专利名称：煤粉管道风粉在线调平方法
技术领域：
本发明属于锅炉燃烧优化调节技术领域，并且是基于对煤粉管煤粉浓度和一次风速精确测量、安装可调缩孔和煤粉流量平衡阀系统的调节下，调节煤粉管道的风粉平衡，优化风煤比。
背景技术：
现代大容量机组普遍应用的直吹式制粉系统，各个燃烧器对应的煤粉管道内风速的分布、煤粉流量的分布及均衡性对炉内燃烧的安全性、经济性、环保性有着至关重要的影响。然而当前，大容量直吹式制粉系统的监视测点仅仅局限在一次风总量、进入每台
磨煤机的煤粉总量的测量，对于从磨煤机出口出来的煤粉如何进入单只燃烧器对应的各个一次风管道的情况如何还是模糊的，无法测量的，只能默认煤粉趋于平衡。但是，热力试验对煤粉管道的试验结果表明，一台磨煤机出口对应的四、五个煤粉管道内的煤粉浓度分布是极度不平衡的，甚至可能超过±30%的偏差。这对机组运行存在着严重影响，随着对电站指标要求的不断提高，煤粉分配不均已经给电厂的经济性、环保性带来了严重制约，是节能减排任务亟待解决的问题。而目前煤粉管道风、粉调平主要存在以下问题I.煤粉分配存在不均衡由于一次风管道沿程阻力不均，磨煤机出口处管道压差有所不同，在煤粉经过磨煤机出口进入煤粉管道的分布就会产生偏差，甚至达到±30%以上。要是煤粉分布不均加上二次配风影响，极有可能出现高煤粉浓度遇到低二次风量或低煤粉浓度遇到高二次风量的情况，会即降低锅炉燃烧的效率和又增加NOx生成量。同时，煤粉到达燃烧器前是需要经过管道弯头的，会形成绳状煤粉流，特别在磨煤机性能状态下降情况下，煤粉细度增大，煤粉出现的绳状流会更加严重。这样进入燃烧器的煤粉浓度分布就会很不均匀，会给火焰稳定性和燃烧分布产生不利影响。2.煤粉管道的测量缺乏先进的在线测量手段目前，煤粉管道的煤粉浓度和一次风速普遍缺乏有效的在线监测手段，煤粉管道内的分布情况还是依靠煤粉取样的方式测量，使用取样枪在煤粉管道中等速抽取试样，称重法称重，得到煤粉相对的质量流量。这种测量方式并不是现场运行中常用的方法，而是在机组热力试验时才采用。测量煤粉流量过程需要耗费大量的人力和时间。试验人员对设备的操作、取样点的选择也对测量结果的准确性有影响。一次风速的测量普遍使用靠背管，测量准确度低，标定复杂，测量局限于冷态测量，与热态运行的实际数据偏差较大。随着燃烧优化技术的发展，对煤粉浓度和一次风速这个参数的实时性和精准性有更高的要求，需要配置的在线煤粉流量监测系统。测量系统在满足测量精度的要求的同时，又要安全可靠，维护量小。
3.煤粉管道缺乏调平手段锅炉的制粉系统一般都是一台磨配置一组四或五个煤粉管，每只煤粉管对应一只燃烧器。煤粉调平的目的是调整煤粉流速的偏差，改善煤粉浓度均衡性，做到单只煤粉管的煤粉浓度分布均匀，风煤比趋于优化的效果。但是，这样的调节目标需要必要的调节手段，就目前的设备状态而言是难以实现的。所以，进行必要的设备改造，增加缩孔、和煤粉流量平衡调节阀是有效的改造方案，这样可以实现对煤粉管中气固两相流的有效调节，结合监测设备的诊断，实现风、粉调平。最终实现每个燃烧器的一次风煤粉浓度分布均匀、风煤比优化。随着燃烧优化技术的发展和完善，增加先进的监测系统和必要的调节设备已经是燃烧优化深入进行的必要条件。先进的监测系统能够给燃烧优化策略提供更加准确可靠的一次风分布数据。煤粉调平则可以在监测系统的诊断下，精准的调节一次风速、煤粉浓度，得到更加平衡的风、粉分布，为燃烧优化提供必要的前提条件。所以，煤粉管的精准调平技术是整合燃烧优化技术的关键步骤，属于燃烧优化调节技术的核心内容
