一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电站锅炉燃烧稳定性分析技术，尤其是涉及一种基于热分解的燃 烧稳定性判断方法。
【背景技术】
[0002] 超超临界大容量的电站锅炉成为国内发电行业的趋势，其高效的性能、较低的污 染物排放和较低的单位容量造价具有明显的优势。大容量锅炉对电网安全影响巨大，因此， 大容量锅炉的安全性要求也越来越高。然而，受煤炭市场的影响，多变的煤种和煤质以及混 合掺配的入炉煤对大容量锅炉燃烧的安全性造成显著的影响，表现在燃烧不稳定、炉膛压 力波动大、蒸汽过热度变化剧烈等。如果燃烧不稳定，一方面会降低火焰的燃烧效率，浪费 大量的能源，增加生产成本，另一方面会引发炉膛爆管、爆燃等影响安全生产的安全事件， 严重时引发安全事故。
[0003] 因此非常有必要对电站锅炉燃烧的稳定性进行预判，提前采取技术措施确保实际 燃烧过程安全，避免灾祸的发生。目前判断电站锅炉燃烧是否稳定主要包括2个方向：1、监 测炉膛燃烧时炉内压力信号，通过微压波动诊断燃烧工况；2、通过数字图像处理技术队火 焰燃烧图像进行特征值提取，判断燃烧是否稳定。
[0004] 目前炉膛燃烧稳定性判别的方法存在3个不足之处：1、锅炉燃烧总是存在压力脉 动，该状态的压力脉动信号在出现随机波动时难以较好地监测；2、利用图像分析技术处理 图像得到的火焰中心偏移距离存在波动范围大、波动频率快，不利于反映燃烧的整体情况； 3、监测判断结果滞后，往往在监测发现问题后故障也一并发生了，来不及采取预防措施，操 作指导性不强。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于热分解的 燃烧稳定性判断方法。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007] -种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，通过原煤热分解的方法获 取煤粉燃烧的稳定性判断条件，辅助以锅炉设计参数，预先判断在某一个电站锅炉上的燃 烧稳定性。
[0008] 该方法具体为：
[0009] 1)对入炉煤进行加工、缩分、干燥、制样，获得水分、细度合格的小样；
[0010] 2)按照入炉煤获得代表性煤样，进行工业分析和热分解实验，获得煤质特性特征 值；
[0011] 3)根据工业分析和热分解实验结果计算基本稳定燃烧温度余量ATI;
[0012] 4)根据锅炉蒸发量和结构参数计算修正稳定燃烧温度余量△T2 ;
[0013] 5)通过基本稳定燃烧温度余量ATI和修正稳定燃烧温度余量AT2得到适用该煤 种的稳定燃烧温度余量AT;
[0014] 6)根据工业分析结果和燃煤发热量获得原煤在电站锅炉内的理论燃烧平均温度 Tc；
[0015] 7)判断原煤燃烧的炙热程度，具体为：
[0016] 若Tc>Tf+AT，则燃烧处于稳定区，
[0017] 若Tc=Tf+AT，则燃烧处于临界区，
[0018] 若Tc〈Tf+AT，则燃烧处于危险区
[0019] 其中Tf为最大反应温度。
[0020] 所述的步骤1)具体为：将设定量的原煤样晾干后研磨成粒径在90ym~200ym 的小颗粒，置于80°C的恒温箱中缓慢烘干，将烘干后的煤粉粒再次筛分，得到粒径、水分均 适中的煤粉颗粒小样。
[0021] 所述的步骤2)具体为：
[0022] 对入炉煤原样进行工业分析，获得全水分Mt、挥发份Vdaf、固定碳FCar、灰分Aar; 对入炉煤小样置于热重分析仪内，按照设定的环境气氛、升温曲线进行热分解，得到TG、DTG 和DSC变化曲线和特征值失重温度Ts、最大反应温度Tf?、燃烬温度Te、最大反应速度Vf、热 流密度qrz。
[0023] 所述的步骤3)具体为，以挥发份Vdaf、灰分Aar和失重温度Ts、最大反应速度 Vf、热流密度qrz为特征量计算基本稳定燃烧温度余量AT1，公式为ATI= (5.67*10_8/ qrz*1000000/30)1/4*Aar/Vdaf*1000+Ts/Vf*3〇
[0024] 所述的步骤4)具体为，以锅炉蒸发量Qr、截面热负荷qA、容积热负荷qV计算修正 稳定燃烧温度余量AT2,公式为AT2 =qV/qA*4*(2000/Qr)1/2。
[0025] 所述的AT具体计算如下AT=a*ATl+b*AT2,a、b分别为修正因子。
[0026] 所述的步骤6)具体为：
[0027] (1)根据煤质成分全水分Mt、挥发份Vdaf、固定碳FCar、灰分Aar和烟气含氧量计 算烟气中氧气、二氧化碳、氮气成分，建立烟气洽温表；
[0028] (2)根据燃煤平均热值和烟气焓温表确定主燃区温度Tzr;
[0029] (3)根据对象锅炉的炉膛高度、宽度、深度、燃烧器数量及位置、进水温度、分离器 出口汽温计算炉膛出口烟温ntc;
[0030] (4)以主燃区温度Tzr和出口烟温ntc确定炉膛内部稳燃时平均温度Tc。
[0031] 所述的Htc和Tc具体计算如下：
【主权项】
1. 一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，通过原煤热分解的方法获取 煤粉燃烧的稳定性判断条件，辅助W锅炉设计参数，预先判断在某一个电站锅炉上的燃烧 稳定性。
