专利名称：一种预防大型电站煤粉锅炉炉膛爆燃预警调节系统及调节方法
技术领域：
本发明属于大型电站锅炉安全领域，具体涉及一种大型电站煤粉锅炉炉膛爆燃预警监测系统及调节方法。
背景技术：
近年来，一方面煤炭价格不断上涨，另一方面电价又受到国家的宏观调控，发电企业承担着越来越大的压力。为了控制发电成本，许多电厂不得不采购大量小窑煤。然而来煤渠道的不稳定直接造成燃用煤质的频繁变化，远远偏离设计煤种，进而导致炉内燃烧压力波动较大，“爆燃”、“灭火”等事故频繁发生。炉内爆燃常会引起压力大幅波动，严重时直接迫使停炉自动响应，机组突然甩负荷等重大安全事故。而炉内灭火轻则造成水冷壁管变形，重则发生爆管、炉墙断裂等事故，机组突然停运还给电网带来的巨大冲击。以一台300MW 机组为例，非计划停运一次造成损失最少为220万元，机组容量越大，非计划停运造成损失也越大。因此，在煤质多变下，研究开发如何防止炉膛发生爆燃和灭火事故意义重大。可燃物和空气的比例处于爆炸范围内是炉膛爆燃的必要条件，大量试验研究和理论分析表明炉膛局部区域(主要是下部冷灰斗区域CO浓度可达3000ppm以上)，还原性可燃气体浓度积聚，达到爆燃极限，在火星或者掉焦的情况下就会发生爆燃。
发明内容
本发明的目的在于提供能够实现对炉内局部区域可燃气体浓度在线监测，并在四墙切圆补气系统自动配合下，自动调节可燃气体浓度，保证可燃气体浓度偏离危险区的预防大型电站煤粉锅炉炉膛爆燃预警调节系统及调节方法。为达到上述目的，本发明的系统包括在锅炉燃烧器以下冷灰斗平台的壁面上布置有一系列CO浓度测点，该CO浓度测点与CO浓度场分析系统相连，CO浓度场分析系统通过DCS系统控制贴壁风调节阀，贴壁风调节阀通过风管与加装在冷灰斗平台壁面的贴壁风喷口相连。所述的贴壁风喷口布置在冷灰斗平台壁面上呈四墙切圆布置与炉内冷灰斗平台形成切圆流场。所述的贴壁风调节阀由CO浓度场分析系统提供反馈信号，并通过DCS系统直接控制贴壁风调节阀的开度。所述的贴壁风来自于经过空气预热器的热二次风，以减少贴壁风风温对炉内燃烧的影响。本发明的调节方法如下1)首先布置在冷灰斗平台壁面的CO浓度在线测点获得冷灰斗平台壁面附近CO浓度；2)将采集到的CO浓度数据传回CO浓度场分析系统，依据设定的各测点CO浓度报警阈值，确定冷灰斗平台附近CO浓度三维分布情况以及发生爆燃的最危险区域，并形成相应的贴壁风调节指令；3)贴壁风调节指令通过DCS系统控制贴壁风调节阀以控制贴壁风的压力及流速， 进而实现对冷灰斗贴壁风补气系统的实时控制；4)贴壁风通过布置在冷灰斗平台四墙处的贴壁风喷口喷入炉内，形成切圆流场， 降低最危险区域的可燃气浓度，破坏爆燃条件。本发明在冷灰斗平台区域设置CO浓度测点，并在该处还开设有与二次风相连通的贴壁风喷口，实现对炉内局部区域可燃气体浓度的在线监测，并在四墙切圆补气系统自动配合下，自动调节可燃气体浓度，保证可燃气体浓度偏离危险区。本发明能实时在线监测冷灰斗还原性气体CO的浓度，在可燃气体CO达到爆燃危险浓度之前通过控制贴壁风调节阀对冷灰斗进行补气减少可燃气体浓度，降低爆燃可能性。这对于燃烧非设计煤种，尤其是频繁变化的小窑煤的大型电厂来说有着重要的现实意义，可以大大降低锅炉爆燃的可能性，提高锅炉的安全性、稳定性并延长使用寿命。本发明与其它减少爆燃的方法不同，严格控制了冷灰斗部分CO浓度低于爆燃极限，并通过贴壁风补气系统直接对最容易发生爆燃的冷灰斗附近进行贴壁风补气，实现降低甚至避免爆燃。