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明在设备改造和精确测量的基础上，运用气固两相流的流动原理，通过改变煤粉管道沿程流动阻力和增加必要煤粉受阻流动变化，调整一次风速平衡，在一次风速平衡的基础上调整煤粉浓度分布平衡，最终实现燃烧优化调节的关键调平，即一次风、粉平衡，提供优化操作的基础，保证降耗与减排效果的实现。为实现本发明目的，本发明采用以下技术方案一种煤粉管道风粉在线调平方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤(I)在每个煤粉管道安装可调缩孔，沿煤粉流动方向在可调缩孔下游的煤粉管道上安装煤粉流量在线监测系统，在磨煤机出口处的每个煤粉管道上安装煤粉流量平衡阀；(2)在机组冷态环境下，通过煤粉流量在线监测系统测量煤粉管中的一次风速偏差，当一次风速偏差大于±5%时，反复调整所述煤粉管道中的可调缩孔，直到机组冷态环境下一次风速偏差不大于±5%时，结束机组冷态环境下的可调缩孔的调整；(3)在机组热态环境下，通过煤粉流量在线检测系统测量煤粉管道中的一次风速偏差，当一次风速偏差仍然大于±5%时，反复微调所述煤粉管道中的可调缩孔，直到机组热态环境下一次风速偏差不大于±5%时，结束机组热态环境下的可调缩孔的微调；(4)在机组热态环境下，当一次风速偏差不大于±5%时，通过煤粉流量在线检测系统测量煤粉管道中的煤粉浓度偏差；(5)当步骤(4)中所测量的煤粉浓度偏差大于±10%时，以单台磨煤机为单位，通过煤粉流量平衡调节阀调节每台磨上煤粉管道内的煤粉浓度，直到煤粉浓度偏差在土 10%以内时，对煤粉浓度的调整结束。本发明可以获得良好的煤粉流量分布效果，使得各个煤粉管间的煤粉浓度趋于均衡、一次风速分布偏差减小在±5%范围内，为锅炉燃烧优化技术的深入进行提供良好的前提条件。
图I为煤粉流量平衡阀在煤粉管道上的安装框图；图2为煤粉流量在线测量系统安装结构；图3为煤粉管道风粉在线调平方法流程图。
具体实施例方式下面根据说明书附图，结合优选实施例对本发明的技术方案进一步详细说明。图I为煤粉流量平衡调节阀在煤粉管道上的安装框图。煤粉流量平衡调节阀可以改善煤粉分配但是不阻碍煤粉流动，增加的流动阻力较小。煤粉流量平衡调节阀的设计是个例设计，根据不同电厂管道特性量身定制，以煤粉流量平衡调节阀位于煤粉管道径向方向时，定义其角度为O度，开度最低。以煤粉流量平衡调节阀垂直于煤粉管道径向方向，即，平行于煤粉管道轴向时，定义其角度为90度，开度最高。煤粉流量平衡调节阀可以在0-90度之间调整，其表面有抗磨损材料，使用年限至少可以保证在一个大修周期以上。这实际上 是煤粉管道的管路改造过程，在磨煤机出口端进行管道改造，加装煤粉流量平衡调节阀，平衡磨煤机出口管道压差，打撒煤粉绳流，平衡煤粉浓度分布。图2煤粉流量在线测量系统安装。在线测量系统是静电荷法煤粉流速、浓度在线精确测量系统。精确测量系统采用非插入式的静电负荷检测装置，检测装置采用的是公知技术，盘管式结构，用一排嵌在短管内表面上的环状传感器检测交流电负荷，安装在煤粉输送管道的一截直管段，位置在煤粉流动下游方向可调缩孔之后，直管段长度至少是管径的3倍以上，为了保证测量准确性、减少干扰，特别是缩孔的扰流作用的干扰，技术安装方案中确定，在磨煤机的各煤粉支管的靠近燃烧器的位置各安装一个煤粉流量在线测量系统，安装时需要一段直管道，直管道的长度要求为管道直径的三倍以上即可。煤粉流量在线测量系统替代一段管道，通过法兰与原有管道连接，在机组小修期间可以完成设备安装。在线精确测量系统能够精确的测量煤粉浓度分布和煤粉流速，与称重式给煤机一起协作，便能精确的报告出被传输到每个管道中的煤粉质量流量，给控制每个燃烧器的风煤比提供参考。图3为煤粉管道风、粉调平方法流程图。