2. 根据权利要求1所述的一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，该方 法具体为： 1) 对入炉煤进行加工、缩分、干燥、制样，获得水分、细度合格的小样； 2) 按照入炉煤获得代表性煤样，进行工业分析和热分解实验，获得煤质特性特征值； 3) 根据工业分析和热分解实验结果计算基本稳定燃烧温度余量ATI; 4) 根据锅炉蒸发量和结构参数计算修正稳定燃烧温度余量AT2 ; 5) 通过基本稳定燃烧温度余量ATI和修正稳定燃烧温度余量AT2得到适用该煤种的 稳定燃烧温度余量AT; 6) 根据工业分析结果和燃煤发热量获得原煤在电站锅炉内的理论燃烧平均温度Tc; 7) 判断原煤燃烧的炙热程度，具体为： 若Tc〉Tf+AT，则燃烧处于稳定区， 若Tc=Tf+AT，则燃烧处于临界区， 若Tc<Tf+AT，则燃烧处于危险区 其中Tf为最大反应温度。
3. 根据权利要求2所述的一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，所述 的步骤1)具体为：将设定量的原煤样惊干后研磨成粒径在90ym~200ym的小颗粒，置于 80°C的恒温箱中缓慢烘干，将烘干后的煤粉粒再次筛分，得到粒径、水分均适中的煤粉颗粒 小样。
4. 根据权利要求3所述的一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，所述 的步骤2)具体为： 对入炉煤原样进行工业分析，获得全水分化、挥发份Vdaf、固定碳FCar、灰分Aar;对入 炉煤小样置于热重分析仪内，按照设定的环境气氛、升温曲线进行热分解，得到TG、DTG和 DSC变化曲线和特征值失重温度Ts、最大反应温度Tf、燃炫温度Te、最大反应速度Vf、热流 密度qrz。
5. 根据权利要求4所述的一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于， 所述的步骤3)具体为，W挥发份Vdaf、灰分Aar和失重温度Ts、最大反应速度Vf、热 流密度qrz为特征量计算基本稳定燃烧温度余量ATI,公式为ATI=巧.67*1(T7 qrz*1000000/30)i/4*Aar/Vdaf*1000+Ts/Vf*3。
6. 根据权利要求4所述的一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，所述 的步骤4)具体为，W锅炉蒸发量化、截面热负荷qA、容积热负荷qV计算修正稳定燃烧温度 余量AT2,公式为AT2 =qV/qA*4*(2000/化）1/2。
7. 根据权利要求4所述的一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，所述 的AT具体计算如下AT=a*ATl+b*AT2，a、b分别为修正因子。
8. 根据权利要求4所述的一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，所述 的步骤6)具体为： (1)根据煤质成分全水分化、挥发份Vdaf、固定碳FCar、灰分Aar和烟气含氧量计算烟 气中氧气、二氧化碳、氮气成分，建立烟气洽温表； (2) 根据燃煤平均热值和烟气洽温表确定主燃区温度Tzr; (3) 根据对象锅炉的炉膛高度、宽度、深度、燃烧器数量及位置、进水温度、分离器出口 汽温计算炉膛出口烟温Tltc; (4) W主燃区温度Tzr和出口烟温Tltc确定炉膛内部稳燃时平均温度Tc。
9.根据权利要求8所述的一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，其特征在于，所述 的Tltc和Tc具体计算如下；
式中，L为理论燃烧温度，K;M为考虑炉内火焰最高温度相对位置的参数；0 °为玻尔 兹曼常数，5. 67Xl(TUkJ/(m2 ?S?K4)巧1为炉膛黑度；Bj.为计算燃料消耗量，kg/s;VCpj为 炉膛燃烧产物在炉膛出口温度和理论燃烧温度之间的平均比热容，kj/(kg-K) ;!])为炉膛 保热系数；1]%^为炉膛热有效系数；曰"为炉膛受热面积，m2。
【专利摘要】本发明涉及一种基于热分解的燃烧稳定性判断方法，通过原煤热分解的方法获取煤粉燃烧的稳定性判断条件，辅助以锅炉设计参数，预先判断在某一个电站锅炉上的燃烧稳定性。与现有技术相比，本发明具有实现了事先预防、事先干预的电站锅炉掺烧目标，避免实时监测带来的滞后性和随机性，而且能够实现煤粉燃烧稳定性的全负荷预测，提高了燃烧稳定性判断的适用性等优点。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104850755
【申请号】CN201510296968
【发明人】武广富, 王健, 吕晓东
【申请人】上海明华电力技术工程有限公司, 上海电力股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年6月3日