一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法技术

一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，属于燃用高硫煤锅炉在线监控技术领域，该方法包括实时检测锅炉壁温及锅炉炉膛内H2S、CO、O2气体浓度；锅炉壁温包括水冷壁管壁温度以及水冷壁附近区域炉膛辐射温度；根据集散控制系统DCS获取的锅炉实时工况数据以及所述实时检测锅炉壁温及锅炉炉膛内H2S、CO、O2气体浓度数据，构建还原性气氛场模型，用于模拟燃烬风与燃烧区之间的气体浓度和温度分布关系，进而根据炉膛内H2S、CO、O2气体组分的浓度分布来判断高温腐蚀对炉膛水冷壁的影响；根据还原性气氛场模型，分析配风与烟气成分规律，找出最优风门控制策略，对风门进行优化控制。通过本发明专利技术的方法使锅炉运行参数处于最优状态。法使锅炉运行参数处于最优状态。

【技术实现步骤摘要】
一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法


[0001]本专利技术涉及燃用高硫煤锅炉在线监控
，尤其是涉及一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法。

技术介绍

[0002]我国煤炭资源较为丰富，存储总量居世界第3位，同时亦是世界上最大的煤炭生产国和消费国。随着我国电站锅炉掺烧煤种种类的日益丰富，高硫煤作为一类重要的煤炭资源，其使用也越来越普遍。含硫量高于3％的煤种称之为高硫煤，炉内燃烧时会释放大量的污染性气体(如二氧化硫、一氧化氮等)，二氧化硫的大量排放对我国环境造成巨大的负面影响。对炉膛的影响主要是产生H2S气体，使得水冷壁近壁区域还原性气氛增强，加剧了水冷壁高温腐蚀和管壁过热，引起爆管，以及产生更多的NOx。这是影响锅炉安全运行的主要因素之一，对电网的稳定运行影响很大。
[0003]高温腐蚀问题已引起广泛重视，水冷壁高温腐蚀以硫化物型腐蚀为主，造成这种腐蚀的根本原因在于水冷壁近壁区域存在强还原性气氛并伴有体积浓度较高的H2S气体，水冷壁管的腐蚀速度与烟气中的H2S体积浓度成正比。要解决水冷壁高温腐蚀的问题，就必须降低水冷壁壁面区域的还原气氛和H2S体积浓度。相关研究表明，锅炉烟气中的H2S浓度大于220mg/Nm3时，且CO浓度在30000uL/L以上，使还原性气氛强烈，高温腐蚀加剧。
[0004]国内目前发现高硫煤的危害后在水冷壁鳍片上安装了大量的引出测量管，定期通过电科院或相关检测部分进行炉内H2S，CO等气体的检测工作，在机组停运时对炉内水冷壁及换热器进行大量的腐蚀点排查，耗费了大量的检测和人工成本，及对于水冷壁及相关炉内高硫燃烧产生的腐蚀气体检测上目前还停留在定期检测阶段，在线实时监测系统还未发现有成形的案例。
[0005]目前，解决水冷壁高温腐蚀的主要技术措施有：(1)运行优化调整，优化风粉分配，避免水冷壁近壁区域出现强还原氛围；(2)加装贴壁风，使水冷壁壁面形成氧化气氛，贴壁风可以明显改善壁面气氛，但会导致炉膛中间区域缺风使火焰中心上移，进而发生屏式过热器、高温过热器受热面超温、飞灰含碳量升高和CO体积分数升高等问题，该方式属于被动防护，费用相对较高。(3)对水冷壁进行防腐防磨热喷涂，使还原氛围与水冷壁金属材质隔离，水冷壁热喷涂的效果受喷涂材质和施工工艺的影响较大，且有效期受壁面环境影响较大(4)降低入炉煤质硫分，减少H2S的生成。(5)锅炉切圆直径较大，也是导致水冷壁高温腐蚀的原因之一，因此燃烧器优化应从强化煤粉着火，减小炉内切圆直径着手，具体对喷口进行技术改造。以上技术应用情况只能对固定高硫煤种进行对比试验后，才会进行技术改造方案的落实，但在改造前后不能对炉内燃烧状态进行有效的实时监控和数据验证。
[0006]这些措施中，在无法改变燃料的前提下，通过运行优化调整是解决水冷壁高温腐蚀首要考虑的技术措施。如何进行运行优化调整，对高硫煤的在线监控就成为优化运行指导的重要手段。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供了一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0009]步骤S1：实时检测锅炉壁温及锅炉炉膛内H2S、CO、O2气体浓度；所述锅炉壁温包含水冷壁管壁温度以及水冷壁附近区域炉膛辐射温度；
[0010]步骤S2：利用集散控制系统DCS实时获取锅炉的工况数据，根据集散控制系统DCS获取的锅炉实时工况数据以及步骤1所检测到的数据，构建还原性气氛场模型，用于模拟燃烬风与燃烧区之间的气体浓度和温度分布关系，进而根据炉膛内H2S、CO、O2气体组分的浓度分布来判断高温腐蚀对炉膛水冷壁的影响；
