燃料分级低氮燃烧系统及控制方法_2

文档序号:9521709阅读:来源:国知局
分结果与所述预设再燃燃料比例信号进行求和,得出补偿后再燃燃料设定比例信号;
[0043](35)从燃料总流量传感器读取信号,并把该信号与所述补偿后再燃燃料设定比例信号进行乘法运算,得出所需再燃燃料流量信号;
[0044](36)将所述所需再燃燃料流量信号发送至再燃燃料流量控制器。
[0045]上述二次风分配控制步骤、火上风控制步骤、再燃燃料控制步骤可以同时与所述SNCR控制步骤结合,有效减少氮氧化物的排放,也可选择其中一种或多种控制步骤与所述SNCR控制步骤结合,同样可以达到减少Nox的排放的效果,因为上述各个控制步骤都是独立可调可控的。
[0046]本发明还提出了一种相对应的燃烧系统,包括控制模块、分别安装在主燃烧区域和尾部烟气中的N0含量传感器,以及还原剂和促进剂喷射量控制器;
[0047]所述控制模块用于:从来自主燃烧区域的N0含量传感器读取信号,将该信号通过信号发生器生成还原剂和促进剂喷射量控制信号,将所述控制信号传输至还原剂和促进剂喷射量控制器;从尾部烟气中的N0含量传感器中读取信号,将该信号通过信号控制器生成尾部烟气N0含量控制信号,将该控制信号传输至所述信号发生器,得到修正后的还原剂和促进剂喷射量控制信号;将所述修正后的还原剂和促进剂喷射量控制信号传输至所述还原剂和促进剂喷射量控制器,从而调节喷射进入炉膛的还原剂和促进剂的量,使得尾部烟气中的N0含量不超过设定值。
[0048]进一步地,相对应地,所述燃烧系统还包括控制器模块、若干用于分别安装在不同燃烧器中的二次风流量传感器、若干用于分别安装在不同燃烧器管道中的燃料流量传感器以及用于调整控制二次风风门位置的二次风风门控制器;
[0049]所述控制器模块用于:从每个工作中燃烧器的二次风流量传感器读取信号并进行求和,得出二次风流量总和;从每个工作中燃烧器的燃料流量传感器读取信号并求和,得出燃料总流量;将单个给定燃料流量传感器的信号与所述燃料总流量进行除法运算,得出该单个给定对应燃烧器的燃料流量比例;将所述燃料流量比例与二次风流量总和进行乘法运算,得出单个给定对应燃烧器所需二次风流量信号;将所述所需二次风流量信号传输至单个给定对应燃烧器的二次风风门控制器。
[0050]进一步的技术方案为,还包括氧含量传感器、机组负载传感器、风箱流量传感器、一次风流量传感器以及用于调节控制火上风风门位置的火上风风门控制器;
[0051]所述控制器模块还用于:从氧含量传感器读取信号并转换为机组总化学当量信号;从机组负载传感器读取信号并转化为燃烧区域化学当量信号;将燃烧区域化学当量信号与机组总化学当量信号进行除法运算,得出燃烧区域化学当量比例信号;生成参考信号,并与所述燃烧区域化学当量比例信号进行求和,得出火上风区域化学当量比例信号;分别从风箱流量传感器和一次风流量传感器读取信号并求和,得出空气总流量信号;将所述火上风区域化学当量比例信号和空气总流量信号进行乘法运算,得出火上风所需流量信号;将所述火上风所需流量信号发送至火上风风门控制器。
[0052]再进一步的技术方案为,还包括再燃燃料辅助空气流量传感器和火上风流量传感器;
