，大多依旧采用离线采样化验检测煤质，采样频率8-24小时，如此大的滞后，根本无法满足锅炉的实时燃烧调整和优化运行。
技术实现思路
本公开提供一种对入炉煤质进行监测的方案，可有效提升机组煤质信息化能力和运行优化水平。根据本公开实施例的第一方面，提供一种入炉煤质监测系统，包括：数据采集模块，被配置为采集锅炉和制粉系统的运行数据；煤质成分信息采集模块，被配置为从离线采样化验报告中采集煤质指标；通信模块，被配置为将数据采集模块所采集的数据和煤质成分信息采集模块所采集的煤质指标发送给监测模块；监测模块，被配置为根据所述运行数据和所述煤质指标，获得原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息；运行显示模块，被配置为显示所述原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息。在一些实施例中，所述煤质指标包括煤质灰分、煤质水分、煤质发热量、煤质挥发分和煤质硫分。在一些实施例中，监测模块被配置为根据所述运行数据，确定上煤的初始时刻t1；根据所述运行数据获取当前时刻的煤位高度H1，并根据预设的煤位高度-煤量关系H-M曲线获得与煤位高度H1对应的煤量M1；在上煤时间段内，计算从t1开始到指定的时刻t2内的下煤量；利用所述煤量M1减去所述下煤量以获得相应的煤量M2，根据预设的煤量-煤位高度关系M-H曲线获得与煤量M2对应的煤位高度H2，以便将煤位高度H2作为两个煤质的分界面。在一些实施例中，监测模块被配置为根据所述运行数据，确定上煤的初始时刻T，将所述上煤的初始时刻T减去预定的滞后时间△t，以得到误差校正后的初始时刻t1；其中，根据以下三个条件确定上煤的初始时刻T：第一、原煤仓犁煤器处于投运状态；第二、计算当前时刻之前的N1个料位样本数据的算术平均值，连续K个时刻的料位算术平均值均大于前一时刻的料位算术平均值；第三、在长度为N2的数据采集间隔内不再上煤。在一些实施例中，监测模块被配置为在煤位高度H2小于预定值的情况下，产生燃烧煤种变更提醒信息。在一些实施例中，监测模块被配置为根据原煤仓的结构，找到圆柱形段和圆锥形段的分界煤位高度Hfen，其中原煤仓的结构为上方是圆柱形段、下方是圆锥形段；根据历史数据找到原煤仓煤位高度的变换区段，其中在变换区段中，最大值Hmax大于Hfen，最小值Hmin小于Hfen；以Hmin所处时间为计算起点，将对应时刻的煤位高度记为Mmin，在变换区段内对给煤量进行积分，得到煤量与Mmin的变化量△M，再由时间点查询煤位，得到煤位高度与Hmin的变化量△H，直至煤位到达最大值的时刻为止，由此取得离散的煤位高度变化量与煤量变化量，即△H-△M的数据表格；对△H-△M的离散数据采用插值的方式，以计算出变换区段内煤仓的煤位高度变化量-煤量变化量△H-△M曲线；分别在圆柱形段和圆锥形状段，以预定斜率将△H-△M曲线向原煤仓满仓高度和空仓高度延伸，以得到原煤仓从满仓到空仓全部高度的煤位高度-煤量曲线，即H-M曲线；对H-M曲线进行转置，可以得到煤量-煤位高度关系曲线，即M-H曲线。在一些实施例中，监测模块被配置为原煤仓在下煤过程中，若给煤机的给煤量在连续N3个样本长度内均大于给煤量门限M，且通过计算当前时刻之前的N4个料位算术平均值，若连续K个时刻的料位算术平均值均不小于前一时刻的料位算术平均值，则指示运行显示模块显示原煤仓板结预警信息。根据本公开实施例的第二方面，提供一种入炉煤质实时在线监测方法，包括：采集锅炉和制粉系统的运行数据；从离线采样化验报告中采集煤质指标；根据所述运行数据和所述煤质指标，获得原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息；显示所述原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息。在一些实施例中，所述煤质指标包括煤质灰分、煤质水分、煤质发热量、煤质挥发分和煤质硫分。在一些实施例中，根据所述运行数据，确定上煤的初始时刻t1；根据所述运行数据获取当前时刻的煤位高度H1，并根据预设的煤位高度-煤量关系H-M曲线获得与煤位高度H1对应的煤量M1；在上煤时间段内，计算从t1开始到指定的时刻t2内的下煤量；利用所述煤量M1减去所述下煤量以获得相应的煤量M2，根据预设的煤量-煤位高度关系M-H曲线获得与煤量M2对应的煤位高度H2，以便将煤位高度H2作为两个煤质的分界面。在一些实施例中，确定上煤的初始时刻t1包括：监测模块被配置为根据所述运行数据，确定上煤的初始时刻T；将所述上煤的初始时刻T减去预定的滞后时间△t，以得到误差校正后的初始时刻t1；其中，根据以下三个条件确定上煤的初始时刻T：第一、原煤仓犁煤器处于投运状态；第二、计算当前时刻之前的N1个料位样本数据的算术平均值，连续K个时刻的料位算术平均值均大于前一时刻的料位算术平均值；第三、在长度为N2的数据采集间隔内不再上煤。在一些实施例中，在煤位高度H2小于预定值的情况下，产生燃烧煤种变更提醒信息。在一些实施例中，根据原煤仓的结构，找到圆柱形段和圆锥形段的分界煤位高度Hfen，其中原煤仓的结构为上方是圆柱形段、下方是圆锥形段；根据历史数据找到原煤仓煤位高度的变换区段，其中在变换区段中，最大值Hmax大于Hfen，最小值Hmin小于Hfen；以Hmin所处时间为计算起点，将对应时刻的煤位高度记为Mmin，在变换区段内对给煤量进行积分，得到煤量与Mmin的变化量△M，再由时间点查询煤位，得到煤位高度与Hmin的变化量△H，直至煤位到达最大值的时刻为止，由此取得离散的煤位高度变化量与煤量变化量，即△H-△M的数据表格；对△H-△M的离散数据采用插值的方式，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种入炉煤质监测系统，包括：/n数据采集模块，被配置为采集锅炉和制粉系统的运行数据；/n煤质成分信息采集模块，被配置为从离线采样化验报告中采集煤质指标；/n通信模块，被配置为将数据采集模块所采集的数据和煤质成分信息采集模块所采集的煤质指标发送给监测模块；/n监测模块，被配置为根据所述运行数据和所述煤质指标，获得原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息；/n运行显示模块，被配置为显示所述原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种入炉煤质监测系统，包括：
数据采集模块，被配置为采集锅炉和制粉系统的运行数据；
煤质成分信息采集模块，被配置为从离线采样化验报告中采集煤质指标；
通信模块，被配置为将数据采集模块所采集的数据和煤质成分信息采集模块所采集的煤质指标发送给监测模块；
监测模块，被配置为根据所述运行数据和所述煤质指标，获得原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息；
运行显示模块，被配置为显示所述原煤仓多煤种分层状态、当前入炉煤质情况和燃烧煤种变更提醒信息。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述煤质指标包括煤质灰分、煤质水分、煤质发热量、煤质挥发分和煤质硫分。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，
监测模块被配置为根据所述运行数据，确定上煤的初始时刻t1；根据所述运行数据获取当前时刻的煤位高度H1，并根据预设的煤位高度-煤量关系H-M曲线获得与煤位高度H1对应的煤量M1；在上煤时间段内，计算从t1开始到指定的时刻t2内的下煤量；利用所述煤量M1减去所述下煤量以获得相应的煤量M2，根据预设的煤量-煤位高度关系M-H曲线获得与煤量M2对应的煤位高度H2，以便将煤位高度H2作为两个煤质的分界面。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，
监测模块被配置为根据所述运行数据，确定上煤的初始时刻T，将所述上煤的初始时刻T减去预定的滞后时间△t，以得到误差校正后的初始时刻t1；
其中，根据以下三个条件确定上煤的初始时刻T：第一、原煤仓犁煤器处于投运状态；第二、计算当前时刻之前的N1个料位样本数据的算术平均值，连续K个时刻的料位算术平均值均大于前一时刻的料位算术平均值；第三、在长度为N2的数据采集间隔内不再上煤。


