[发明专利]一种锅炉煤粉燃烧热量控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧热量测量与控制技术，特别是涉及一种锅炉燃煤(煤粉)燃烧热量控制系统及方法。

背景技术

燃烧锅炉广泛的应用于电力、冶金、水泥、化工等行业。以下以发电厂为例，简要说明锅炉煤粉燃烧热量控制现状。

电厂有诸多控制系统，其中蒸汽压力控制系统或锅炉燃烧控制系统是根据锅炉蒸汽压力的偏差或发电机组的蒸汽负荷需求，来控制进入锅炉的燃煤量、送风量和引风量，以保证锅炉运行的经济性、稳定性和安全性。

由于气压控制惯性较大，加之难以准确的测量入炉燃煤燃烧热的流量，以及所燃煤的品质多变，导致气压控制系统难以及时有效的克服燃煤热量内扰、难以确保燃烧过程稳定性和负荷适应性，从而影响该系统运行的经济性、稳定性和安全性。

存在上述缺陷的主要原因是：煤的燃烧热量并不仅仅取决于入炉煤重量，还与煤品质(发热量)有关。即：燃烧热量＝(发热量)*(煤重量)

可见燃烧热量取决于煤发热量以及煤重量这两个因素，如果仅仅采用入炉煤的重量控制，则仅考虑了其中一个因素，使得燃烧热量的控制精度较低，会产生较大的热量波动而导致运行的不稳定性，降低了安全性。

另外，在预定的目标热量下，根据煤发热量精确的控制入炉煤重量可以避免燃煤热量扰动，降低煤耗，降低成本，提高效率。对于大型电厂来说意义尤为重大。

当前技术中，尚未见到能够精确控制燃烧锅炉的入炉煤的燃烧热量的控制装置。针对上述问题，本发明提出“一种锅炉煤粉燃烧热量控制系统及其方法”，对煤粉燃烧热量进行精确测量与闭环控制用以减少燃煤热量的扰动，提高电厂运行的稳定性和安全性，有效的降低煤耗。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，精确获取煤粉的燃烧热量。

更进一步的，根据目标热量，精确控制燃烧锅炉的入炉煤量。

更进一步的，根据当前的入炉煤量获取其燃烧热量。

本发明公开了一种锅炉煤粉燃烧热量控制系统，包括输送机以及煤粉燃烧器，该输送机输送煤粉至该煤粉燃烧器，该系统还包括：

灰分测量装置，测量该输送机所输送的煤粉的灰分信号；

水分测量装置，测量该输送机所输送的煤粉的含水量；

挥发分测量装置，测量该输送机所输送的煤粉的挥发分值；

称重装置，测量该输送机所输送的煤粉的重量值；

数据采集处理控制器，接收测量得到的该灰分信号、含水量、挥发分值以及重量值并据以计算煤粉的燃烧热量，该数据采集处理控制器根据该燃烧热量与一目标热量的差值，发出调整该输送机的输送量的控制信号。

该数据采集处理控制器根据该灰分信号、含水量、重量值以及灰分数学模型计算煤粉的灰分值，再根据该灰分值、含水量和挥发分值以及一发热量计算公式计算该煤粉的发热量，根据该发热量和该重量值，计算该煤粉的该燃烧热量。

该灰分数学模型为：A_ad＝K_A K_M[ln(N_i/N_o)/w]；

其中，A_ad为灰分值(％)，K_A为煤灰分标定系数，N_o为输送机上无煤粉时该灰分测量装置输出的灰分信号，N_i为输送机上有煤粉时该灰分测量装置输出的灰分信号，w为煤粉的重量，K_M为水分修正系数；

K_M＝C+K(M_i-M_o)，M_i为该含水量，M_o为标定该K_A时煤样的含水量，K和C分别为对K_M与(M_i-M_o)变化关系曲线进行线性拟合的直线斜率和截距，该K_A、K_M、K和C均通过煤样标定获得；

或者，该系统还包括一测厚装置，测量该输送机所输送的煤粉的厚度，该灰分数学模型为：A_ad＝K_A K_M[ln(N_i/N_o)/d]，d为煤粉的厚度。

该发热量计算公式为：Q_net.ad＝D-K₁V_ad-K₂A_ad-K₃M_i