直吹式制粉系统实现煤粉均匀分配的控制系统及其方法

摘要

本发明公开了一种直吹式制粉系统实现煤粉均匀分配的控制系统及其方法，其方法包括以下步骤：实时测量得到每个煤粉输送管内的煤粉流速和煤粉浓度；根据煤粉质量流量=粉煤浓度×煤粉流速×煤粉输送管横截面积计算得到每个煤粉输送管内的煤粉质量流量；通过调整设置在每个煤粉输送管内的节流阀的开度，使每组煤粉输送管之间的煤粉流速偏差小于±5%；通过调整设置在每台磨煤机煤粉分配器内的煤粉浓度调节板的角度，使各煤粉输送管之间煤粉质量流量偏差小于±10%。本发明，实现对煤粉浓度和煤粉流速的直接在线实施监测，使得煤粉流速和质量流量均被控制在有效偏差内，从而，实现直吹式制粉系统实现煤粉均匀分配的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及大型燃煤电厂煤粉锅炉燃烧控制领域，具体涉及直吹式制 粉系统实现煤粉均匀分配的控制系统及其方法。

背景技术

大型燃煤电厂煤粉锅炉的磨煤机一般采用直吹式制粉系统为燃烧器提 供煤粉，每台磨煤机所对应的每组燃烧器的数量为4～8只。根据锅炉设计 规范和标准，每一组燃烧器之间的煤粉质量流量分配偏差要小于±10%。决 定煤粉分配偏差的主要因素有煤粉输送管之间流动阻力偏差、煤粉浓度偏 差、煤粉细度以及一次风煤比。当煤粉细度及一次风煤比达到规定范围以 后，就要通过调节煤粉流速和浓度进行煤粉分配调平。

但是在过去，由于无法对煤粉气固两相流中的煤粉质量流量进行在线 测量，因此只能在冷态工况下以空气代替煤粉进行煤粉分配调平，这种落 后的调平方法最终会导致相当高的煤粉流量分配偏差，最高可达±30～± 50%。这不但影响锅炉的安全运行，也不利于降低煤耗以及污染物的排放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有的直吹式制粉系统无法实现对 煤粉质量流量进行在线测量和调整，以至于出现煤粉流量分配偏差大的问 题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种直吹式 制粉系统实现煤粉均匀分配的控制系统，包括：

流速监测单元，实时监测每个煤粉输送管内的煤粉流速；

浓度监测单元，实时监测每个煤粉输送管内的煤粉浓度；

调整处理单元，根据每个煤粉输送管的煤粉流速和煤粉浓度，得到每 个煤粉输送管的煤粉质量流量，并输出相应的控制信号，调整设置在每个 煤粉输送管内的节流阀的开度和设置在磨煤机煤粉分配器内的煤粉浓度调 节板的角度，控制各煤粉输送管之间的煤粉流速和质量流量偏差分别小于 ±5%和±10%，其中，每个煤粉输送管的煤粉质量流量Q=煤粉浓度ρ×煤粉 流速V×煤粉输送管横截面积S。

在上述方案中，所述流速监测单元包括设置在煤粉输送管内的上、下 游传感器，所述调整处理单元根据所述上、下游传感器分别实时监测的煤 粉在流动过程中产生的第一、第二静电信号，得到煤粉流速V，其中，煤粉 流速V=上、下游传感器之间的距离L/第一、第二静电信号之间的时差Tm。

在上述方案中，所述上、下游传感器采用静电传感器。

在上述方案中，所述浓度监测单元包括设置在煤粉输送管内的微波发 射传感器和微波接收传感器，所述调整处理单元根据ρ=△f×k得到煤粉浓 度ρ，其中，△f为谐振频率变化量，△f=f1-f2，f1为煤粉输送管在没 有输送煤粉状态下微波信号的第一谐振频率，f2为煤粉输送管在有输送煤 粉状态下微波信号的第二谐振频率，k为频率浓度因子，根据磨煤机上的给 煤机测得的原煤输入量、各个煤粉输送管内的煤粉流速、煤粉浓度以及f1 和f2，对k值进行标定。

本发明还提供了一种直吹式制粉系统实现煤粉均匀分配的控制方法， 包括以下步骤：

步骤1、实时测量得到每个煤粉输送管内的煤粉流速和煤粉浓度；

步骤2、根据煤粉质量流量=粉煤浓度×煤粉流速×煤粉输送管横截面 积计算得到每个煤粉输送管内的煤粉质量流量；

步骤3、根据煤粉质量流量调整设置在每个煤粉输送管内的节流阀的开 度以及设置在磨煤机煤粉分配器内的煤粉浓度调节板的角度，控制各煤粉 输送管之间的煤粉流速和质量流量偏差分别小于±5%和±10%。

在上述方案中，在步骤1中，通过设置在煤粉输送管内的上、下游传 感器测量得到所述煤粉流速，具体步骤如下：

步骤11、通过所述上、下游传感器分别得到煤粉在流动过程中产生的 第一、第二静电信号；

步骤12、采用交叉相关计算方法得到第一、第二静电信号之间的时差 Tm；

步骤13、根据V=L/Tm得到煤粉流速V，其中：L为上、下游传感器之 间的距离。

在上述方案中，在步骤1中，通过设置在煤粉输送管内的微波发射传 感器和微波接收传感器测量得到所述煤粉浓度，具体步骤如下：

步骤21、测量在煤粉输送管没有输送煤粉状态下的微波信号的谐振频 率f1；

步骤22、测量在煤粉输送管输送煤粉状态下微波信号的谐振频率f2；

步骤23、根据ρ=△f×k计算得到煤粉浓度，其中：ρ为煤粉浓度； △f为谐振频率变化量，△f=f1-f2；k为频率浓度因子，根据磨煤机上 的给煤机测得的原煤输入量、各个煤粉输送管内的煤粉流速、煤粉浓度以 及f1和f2，对k值进行标定。