[0011]步骤S3：根据还原性气氛场模型，分析配风与烟气成分规律，找出最优风门控制策略，对风门进行优化控制。
[0012]进一步，在燃烬风与燃烧区之间的四墙水冷壁鳍片上开孔引出取样管，取样管的数量为64个，均匀布置在锅炉炉膛的四墙水冷壁鳍片上，每个水冷壁墙均匀分布16个，取样管与烟气传感器连接，同时取样管上安装有温度采集模块。
[0013]更进一步，所述温度采集模块为热电偶温度传感器。
[0014]进一步，所述水冷壁附近区域为距离水冷壁3cm～6cm的区域。
[0015]进一步，步骤S3中，所述根据还原性气氛场模型，分析配风与烟气成分规律，找出最优风门控制策略，对风门进行优化控制的过程如下：
[0016]根据构建的还原性气氛场模型，得到上层二次风门及燃烬风门开度对H2S、CO、O2浓度的影响关系，通过锅炉实时工况数据和实时锅炉壁温，对锅炉炉内一次风速和二次风速的配比关系进行判断，给出调节一二次风的配比，使得水冷壁附近不会形成还原性气氛。
[0017]通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术提出的一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，通过对煤质、负荷、锅炉壁温及主要核心参数进行数据模型汇总构建，满足对炉膛内H2S及还原性气氛的有效监控，并根据炉内H2S、CO、O2等气体组分的浓度分布来判断高温腐蚀对炉膛水冷壁的影响，通过对锅炉壁温的实时监测，对炉内一次风速和二次风速的配比关系进行判断，给出调节一二次风的配比方案，改善燃烧出口气流状况，也就间接的防止了水冷壁附近形成的还原性气氛，预防未燃颗粒直接冲刷水冷壁形成结焦，降低水冷壁管温度偏差，使人员现场掌握锅炉实际运行状况，优化运行，使锅炉运行参数处于最优状态。
具体实施方式
[0018]为使得本专利技术的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面对本专利技术中的技术方案进行清楚完整地描述。显然，本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0019]一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，包括如下步骤：
[0020]步骤S1、多点水冷壁管壁温度以及水冷壁附近(距离水冷壁3cm～6cm)炉膛辐射温
度、H2S、CO、O2气体取样安装及测量：首先在燃烬风与燃烧区之间的四墙水冷壁鳍片上开孔引出取样管，每面墙平均分布安装16支取样管，并保证不发生结焦和堵管问题，对共计64根取样管上附加安装热电偶壁温测点，通过这些壁温测量数据汇总后，构建算法模型模拟燃烬风与燃烧区之间的气体浓度和温度分布，通过上层二次风与燃烬层之间鳍片的轮询取样方式，对H2S、CO、O2气体浓度和锅炉壁温进行实时测量，取样采用高效过滤和自振打方式，解决水冷壁鳍片引出管的堵塞问题；
[0021]步骤S2、还原性气氛场模型构建：对集散控制系统DCS中锅炉参数的引入，再根据步骤S1中64路的测量数据，通过高性能工控机的外挂模型进行分布计算，对煤质、负荷、锅炉壁温及核心参数进行数据模型汇总构建，形成对炉膛内H2S及还原性气氛的有效监控，大量引入集散控制系统DCS中的参数，锅炉壁温参数及风量配比状态，为还原性气氛的模型构建提供大量的数据支撑，通过模拟手段研究燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：实时检测锅炉壁温及锅炉炉膛内H2S、CO、O2气体浓度；所述锅炉壁温包含水冷壁管壁温度以及水冷壁附近区域炉膛辐射温度；步骤S2：利用集散控制系统DCS实时获取锅炉的工况数据，根据集散控制系统DCS获取的锅炉实时工况数据以及步骤1所检测到的数据，构建还原性气氛场模型，用于模拟燃烬风与燃烧区之间的气体浓度和温度分布关系，进而根据炉膛内H2S、CO、O2气体组分的浓度分布来判断高温腐蚀对炉膛水冷壁的影响；步骤S3：根据还原性气氛场模型，分析配风与烟气成分规律，找出最优风门控制策略，对风门进行优化控制。2.根据权利要求1所述燃用高硫煤锅炉在线监控方法，其特征在于：在燃烬风与燃烧区之间的四墙水冷壁鳍片上开孔引出取样管，取样管的数量为64个，均匀布置在锅炉炉膛的四墙...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀，韩季廷，姜薇薇，赵明亮，王忠言，郭帅，鲁绍博，张丹，王宁，宋志宇，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：