采用在煤粉流量在线监测系统中获得的煤粉分布数据，对一次风速和煤粉浓度的调平采取综合调节方案。调节顺序是先进行一次风速的渐进调平，在此基础上进行煤粉浓度综合调平，调平过程以在线监测数据为调平诊断依据。对煤粉管道的风、粉在线调平是在机组热态环境下进行的，弥补了冷态调平的偏差。本发明的煤粉管道风粉在线调平方法包括以下步骤( I)技术上要求可调缩孔在每个煤粉管道上都要安装，安装位置选择一段直管段，并且要避开弯头位置。安装后测试可调缩孔，要能够实现开度100%到0%的变化。可调缩孔在风、粉在线调平中的作用是调平一次风速。一般电厂都已经加装可调缩孔，检查安装位置，如果可用就不需要重复安装。(2)煤粉流量在线监测系统的安装。煤粉流量在线监测系统安装在一段直管段位置处，优选安装在煤粉管道直管段起点处开始长度达到管径三倍的位置处，并且是位于沿煤粉流动方向在可调缩孔下游的煤粉管道上。煤粉流量在线监测系统用于测量煤粉浓度和一次风速，是风、粉在线调平中的煤粉分布参量。煤粉流量平衡阀优选安装在磨煤机出口处的每个煤粉管道上，保证能够打散绳流煤粉流并且实现最佳的调节效果。以径向位置为O度开度，煤粉流量平衡阀的调节范围是0-90度。(3)在机组冷态环境下，通过煤粉流量在线监测系统测量煤粉管中的一次风速偏差，获得煤粉流量在线分布情况，当一次风速偏差大于±5%时，反复调整所述煤粉管道中的可调缩孔，直到机组冷态环境下一次风速偏差不大于±5%时，结束机组冷态环境下的可调缩孔的调整。在调整中，首先，将各煤粉管道中的可调缩孔由100%开度开始调整一次风速速偏差最大的可调缩孔开度；一次调整后再监测一次风速变化，继续调整新的一次风速偏差最大的可调缩孔开度。对各可调缩孔反复调整，直到一次风速偏差在±5%以内冷态调整结束。(4)在机组热态环境下，通过煤粉流量在线检测系统测量煤粉管道中的一次风速偏差，当一次风速偏差仍然大于±5%时，反复微调所述煤粉管道中的可调缩孔，直到机组热态环境下一次风速偏差不大于±5%时，结束机组热态环境下的可调缩孔的微调。(5)在机组热态环境下，当一次风速偏差不大于±5%时，通过煤粉流量在线检测系统测量煤粉管道中的煤粉浓度偏差。 (6)机组热态环境下，一次风速偏差在±5%的以内，煤粉浓度偏差大于±10%时，以单台磨煤机为单位，通过煤粉流量平衡调节阀调节每台磨上煤粉管道内的煤粉浓度。以管道径向为O度，调节前煤粉流量平衡调节阀的位置都设置在90度位置，在此位置上调节阀对煤粉浓度的影响最小。根据监测参数，观察煤粉浓度的变化，从煤粉浓度偏差最大的管道开始调节煤粉流量平衡阀，调节方向是从90度向O度方向调节，直到煤粉浓度偏差在±10%以内，调整结束。需要注意的是，有时候调节过程中煤粉浓度的调节也会引起一次风速的波动，这时候根据变化情况，对调节阀进行一定程度的方向微调。综上所述，本发明在改造设备和监测系统已备的基础上，煤粉管道的调平试验可以在有监测听诊和调节手段的基础上进行。该风、粉调平技术包括机组冷态和热态两方面的调平，相较以往热力试验的冷态调整大大提高了调整的灵活性和调整精度。并且风、粉调平后，一次风量可以重新配置，在合理的范围内降低一次风速、风量是可以实现的，这样就有效的优化了风煤比，二次风配置优化的基础上提高锅炉效率并降低NOx排放。风、粉精准调平系统中，煤粉流量平衡阀采用硬接线实现通信，阀门为电磁阀，在线自动调整平衡阀筛面角度，调整效果明显；煤粉流速、浓度在线精确测量系统采用ModBusTCP实现通信，风速、浓度测量准确，能够配合实时监测系统的其他参数实现综合分析。对于六台磨、每台磨五个煤粉管的机组为例，具体配置如下30套煤粉流量平衡调节阀，每个管道配置一套；30套煤粉流速、浓度在线精确测量系统，每个煤粉管直管段配置一套。一台接口机，用于在线监测数据接收；一台发布服务器，可以与燃烧优化其他功能数据共用，用于统计和发布煤粉管道风粉调平用户显示界面。
