一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置及方法制造方法及图纸

一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置及方法，属于燃烧优化监控技术领域，通过实时采集炉内贴壁烟气温度，并依据DSC数据和上述测温元件采集数据，结合辐射传热核算出炉内热负荷及温度场，建立符合真实条件的数学方程对锅炉的各层一、二次风门开度进行控制。本发明专利技术可以做到实时监控炉内火焰燃烧状况，防止出现偏烧，保证受热面的安全以及在低负荷状态下，有助于锅炉在低负荷情况下的稳定燃烧。同时，通过控制装置对锅炉的各层一、二次风门开度进行控制，使锅炉运行参数达到设计值的前提下降低NO

【技术实现步骤摘要】
一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置及方法


[0001]本专利技术属于燃烧优化监控
，特别是涉及到基于测量炉膛贴壁温度对锅炉燃烧优化监控的风门控制方法。

技术介绍

[0002]在低碳环保的环境要求下，需进一步对火力发电厂的煤耗提出要求。虽然在高负荷下运行的大型锅炉通常都能将锅炉效率保证在90％以上，且灰渣的含碳量控制得很低。但如今越来越需要火力发电厂起到调峰的作用，而在低负荷下运行过程中锅炉的煤耗一直都不低，且常年运行的机组因设备损耗、煤质变化等一系列因素影响导致煤耗更加难以达到国家要求。如何使火力发电厂在低负荷时既能有充足的氧量使煤粉燃尽，又能保证NO
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浓度达到环保要求已经得到越来越多火力发电厂的重视。
[0003]对安全的要求已经成为各大火力发电厂最重视的指标，设备的安全运行不仅是保证人员的安全，也是保证电网的安全和稳定。对于锅炉设备来说，受热面管道爆裂占锅炉停运的80％～90％。而炉膛内燃烧得好坏直接决定了受热面金属壁温是否因偏烧而导致超温爆管。
[0004]当今火力发电厂调峰的作用更加突出，亦对火电厂提出了更低负荷运行的要求。燃烧的优化以及监视炉内燃烧的状态是解决锅炉安全稳定地降低负荷的关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置及方法，在炉膛近壁面设置测温元件，通过实时检测炉膛近壁面温度，提高锅炉燃烧效率，防止受热面超温爆管，降低NO
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浓度，低负荷下稳燃。/>[0006]一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置，其特征是：包括测温元件、温度测点接线箱以及外挂工控机，所述测温元件等间距设置在锅炉四面水冷壁上，每一侧水冷壁上设置有14个测温元件；所述温度测点接线箱为两个，分别设置在锅炉后墙两侧的集成箱内；所述测温元件信号输出端与温度测点接线箱内部的温度采集模块连接；两个所述温度测点接线箱与外挂工控机连接；所述外挂工控机的信号输出端分别与一次风门角操控制器及二次风门角操控制器连接。
[0007]所述测温元件均分为两部分，一部分设置在锅炉前墙水冷壁和右墙水冷壁上，另一部分设置在锅炉后墙水冷壁和左墙水冷壁上。
[0008]所述测温元件设置在锅炉燃尽区域及燃烧区域的中间位置。
[0009]所述外挂工控机内部设置有锅炉DCS控制系统。
[0010]一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制方法，其特征是：应用所述的一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
[0011]步骤一、在锅炉最上层燃烧器与最下层燃尽风之间四壁上等间距安装测温元件，测温元件获取温度数据通过温度测点接线箱传输至外挂工控机，通过外挂工控机内部设置
的数据整理模块将DCS数据与测温元件采集数据以及炉内辐射传热结合模拟锅炉燃烧状态，并上传至锅炉DCS控制系统；
[0012]步骤二、通过锅炉DCS控制系统模拟燃烧状态，与DCS控制系统的NO
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浓度在锅炉内的转化速率相结合，核算锅炉运行的一次风门和二次风门开度，设置风门开度为角操控制，设置周界风门最低开度为7％～10％，辅助风门最低开度为3.5％～5％；
[0013]至此，一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制方法完成。
[0014]所述步骤一中炉内辐射传热模型为，
[0015][0016]式中，Q为炉内总的辐射换热量；r1为金属套材质修正后的辐射系数；r2为金属套与测温元件间的空气修正后的辐射系数；r3为测温元件内部结构材料修正后的辐射系数；a
f
为火焰黑度；ξ为污染系数；x为辐射角系数；F为锅炉水冷壁设计面积，m2；ε为火焰与水冷壁间的黑度；T
f
为火焰平均温度，℃；T
tw
为测温元件测得的贴壁烟气温度，℃。
[0017]所述步骤二中DCS控制系统的NO
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浓度在锅炉内的转化速率依据为，
[0018]NO
X
的摩尔浓度变化率为：
[0019][0020]式中，λ为反应常数；ω为质量分数；为氧原子浓度；M为摩尔质量；