图1是本发明的系统整体结构示意图；图2为冷灰斗贴壁风补气系统假想切圆。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。参见图1，2，本发明在锅炉燃烧器1以下冷灰斗平台4的壁面上布置有一系列CO 浓度测点3，该CO浓度测点3与CO浓度场分析系统6相连，CO浓度场分析系统6通过DCS 系统7控制贴壁风调节阀8，贴壁风调节阀8由CO浓度场分析系统6提供反馈信号，并通过DCS系统7直接控制贴壁风调节阀8的开度，贴壁风调节阀8通过风管与加装在冷灰斗平台4壁面的贴壁风喷口 2相连，所述的贴壁风喷口 2布置在冷灰斗平台壁面上呈四墙切圆布置与炉内冷灰斗平台形成切圆流场，贴壁风来自于经过空气预热器的热二次风，以减少贴壁风风温对炉内燃烧的影响，在冷灰斗平台4的下端还设置有水封槽5。本发明的方法如下1)首先布置在冷灰斗平台壁面的CO浓度在线测点3获得冷灰斗平台壁面附近CO 浓度；2)将采集到的CO浓度数据传回CO浓度场分析系统6，依据设定的各测点CO浓度报警阈值，确定冷灰斗平台附近CO发生爆燃的最危险区域，并形成相应的贴壁风调节指令；3)贴壁风调节指令通过DCS系统7控制贴壁风调节阀8以控制贴壁风的压力及流速，进而实现对冷灰斗贴壁风补气系统的实时控制；5)贴壁风通过布置在冷灰斗平台四墙处的贴壁风喷口 2喷入炉内，形成切圆流场，降低最危险区域的可燃气浓度，破坏爆燃条件。
本发明优点对大型电站煤粉锅炉冷灰斗部分的CO浓度进行在线监测并通过贴壁风补气系统降低最危险区域的CO浓度，可以实现可燃危险气体在线自动控制，无人值守，防止爆燃。对锅炉的安全性具有非常重要的意义。
权利要求
1.一种预防大型电站煤粉锅炉炉膛爆燃预警调节系统，其特征在于在锅炉燃烧器 (1)以下冷灰斗平台⑷的壁面上布置有一系列CO浓度测点(3)，该CO浓度测点(3)与 CO浓度场分析系统(6)相连，CO浓度场分析系统(6)通过DCS系统(7)控制贴壁风调节阀 (8)，贴壁风调节阀(8)通过风管与加装在冷灰斗平台(4)壁面的贴壁风喷口( 相连。
2.根据权利要求1所述的预防大型电站煤粉锅炉炉膛爆燃预警调节系统，其特征在于所述的贴壁风喷口(2)布置在冷灰斗平台壁面上呈四墙切圆布置与炉内冷灰斗平台形成切圆流场。
3.根据权利要求1所述的预防大型电站煤粉锅炉炉膛爆燃预警调节系统，其特征在于所述的贴壁风调节阀(8)由CO浓度场分析系统(6)提供反馈信号，并通过DCS系统(7) 直接控制贴壁风调节阀(8)的开度。
4.根据权利要求1所述的预防大型电站煤粉锅炉炉膛爆燃预警调节系统，其特征在于所述的贴壁风来自于经过空气预热器的热二次风，以减少贴壁风风温对炉内燃烧的影响。
5.一种如权利要求1所述的系统的调节方法，其特征在于1)首先布置在冷灰斗平台壁面的CO浓度在线测点C3)获得冷灰斗平台壁面附近CO浓度；2)将采集到的CO浓度数据传回CO浓度场分析系统(6)，依据设定的各测点CO浓度报警阈值，确定冷灰斗平台附近CO浓度三维分布情况以及发生爆燃的最危险区域，并形成相应的贴壁风调节指令；3)贴壁风调节指令通过DCS系统7控制贴壁风调节阀(8)以控制贴壁风的压力及流速，进而实现对冷灰斗贴壁风补气系统的实时控制；4)贴壁风通过布置在冷灰斗平台四墙处的贴壁风喷口( 喷入炉内，形成切圆流场， 降低最危险区域的可燃气浓度，破坏爆燃条件。
全文摘要
一种预防大型电站煤粉锅炉炉膛爆燃预警调节系统及调节方法。通过在冷灰斗壁面布置CO浓度测点，再加装贴壁风补气系统，CO信号反馈给DCS系统，DCS系统可根据反馈信号控制贴壁风调节阀，将来自空气预热器的热二次风以四墙切圆的方式送入冷灰斗区域，降低CO浓度，达到预警和消除爆燃的目的。本系统对大型电站锅炉安全性具有重要意义。
文档编号F23N5/24GK102563692SQ20111044492
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者刘原一, 熊英莹, 牛艳青, 许伟刚, 谭厚章 申请人:西安交通大学