权利要求
1.一种煤粉管道风粉在线调平方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1)在每个煤粉管道安装可调缩孔，沿煤粉流动方向在可调缩孔下游的煤粉管道上安装煤粉流量在线监测系统，在磨煤机出口处的每个煤粉管道上安装煤粉流量平衡阀； (2)在机组冷态环境下，通过煤粉流量在线监测系统测量煤粉管中的一次风速偏差，当一次风速偏差大于±5%时，反复调整所述煤粉管道中的可调缩孔，直到机组冷态环境下一次风速偏差不大于±5%时，结束机组冷态环境下的可调缩孔的调整； (3)在机组热态环境下，通过煤粉流量在线检测系统测量煤粉管道中的一次风速偏差，当一次风速偏差仍然大于±5%时，反复微调所述煤粉管道中的可调缩孔，直到机组热态环境下一次风速偏差不大于±5%时，结束机组热态环境下的可调缩孔的微调； (4)在机组热态环境下，当一次风速偏差不大于±5%时，通过煤粉流量在线检测系统测量煤粉管道中的煤粉浓度偏差； (5)当步骤(4)中所测量的煤粉浓度偏差大于±10%时，以单台磨煤机为单位，通过煤粉流量平衡调节阀调节每台磨上煤粉管道内的煤粉浓度，直到煤粉浓度偏差在±10%以内时，对煤粉浓度的调整结束。
2.根据权利要求I所述的煤粉管道风粉在线调平方法，其特征在于 在所述步骤(5 )中，还进一步包括在对煤粉流量平衡调节阀的调节过程中，通过在线检测系统在线监测一次风速的波动，当一次风速波动使得一次风速偏差大于±5%，对煤粉流量平衡调节阀进行方向微调。
3.根据权利要求I或2所述的煤粉管道风粉在线调平方法，其特征在于 所述可调缩孔安装在煤粉管道的直管段。
4.根据权利要求3所述的煤粉管道风粉在线调平方法，其特征在于 所述煤粉流量在线监测系统安装位置在沿煤粉流动方向可调缩孔下游的煤粉管道上，并且位于煤粉管道直管段起点开始长度达到管径三倍以上的位置处。
5.根据权利要求I或2所述的煤粉管道风粉在线调平方法，其特征在于 所述可调缩孔能够实现开度100%到0%的变化，并且在所述步骤(2)中，将各煤粉管道中的可调缩孔从100%开度开始调整。
6.根据权利要求I或2所述的煤粉管道风粉在线调平方法，其特征在于 所述煤粉流量平衡调节阀的调节范围是0-90度，当煤粉流量平衡调节阀位于煤粉管道径向方向时，认为其角度为O度，开度最低，当煤粉流量平衡调节阀垂直于煤粉管道径向方向，即，平行于煤粉管道轴向时，认为其角度为90度，开度最高； 在步骤(5)中，对煤粉流量平衡调节阀从90度向O度方向调节，直到煤粉浓度偏差在±10%以内。
全文摘要
本发明公开了一种煤粉管道风粉在线调平方法，监测煤粉浓度、煤粉流速两个参数，根据监测结果对一次风速和煤粉浓度的调平采取综合调节方案。调节顺序是先进行一次风速的渐进调平，在此基础上进行煤粉浓度调平。煤粉管道的风、粉在线调平是通过机组冷态和热态环境相结合进行的综合调平，弥补了单一冷态调平的较大偏差。一次风速的调节是通过可调缩孔实现的，在监测数据的基础上，缩孔由100%开度逐步渐缩调整，直到一次风速平衡为止；一次风速调平后，通过煤粉管平衡阀进行煤粉浓度的调平。本发明能有效地优化风、粉分布平衡性，配合二次风优化配置，提高锅炉效率并降低NOx排放。
文档编号F23N1/02GK102853447SQ20121014262
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者黄振江, 吉云, 祝敬伟, 王继明, 张文琴, 廖路, 杨立宾 申请人:北京华电天仁电力控制技术有限公司