具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤粉制备技术，特别涉及一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制 备系统及方法。
【背景技术】
[0002] 燃煤锅炉，特别是大型燃煤锅炉，如电力锅炉、工业锅炉、水泥窑炉等，均采用煤粉 制备系统制成煤粉作为锅炉供煤来源。
[0003] 现有煤粉制备系统有直吹式和仓储式两种。
[0004] 如图IA所示为直吹式煤粉制备系统的结构示意图。如图IB所示为仓储式煤粉制 备系统的结构示意图。
[0005]直吹式煤粉制备系统包括原煤料仓1，给料机2,磨煤机3,风机4,粗细粉分离器5， 风送煤粉管道6,燃烧器7,锅炉炉膛8。其中标号1一6属于煤粉制备系统，标号7-8属于 锅炉燃烧系统。
[0006] 直吹式煤粉制备系统是将原煤料仓1中的原煤通过给料机2输送至磨煤机3破 碎、烘干、研磨成粉后，借助风机4产生的风力风送至粗细粉分离器5,进行粗细粉分离，粗 粉被送回磨煤机继续研磨，细粉经风送煤粉管道6送至燃烧器7。该风送煤粉管道6可以是 多个，与同一个锅炉连接。
[0007] 仓储式煤粉制备系统在直吹式煤粉制备系统的基础上进一步包括风粉分离器9， 锁风器10,煤粉储存仓11，给粉机12,风粉混合器13,风机14。
[0008] 仓储式制粉过程是，风送煤粉管道6的煤粉经风粉分离器9和锁风器10将风与粉 分开，分离出的煤粉送至煤粉储存仓11储存，然后再根据锅炉热量的需要，将煤粉经给粉 机12称重后，再经风粉混合器13与风混合后，再经风送煤粉管道6送至燃烧器7。
[0009] 其中，煤粉制备系统的主要功能有：
[0010] 1.将原煤称重给磨煤机供煤；
[0011] 2.磨煤机将原煤破碎、加热烘干、制粉；
[0012] 3.风送煤粉至锅炉燃烧。
[0013] 而现有煤粉制备系统存在的主要问题有：
[0014] 1)称重供煤。
[0015] 称重供煤未与原煤的灰分、水分、发热量等煤质因素联系起来。虽然可对这些参数 做离线测量，但由于测量时间长，得不到及时调整，因而导致煤粉的发热量波动较大。
[0016] 2)不能实时检测风送煤粉热量和实现热量调节与控制。
[0017] 3)由于风送煤粉温度高（>100°C)、输送速度快（17~25m/s)、煤粉量小，所以风送 煤粉计重问题至今尚未得到很好解决，由于煤粉计重不准确，会导致煤粉燃烧热量的波动。
[0018] 4)由于煤粉发热量波动及热量调节控制过程中煤粉重量的过调或欠调，会造成 炉膛内燃烧热量波动大，从而引起主蒸汽参数大的波动，影响锅炉运行的稳定性，且增加燃 耗；由于炉膛内燃烧热量波动大，过高的热量会引起烟气温度升高，在这种情况下，烟气中 的灰尘(风尘）会沉积或黏结在水冷壁、过热器、再热器的受热面上，形成结渣(结焦)，使热 阻加大，降低热效率。
[0019] 为了维持锅炉的正常运行，势必再增加燃煤热量，进一步导致烟气温度上升，结渣 增大、热阻增大，形成恶性循环，甚至需降低负荷运行或停产。
[0020] 由于锅炉不同位置上的多个燃烧器供煤热量分布不均，产生局部过热以及结渣的 脱落等，易造成设备的损坏。
[0021] 在现有煤粉制备系统基础上，本发明开发的一种具有风送煤粉热量测量与控制的 煤粉制备系统及方法，能降低炉膛内煤粉热量波动、能检测风送煤粉热量、能将现有煤粉制 备系统采用的煤粉重量调节变为煤粉热量调节、能根据锅炉所需热量准确的调节入炉煤粉 热量，使入炉煤粉热量与锅炉需要热量相接近，从而减少炉膛热量波动，降低上述诸多不利 因素影响。这对提高锅炉运行稳定性、经济性、安全性，以及节能减排都具有重要意义。
【发明内容】
[0022] 本发明解决的技术问题在于，使入炉煤粉的热量与锅炉需要热量相接近，减少锅 炉炉膛的热量波动，避免热能浪费。
[0023] 为解决上述问题，本发明公开了一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系 统，包括：原煤料仓、给煤机、磨煤机、风机、粗细粉分离器、风送煤粉管道，其特征在于，该系 统还包括：热量供煤系统、风送煤粉计重仪、风速调节控制器和数据处理控制器；