[0021]NO
X
在炉内的生成速率可通过数学方程表示为：
[0022][0023]式中，
±
λ
i
分别第i组分的正向反应速率常数以及逆向反应速常数；ω为相应组分的质量分数。
[0024]所述步骤二的角操控制将所有风门划分为上、中、下及燃尽风四组，并根据机组大小，每组所包括的风门有5～7层，且每组中包含1～2层周界风其余为辅助风。
[0025]通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置及方法，通过实时采集炉内贴壁烟气温度，并依据DSC数据和上述测温元件采集数据，结合辐射传热核算出炉内热负荷及温度场，建立符合真实条件的数学方程对锅炉的各层一、二次风门开度进行控制。可以做到实时监控炉内火焰燃烧状况，防止出现偏烧，保证受热面的安全以及在低负荷状态下，有助于锅炉在低负荷情况下的稳定燃烧。同时，通过控制装置对锅炉的各层一、二次风门开度进行控制，使锅炉运行参数达到设计值的前提下降低NO
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浓度。
附图说明
[0026]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：
[0027]图1为本专利技术一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制方法流程示意框图。
[0028]图2为本专利技术一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置测温元件安装位置示意图。
[0029]图3为本专利技术一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置结构框图。
[0030]图4为本专利技术一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置呈现的实际效果图。
[0031]图中1
‑
测温元件、2
‑
温度测点接线箱、3
‑
外挂工控机、4
‑
燃尽区域、5
‑
测温元件安装区域、6
‑
燃烧区域。
具体实施方式
[0032]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。
[0033]一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置，如图2及图3所示，包括测温元件1、温度测点接线箱2以及外挂工控机3，所述测温元件1等间距设置在锅炉四面水冷壁上，每一侧水冷壁上设置有14个测温元件1；所述温度测点接线箱2为两个，分别设置在锅炉后墙两侧的集成箱内；所述测温元件1信号输出端与温度测点接线箱2内部的温度采集模块连接；两个所述温度测点接线箱2与外挂工控机3连接；所述外挂工控机3的信号输出端分别与一次风门角操控制器及二次风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置，其特征是：包括测温元件(1)、温度测点接线箱(2)以及外挂工控机(3)，所述测温元件(1)等间距设置在锅炉四面水冷壁上，每一侧水冷壁上设置有14个测温元件(1)；所述温度测点接线箱(2)为两个，分别设置在锅炉后墙两侧的集成箱内；所述测温元件(1)信号输出端与温度测点接线箱(2)内部的温度采集模块连接；两个所述温度测点接线箱(2)与外挂工控机(3)连接；所述外挂工控机(3)的信号输出端分别与一次风门角操控制器及二次风门角操控制器连接。2.根据权利要求1所述的一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置，其特征是：所述测温元件(1)均分为两部分，一部分设置在锅炉前墙水冷壁和右墙水冷壁上，另一部分设置在锅炉后墙水冷壁和左墙水冷壁上。3.根据权利要求1所述的一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置，其特征是：所述测温元件(1)设置在锅炉燃尽区域及燃烧区域的中间位置。4.根据权利要求1所述的一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置，其特征是：所述外挂工控机(3)内部设置有锅炉DCS控制系统。5.一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制方法，其特征是：应用权利要求1所述的一种基于炉内温度场优化燃烧的风门控制装置，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，步骤一、在锅炉最上层燃烧器与最下层燃尽风之间四壁上等间距安装测温元件(1)，测温元件(1)获取温度数据通过温度测点接线箱(2)传输至外挂工控机(3)，通过外挂工控机(3)内部设置的数据整理模块将DCS数据与测温元件(1)采集数据以及炉内辐射传热结合模拟锅炉燃烧状态，并上传至锅炉DCS控制系统；步骤二、通过锅炉DCS控制系统模拟燃烧状态，与DCS控制系统的NO
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【专利技术属性】
技术研发人员：鲁绍博，宋志宇，刘秀，姜薇薇，赵明亮，韩季廷，王宁，郭帅，张丹，
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：