5.根据权利要求3所述的系统，其中，
监测模块被配置为在煤位高度H2小于预定值的情况下，产生燃烧煤种变更提醒信息。


6.根据权利要求3所述的系统，其中，
监测模块被配置为根据原煤仓的结构，找到圆柱形段和圆锥形段的分界煤位高度Hfen，其中原煤仓的结构为上方是圆柱形段、下方是圆锥形段；根据历史数据找到原煤仓煤位高度的变换区段，其中在变换区段中，最大值Hmax大于Hfen，最小值Hmin小于Hfen；以Hmin所处时间为计算起点，将对应时刻的煤位高度记为Mmin，在变换区段内对给煤量进行积分，得到煤量与Mmin的变化量△M，再由时间点查询煤位，得到煤位高度与Hmin的变化量△H，直至煤位到达最大值的时刻为止，由此取得离散的煤位高度变化量与煤量变化量，即△H-△M的数据表格；对△H-△M的离散数据采用插值的方式，以计算出变换区段内煤仓的煤位高度变化量-煤量变化量△H-△M曲线；分别在圆柱形段和圆锥形状段，以预定斜率将△H-△M曲线向原煤仓满仓高度和空仓高度延伸，以得到原煤仓从满仓到空仓全部高度的煤位高度-煤量曲线，即H-M曲线；对H-M曲线进行转置，可以得到煤量-煤位高度关系曲线，即M-H曲线。


7.根据权利要求3所述的系统，其中，
监测模块被配置为原煤仓在下煤过程中，若给煤机的给煤量在连续N3个样本长度内均大于给煤量门限M，且通过计算当前时刻之前的N4个料位算术平均值，若连续K个时刻的料位算术平均值均不小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡芃，赵超，姚建超，隋海涛，
申请(专利权)人：烟台龙源电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37