[0053]所述控制器模块还用于:分别从二次风流量传感器、再燃燃料辅助空气流量传感器和火上风流量传感器读取信号,并求和得出不含一次风的空气总流量信号;将从火上风流量传感器读取的信号与所述不含一次风的空气总流量信号进行除法运算,得出火上风流量比例信号;所述火上风区域化学当量比例信号与火上风流量比例信号进行差分运算,并把差分结果与火上风区域化学当量比例信号进行求和;将所述火上风区域化学当量比例信号和加上差分结果后的空气总流量信号进行乘法运算,得出火上风所需流量信号。
[0054]进一步的技术方案还可以为,还包括用于安装在再燃区域管道的再燃燃料流量传感器、用于安装在主管道的燃料总流量传感器以及用于调节再燃燃料流量的再燃燃料流量控制器;
[0055]所述控制器模块还用于:生成预设再燃燃料比例信号;分别从再燃燃料流量传感器和每个工作中燃烧器的燃料流量传感器读取信号并求和,得出实际消耗燃料总流量信号;将从再燃燃料流量传感器读取的信号与所述实际消耗燃料总流量信号进行除法运算,得出实际再燃燃料比例信号;将所述预设再燃燃料比例信号与所述实际再燃燃料比例信号进行差分运算,并将差分结果与所述预设再燃燃料比例信号进行求和,得出补偿后再燃燃料设定比例信号;从燃料总流量传感器读取信号,并把该信号与所述补偿后再燃燃料设定比例信号进行乘法运算,得出所需再燃燃料流量信号;将所述所需再燃燃料流量信号发送至再燃燃料流量控制器。
[0056]再燃燃料控制系统中,优选地,还包括细颗粒燃料获取机构,所述细颗粒燃料获取机构包括分离弯管、细粉分离器以及研磨器;所述分离弯管的一端为燃料流入口,另一端设有粗颗粒燃料出口和细颗粒燃料出口 ;所述细颗粒燃料出口与所述细粉分离器的入口连通,所述细粉分离器的出口与所述研磨器的入口连通,所述研磨器的出口与所述细粉分离器的入口连通;其中,所述燃料流入口与安装有所述燃料总流量传感器的主管道相通,所述细粉分离器的出口与安装有所述再燃燃料流量传感器的再燃区域管道相通。
[0057]发明人基于对现有技术的认识,认识到现有的问题之一为:尾部烟气中N0含量不能有效控制,且虽然减少NOx的现有技术(主要指分级燃烧技术)基于已被证明的理论知识,但是这些技术的所需要或使用的过程方法与设备通常达不到最优NOx减少。在应用再燃燃料与火上风的燃烧系统的典型配置中,氧化剂(助燃空气)先由引风机注入到一垂直集气室(风箱)中;之后通过一系列平行风道被分配到炉膛里。独立分布的风门可以调整助燃空气的流速。按照控制目的的不同,风门可以分为四种:燃料/空气风门,位于燃料喷口高度附近;辅助空气风门,位于燃料喷口之间;火上风风门,布置在燃料喷口之上;再燃燃料风门。注入炉膛的二次风(除去燃料流以外的空气流)总量是由引风机控制的。辅助空气风门则用来控制风箱与炉膛之间的压差,该压差是机组总空气流量的函数。燃料/空气风门的位置是给煤机转速的函数,而火上风风门的位置则是机组负载或者机组空气流量的函数。
[0058]现行的控制火上风与二次风的控制系统由流入炉膛的空气总量的测定方法及预设的程控火上风的方法所组成。火上风的风门开度随机组机组负载与空气流量而变化。现有的燃烧控制技术没有监测或者控制主燃烧器区域的化学当量。因此,主燃烧器区域的化学当量和机组总化学当量没有也不能被独立地调整。而再燃料区的化学当量控制则取决于主燃烧器区域的化学当量。这四种风门的相互关联性使得NOx的排放(降低)与燃烧效率之间相互矛盾,即Ν0Χ排放量的降低,C0和飞灰中碳的含量会增加,因二者变化趋势相同。
[0059]问题之二是现行的再燃燃料方法既(气体燃料和超细煤粉)昂贵又没有或不能随主燃料的变化而改变:再燃燃料一经设定(种类、流量、流速),便再难以调节。然而,主燃料的变化与风量的变化都将使再燃燃料的量与化学当量值区偏离设定(较佳)工作值。
