摘 要：煤粉鍋爐能夠均衡各種類型的燃燒器出力、對(duì)燒燃器噴口處的煤粉濃度、出口速度等進(jìn)行合理配置，對(duì)鍋爐安全穩(wěn)定的運(yùn)行起到十分重要的促進(jìn)作用。煤粉鍋爐利用風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)爐膛四角的風(fēng)粉進(jìn)行調(diào)平處理，保障負(fù)荷的平均分配，防止出現(xiàn)堵管、斷粉等現(xiàn)象，提高了鍋爐效率，達(dá)到了燃燒優(yōu)化的目的。本文將對(duì)鍋爐風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，并對(duì)燃燒運(yùn)行優(yōu)化措施加以闡述。

關(guān)鍵詞：鍋爐；風(fēng)粉；在線監(jiān)測(cè)；燃燒優(yōu)化

燃煤鍋爐燃燒與一次風(fēng)的風(fēng)速、煤粉濃度等具有較大關(guān)聯(lián)，并且存在較強(qiáng)的穩(wěn)定性、可靠性。工作人員按照給粉機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度以及一次風(fēng)的靜壓登記等便能夠?qū)ο嚓P(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。但是，大部分工作人員在操作中單純的按照個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)風(fēng)粉濃度進(jìn)行調(diào)整，以此來控制燃燒，很容易產(chǎn)生爐內(nèi)煤粉濃度不均勻等問題，因此需要利用風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)的方式，對(duì)燃燒運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化處理。

1 設(shè)備問題

在A發(fā)電廠中所使用的設(shè)備類型為單汽包自然循環(huán)鍋爐IT型，倉儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)具有熱風(fēng)送粉、固態(tài)除渣作用，并且全懸吊式，主要參數(shù)為：初始主汽蒸發(fā)量為670t/h，再熱汽蒸發(fā)量為588t/h，壓力在15.4MPa左右，給水溫度大約為245℃。由于燃煤鍋爐中的風(fēng)粉濃度與一次、二次風(fēng)大小之間的聯(lián)系較大，能夠關(guān)系到鍋爐的燃燒效率，因此在對(duì)其進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)之前，在鍋爐的四角中常常存在配風(fēng)不均問題，導(dǎo)致風(fēng)煤比例失調(diào)，致使鍋爐爆管、燃燒器變形等事故發(fā)生。究其原因，主要是由于缺乏安全可靠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)︼L(fēng)量、煤粉濃度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2 鍋爐風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

在A發(fā)電廠中，鍋爐風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括故障診斷系統(tǒng)、優(yōu)化燃燒系統(tǒng)等，主要的構(gòu)成要素為數(shù)據(jù)采集器、傳感器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制系統(tǒng)等。由溫度傳感器與風(fēng)速傳感器的數(shù)值傳輸?shù)絀/O卡件，然后經(jīng)過DPU處理以后，通過DCS顯示出來。

2.2 參數(shù)測(cè)量

在系統(tǒng)中各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量方面，主要包括一次風(fēng)溫度、煤粉溫度、風(fēng)粉混合溫度以及一次風(fēng)速度，參數(shù)測(cè)量方式分別為：對(duì)于一次風(fēng)溫度的測(cè)量采用空預(yù)器出口溫度；煤粉的溫度為粉倉內(nèi)部煤粉溫度；風(fēng)粉混合溫度為任意粉管混合器中經(jīng)過混合處理后的溫度；一次風(fēng)速，在使用混合器之前對(duì)一次風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量。[1]

2.3 煤粉濃度測(cè)量

在對(duì)煤粉濃度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，按照能量平衡原理，對(duì)一次風(fēng)溫度、風(fēng)粉混合后的溫度、煤粉溫度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，以此來明確一次風(fēng)管內(nèi)部的煤粉濃度，具體的表達(dá)公式為：

式中，μ代表的是一次風(fēng)管中的煤粉濃度，計(jì)算方式為煤粉的重量與風(fēng)力的比值；c1與c2代表的是空氣混合之前的比熱，c3與c4代表的是空氣混合之后的比熱；t1代表的是一次風(fēng)熱溫度；t2代表的是煤粉溫度；t3代表的是風(fēng)粉混合以后的溫度；μ1代表的是一次風(fēng)管中的內(nèi)部損失。

3 風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鍋爐燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用

在鍋爐的優(yōu)化燃燒過程中，煤粉與空氣之間的合理配比屬于根本保障，而對(duì)鍋爐燃燒影響最大的因素為煤粉氣流出口的均勻性，應(yīng)保障所有燃燒器都能夠按照相應(yīng)的比例向爐內(nèi)運(yùn)送空氣和煤粉時(shí)，才能夠獲得最佳的燃燒工況。反之，如若煤粉與空氣之間的比例相差較為懸殊，則噴燃器在運(yùn)行的過程中，即便鍋爐中剩余空氣數(shù)量符合固定標(biāo)準(zhǔn)，但是也將在一定程度上產(chǎn)生不良結(jié)果。因此，需要將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用其中，對(duì)一次風(fēng)的溫度與速度進(jìn)行反應(yīng)，并且實(shí)施監(jiān)測(cè)燃燒器中出口的速度、四角配風(fēng)均勻性等參數(shù)，使故障問題的發(fā)生幾率得到顯著降低，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐燃燒的優(yōu)化處理。