[0024] 该热量供煤系统用于给磨煤机供煤，并对输入磨煤机的原煤的原煤发热量Qadis、 水分Madiffi、重量Wiffi进行测量和原煤热量控制；
[0025] 该风送煤粉计重仪用于计量该风送煤粉管道中的风送煤粉重量Wie ;
[0026] 该风速调节控制器用于调节风速，以调节该风送煤粉管道中的该风送煤粉重量Wi 粉；
[0027] 该数据处理控制器用于接收来自该热量供煤系统的Qadi煤、Madi煤、Wiffi和该风送煤粉 计重仪的Wis，计算该磨煤机输出煤粉的发热量Qdm及煤粉热量Jis，
【主权项】
1. 一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统，包括：原煤料仓、给煤机、磨煤 机、风机、粗细粉分离器、风送煤粉管道，其特征在于，该系统还包括：热量供煤系统、风送煤 粉计重仪、风速调节控制器和数据处理控制器； 该热量供煤系统用于给磨煤机供煤，并对输入磨煤机的原煤的原煤发热量Qadiffi、水分 Madiffi、重量Wiffi进行测量和原煤热量控制； 该风送煤粉计重仪用于计量该风送煤粉管道中的风送煤粉重量Wm ; 该风速调节控制器用于调节风速，以调节送入该风送煤粉管道中的该风送煤粉重量Wi 粉； 该数据处理控制器用于接收来自该热量供煤系统的QadiS、MadiS、WiS和该风送煤粉计重 仪的Wi β，计算该磨煤机输出煤粉的发热量Qdm及煤粉热量Ji β，其中，
?L粉=Qdi粉X Wi粉 八Ji粉=J控粉-Ji粉，J控粉为一设定的煤粉控制热星值； 该数据处理控制器根据该差值AJm对该风速调节控制器发出控制信号，以调节风速， 增加或减少送入该风送煤粉管道中的风送煤粉重量，达到降低该差值Λ Jm，使1^与Jee 相接近，实现风送煤粉热量闭环控制。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该煤粉控制热量值Jee根据该主蒸汽额 定参数所需热量负荷Jes而设定，该数据处理控制器根据电厂控制系统的锅炉在实际运行 中测得的主蒸汽参数所需热负荷J m不断修正该煤粉控制热量值Je? ; Δ Ji汽=J控汽-Ji汽，依据Δ Ji汽修正J控粉，获得J控粉修=J控汽+ Δ Ji汽，该数据处理控制器根 据该Je*H_调节煤粉热量值Ji β，以减小Λ Jm，使1,；^与Jen相接近，实现根据主蒸汽参数 对锅炉燃烧热量的闭环控制。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该热量供煤系统进一步包括： 调速输送机，用于输送原煤； 发热量在线测量仪，用于测量该原煤发热量Qadi ?和该水分Madiffi ; 测重装置，用于测量该重量Wi s ; 数据采集控制器，用于接收原煤发热量Qadi s、水分Madi s和重量Wi s，并对该调速输送机 进行调节控制； 该数据采集控制器根据接收的原煤发热量Qadiffi、水分Madiffi和重量Wiffi和预先设定的原 煤控制热量值Jes，进行如下计算与控制： 原煤热量Ji煤=QadiAi XWis ; 原煤水分重量Wm=Wi煤X Madi煤； 原煤热量Ji煤与J控煤的差值Δ Ji煤=J控煤-Ji煤 该数据采集控制器根据△1?对该调速输送机发出控制信号，以增加或减少所输送的 原煤的重量，以降低热量差值Λ Jiffi，达到Jiffi与Jeffi相接近，实现按热量为磨煤机供煤。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该发热量在线测量仪是X射线发热量在线 测量仪，或是Y射线发热量在线测量仪。
5. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该测重装置是电子皮带秤、或是X光秤、或 是计重螺旋输送机或是计重给料机。