[0060]合理解决第一个问题,需要得到在空间与时间两方面所需要的(理想的可能的)燃烧化学当量,精确控制每个燃烧区域(即:主燃烧区、再燃燃料区、火上风区),最好是控制每个燃烧器(的空/燃比)。火电厂通行操作是一个磨煤机通过多个供应管输煤管供煤给多个燃烧器,因而很难得到输送到一个给定燃烧器的煤的实际的精确的质量流量,也就无法得知精确的空气/燃料比。一直用来测定煤的质量流量的一个方法是测定进入单个磨煤机的供煤量,再除以连接磨煤机的输煤管的个数。或者用传感器测定流出磨煤机的煤的质量流量,用测定结果除输煤管的个数,从而得知流过每个管道的理论质量流量。但是,因为管和管间尺寸的不同,而且在某些管道内的阻碍和堆积,和其他导致流过某个管道的煤的流量不同的因素,流过每个燃烧器的煤量相同的假定是不正确的,导致对给定燃烧器大大偏离最佳空/燃比的量。
[0061]本发明通过设立尾部烟气N0含量反馈调节机制,以及一种可以精确控制每个燃烧区域(即:主燃烧区、再燃燃料区、火上风区)的方法一分立式控制系统,解决上述第一个技术问题。除N0含量控制的SNCR控制系统外,整个控制系统还包括火上风系统、二次风系统和再燃燃料燃烧系统。这四个系统相互独立,可以分别单独控制。火上风子系统用来控制输送入炉膛的火上风占所需总空气量的比例。二次风子系统用来控制二次风在不同燃烧器间的分配,即主燃烧区的化学当量比。再燃燃料子系统用来控制输入炉膛的再燃燃料占所需燃料总量的比例。分立式控制系统的优势是可以单独调节与优化每个燃烧区域,简化锅炉操作人员的操作,从而在实际中实现最优化(N0X降低及高的燃烧效率)。
[0062]二次风子系统被用来计算维持主燃烧器区域理想化学当量比所需要的质量流速。二次风子系统的输入信号是锅炉机组总空气流量的传感器,以及单个燃烧器空气流量传感器。本发明所述二次风子系统中在不同燃烧器间的分配主要是考虑到每个燃烧器实际消耗的燃料(此处为煤粉)量来分配二次风,这是通过直接测量经过该输煤管输送到该燃烧器中的煤粉的流量得到的。现在已有可以精确测定某种物质,例如是煤粉流过管道的质量流量的传感器。例如一些传感器是用电极来测量流过输煤管的煤粉的电荷数量,还有一些是检测微波吸收,可以直接测定携带煤粉或者不携带煤粉的空气的流量。另一种类型的传感器是在进料管中设置一个交变电场,通过测定电场来测定煤粉的质量流量。已经证明,这些传感器是适用于本发明的,例如在美国专利N0.6,109,097中公布的一个典型的设备。该传感器位于各个输煤管中,测定煤粉质量流量。流过各个燃烧器输煤管的煤粉的质量流量可以被测定并且汇总,则输送到炉膛中的煤粉的总质量流量就可以确定。流过一个特定的燃烧器输煤管的煤的流量与所有工作中的燃烧器的输煤管的平均流量的比值也可以确定。锅炉产生的蒸汽流量也可以确定,并可以用来决定每个燃烧器需要的总的理论燃烧空气量,包括一次风、二次风和边际风。基于流过每个燃烧器的煤粉实际流量,燃烧空气需求量就可以被修正,因此就可以更好维持燃烧空气与燃料的化学当量比,
[0063]火上风子系统根据锅炉设备运行状态、煤种,燃料燃烧状态和NOx排放设定的最佳值来运行。火上风系统将两类信号作为输
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