3.1 燃燒器出口速度優(yōu)化

在鍋爐負(fù)荷降低的過程中，爐內(nèi)的燃煤數(shù)量較少，使燃燒過程中產(chǎn)生的總體風(fēng)量也隨之降低，進(jìn)而使一次、二次風(fēng)的速度大幅降低。當(dāng)爐膛中溫度下降時(shí)，爐內(nèi)的穩(wěn)定性也會(huì)受到一定的影響，這時(shí)四角煤粉氣流一旦相互配合不當(dāng)，則會(huì)產(chǎn)生火苗不穩(wěn)問題。對(duì)此，可以采用風(fēng)粉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)慕档腿紵鞒隹诘娘L(fēng)速，使一次風(fēng)的燃燒提前，并且增加爐內(nèi)切圓的直徑大小，進(jìn)而提升燃燒穩(wěn)定性。

3.2 控制燃燒量

主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器中能夠?qū)毫υO(shè)定與測(cè)量之間的數(shù)值大小進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)而將熱量信號(hào)輸出，使熱量信號(hào)向著給煤量數(shù)值轉(zhuǎn)變。對(duì)于一次風(fēng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，煤粉濃度與設(shè)定值之間的差距可以看作為給粉調(diào)節(jié)輸入，能夠?qū)γ總€(gè)給粉機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行控制，進(jìn)而按照實(shí)際負(fù)荷對(duì)一次風(fēng)管中的煤粉濃度進(jìn)行衡量，保障進(jìn)入爐內(nèi)的煤粉數(shù)量得到合理控制。此種控制方式對(duì)于進(jìn)入爐膛中的煤粉量來說具有十分有效的控制作用，因此可以避免燃燒量不足或者過多對(duì)鍋爐穩(wěn)定性產(chǎn)生的不良影響，還能夠保障汽壓的穩(wěn)定。[2]

3.3 一次風(fēng)在線監(jiān)測(cè)

對(duì)一次風(fēng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)能夠保障燃燒器的出口流速與煤粉濃度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燃燒優(yōu)化的目標(biāo)。風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)主要是對(duì)不同類型風(fēng)管在爐膛中的煤粉濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于氣體與固體之間較為復(fù)雜，因此對(duì)一次風(fēng)與煤粉濃度進(jìn)行測(cè)量的難度較大。對(duì)此，本文在壓差法的基礎(chǔ)上，以爐膛負(fù)壓作為單回路系統(tǒng)，將被調(diào)量作為爐膛負(fù)壓，在爐膛中火苗跳動(dòng)激烈的情況下，對(duì)送風(fēng)量進(jìn)行調(diào)解，從控制信號(hào)中引入前饋信號(hào)，經(jīng)過補(bǔ)償器進(jìn)行引風(fēng)調(diào)節(jié)，使送風(fēng)量發(fā)生改變的過程中，引風(fēng)量也隨之發(fā)生變化，從而使兩種風(fēng)量之間產(chǎn)生比例上的變化，進(jìn)而對(duì)爐膛中負(fù)壓的穩(wěn)定性進(jìn)行有力的保障，使一次風(fēng)得到有效的監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)論

綜上所述，在利用鍋爐風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行燃燒優(yōu)化的過程中，首先要對(duì)一次風(fēng)管中的煤粉進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并且與實(shí)際情況相結(jié)合，保障二次風(fēng)量、引風(fēng)量數(shù)值的合理性，使鍋爐能夠在合理的空氣系數(shù)下燃燒。一旦鍋爐出現(xiàn)負(fù)荷變動(dòng)情況時(shí)，應(yīng)對(duì)爐膛內(nèi)部的負(fù)壓進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，這樣做不但能夠提升燃燒經(jīng)濟(jì)性，還能夠?yàn)殄仩t的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供切實(shí)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]周乃君.基于風(fēng)粉監(jiān)測(cè)的煤粉鍋爐燃燒工況動(dòng)態(tài)仿真與操作優(yōu)化專家系統(tǒng)研究[D].中南大學(xué)，2016.

[2]王鋒，茹愛忠.用風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒優(yōu)化的閉環(huán)控制[J].甘肅電力技術(shù)，2015（3）：21-23.

作者簡(jiǎn)介：王巨龍（1988-），男，滿族，遼寧丹東人，熱能與動(dòng)力工程助理工程師。