6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述风送煤粉计重仪进一步包括： X射线辐射传感器，包括X射线源和X射线探测器，用于测量煤粉负荷信号Ni和Ntl ; 固定支架，用于将该X射线源和该X射线探测器分别固定在该风送煤粉管道两侧； 管道连接器，安装在该风送煤粉管道的X射线测量区，用以减少X射线吸收； 风速测量装置，用于测量风送煤粉管道内的风速信号Vm ; 标定装置，用于称量标定时煤粉重量Wp并以此标定系数Ktl ; 数据采集控制器，用于接收队、队、Vm、Wp并按如下数学模型计算煤粉重量： ffig=K0*[ln (Nj/No) ]*{a+b[ln (Nj/No) ]}^ViΛ* Δ t
其中，Λ t为采集时间，η为采集次数，Ntl为风送煤粉管道内无煤粉时，X射线辐射传感 器输出的信号Ai为风送煤粉管道内有煤粉时，X射线辐射传感器输出的信号；Vm为风送煤 粉管道内的风速信号；a为In (NiZiN0)与煤粉速度变化关系直线拟合的截距；b为直线拟合 的斜率为风送煤粉重量瞬时值；W*?为风送煤粉重量的累计重量。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述标定装置进一步包括： 风送管道闸门，用于开启和关闭该风送煤粉管道； 风粉分离器，用于将该风送煤粉管道中的风和粉分离； 锁风器，用于锁风； 称重器，用于称量煤粉重量； 风粉混合器，用于将称重后的煤粉与风混合，并送回风送煤粉管道。
8. -种风送煤粉热量测量与控制方法，应用于如权利要求1-7中任一所述的系统，其 特征在于，包括 ： 步骤1，设定原煤控制热量值Jes，Jes是根据锅炉所需热量值而确定； 步骤2,确定热量供煤调节控制时间T1、磨煤机均化时间T2、煤粉热量调节控制时间T3, 则 Ii=VT1, Hi=VT1 ; 步骤3,该热量供煤系统测量原煤发热量Qadiffi、水分Madiffi和重量Wiffi ; 步骤4,该热量供煤系统计算原煤热量Ji煤=Qadi煤X Wi煤； 步骤5,计算Ji Jg与该原煤控制热星值J控煤的差值Δ Ji jg =J控煤-Ji煤； 步骤6,根据Λ Jiffi对该调速输送机发出调节速度信号，以增加或减小原煤重量Wiffi，以 降低Λ Ji煤值，使Ji煤与J控煤相接近，实现按热量供煤。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括： 步骤7,该数据处理控制器接收该热量供煤系统的原煤热量Ji s信号以及水分Madi ?信 号以及重量Wi s信号，按数学模型计算煤粉发热量Qdm，
步骤8,该数据处理控制器接收该风送煤粉计重仪称量得到的风送煤粉重量Wm ; 步骤9，计算煤粉热量Ji粉=Qdi粉X Wi粉； 步骤10,计算Ji粉与J控粉差值，Δ Ji粉=J控粉-二粉； 步骤11，根据该△ Jm对该风速调节控制器发出控制信号，调节风速以增加或减少送入 该风送煤粉管道中的风送煤粉重量，达到降低该Λ Jm，使1@与Jee相接近，实现煤粉热量 闭环控制。
【专利摘要】本发明公开了一种具有风送煤粉热量测量与控制的煤粉制备系统及方法，系统包括：热量供煤系统、风送煤粉计重仪、风速调节控制器和数据处理控制器；热量供煤系统用于给磨煤机供煤，并对原煤发热量Qadi煤、水分Madi煤、重量Wi煤进行测量和原煤热量控制；风送煤粉计重仪用于计量风送煤粉重量Wi粉；风速调节控制器安装在风机的送风管道上，用于调节风速，以调节送入风送煤粉管道中的该风送煤粉重量Wi粉；数据处理控制器接收Qadi煤、Madi煤、Wi煤和Wi粉，计算该磨煤机输送煤粉的发热量Qdi粉以及煤粉热量Ji粉，其中，该数据处理控制器根据差值ΔJi粉对该风速调节控制器发出控制信号，以调节风速，达到使Ji粉与J控粉相接近，实现风送煤粉热量闭环控制。
【IPC分类】F23K1-00
【公开号】CN104728854
【申请号】CN201310712850
【发明人】邸生才
【申请人】邸生才
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月20日