本发明，通过直吹式制粉系统实现煤粉均匀分配的控制系统及其方法， 实现对煤粉浓度和煤粉流速的直接在线实施监测，且通过节流阀和煤粉浓 度调节板的自动调节，使得煤粉浓度和煤粉流速均被控制在有效偏差内， 从而实现磨煤机整体煤粉自动平均分配的效果，而且简化了工作过程，提 高了工作效率，同时，也提高了磨煤机的安全运行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明作出详细的说明。

本发明提供了一种直吹式制粉系统实现煤粉均匀分配的控制系统，包 括流速监测单元、浓度监测单元和调整处理单元。

如图1所示，其中，流速监测单元实时监测每个煤粉输送管1内的煤 粉流速；浓度监测单元实时监测每个煤粉输送管1内的煤粉浓度；调整处 理单元2根据每个煤粉输送管1的煤粉流速和煤粉浓度，得到每个煤粉输 送管的煤粉质量流量，并输出相应的控制信号，调整设置在每个煤粉输送 管内的节流阀3的开度和设置在磨煤机煤粉分配器内的煤粉浓度调节板的 角度，控制各煤粉输送管之间的煤粉流速和质量流量偏差分别小于±5%和 ±10%，其中，每个煤粉输送管的煤粉质量流量Q=煤粉浓度ρ×煤粉流速V ×煤粉输送管横截面积S。

流速监测单元包括设置在煤粉输送管内的上、下游传感器5、6，调整 处理单元根据上、下游传感器5、6分别实时监测的煤粉在流动过程中产生 的第一、第二静电信号，得到煤粉流速V，其中，煤粉流速V=上、下游传 感器之间的距离L/第一、第二静电信号之间的时差Tm。上、下游传感器采 用静电传感器。

浓度监测单元包括设置在煤粉输送管内的煤粉浓度传感器7，即微波发 射传感器和微波接收传感器，调整处理单元根据ρ=△f×k得到煤粉浓度 ρ，其中，△f为谐振频率变化量，△f=f1-f2，f1为煤粉输送管在没有 输送煤粉状态下微波信号的第一谐振频率，f2为煤粉输送管在有输送煤粉 状态下微波信号的第二谐振频率，k为频率浓度因子，根据磨煤机上的给煤 机测得的原煤输入量、各个煤粉输送管内的煤粉流速、煤粉浓度以及f1和 f2，对k值进行标定。

本发明还提供了一种直吹式制粉系统实现煤粉均匀分配的控制方法， 包括以下步骤：

步骤1、实时测量得到每个煤粉输送管内的煤粉流速和煤粉浓度；

步骤2、根据煤粉质量流量=粉煤浓度×煤粉流速×煤粉输送管横截面 积计算得到每个煤粉输送管内的煤粉质量流量；

步骤3、根据煤粉质量流量调整设置在每个煤粉输送管内的节流阀的开 度以及设置在磨煤机煤粉分配器内的煤粉浓度调节板的角度，控制各煤粉 输送管之间的煤粉流速和质量流量偏差分别小于±5%和±10%。

其中，在步骤1中，通过设置在煤粉输送管内的上、下游传感器测量 得到煤粉流速，上、下游所用的传感器采用静电传感器，其静电传感器为 棒状，由导电的耐磨金属材料制作，具体步骤如下：

步骤11、通过上、下游传感器分别得到煤粉在流动过程中产生的第一、 第二静电信号；

步骤12、采用交叉相关计算方法得到第一、第二静电信号之间的时差 Tm；

步骤13、根据V=L/Tm得到煤粉流速V，其中：L为上、下游传感器之 间的距离。

根据煤粉流速调整各煤粉输送管内的节流阀的大小，使各煤粉输送管 之间的煤粉流速偏差小于±5%。

其中，在步骤1中，通过设置在煤粉输送管内的微波发射传感器和微 波接收传感器测量得到煤粉浓度，具体步骤如下：

步骤21、测量在煤粉输送管没有输送煤粉状态下的微波信号的谐振频 率f1；

步骤22、测量在煤粉输送管输送煤粉状态下微波信号的谐振频率f2；

步骤23、根据ρ=△f×k计算得到煤粉浓度，其中：ρ为煤粉浓度； △f为谐振频率变化量，△f=f1-f2；k为频率浓度因子，根据磨煤机的 原煤输入量、各个煤粉输送管内的煤粉流速、煤粉浓度以及f1和f2预先 对磨煤机进行标定获得。采用微波谐振测量原理，接收的微波信号的谐振 频率大小与煤粉输送管内的煤粉浓度成正比，煤粉浓度越高，谐振频率越 低。

通过磨煤机标定频率浓度因子k的方法如下：

（1）通过皮带称均匀向磨煤机供煤，并通过皮带输送机上的皮带称测 量一段时间（如10分钟）内磨煤机的原煤输入量M；

（2）测量每根煤粉输送管的煤粉流速V_j和相应的谐振频率f1_j、谐振 频率f2_j；

（3）根据公式：计算得到k值。S_j为煤粉输 送管的截面积，j=1～n，n为每台磨煤机上煤粉输送管的数量。

本发明，通过直吹式制粉系统实现煤粉均匀分配的控制系统及其方法， 实现对煤粉浓度和煤粉流速的直接在线实施监测，且通过节流阀和煤粉浓 度调节板的自动调节，使得煤粉浓度和煤粉流速均被控制在有效偏差内， 从而，实现磨煤机整体煤粉自动平均分配的效果，而且简化了工作过程， 提高了工作效率，同时，也提高了磨煤机的安全运行。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示 下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本 发明的保护范围之内。