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华能电力辅机

连云港市华能电力辅机有限公司

 Lianyungang Huaneng Power Equipment Co.,Ltd


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锅炉风粉在线监测系统

锅炉风粉在线监测系统

锅炉燃烧监测控制系统通过了部级技术鉴定和应用成果鉴定，认定该系统设计合，运行稳定，测量部件可靠，信号处理准确，画面直观实用，能指导燃烧，调整风粉均匀合理，有明显的节能效果，技术达到国际先进水平。有很高的实用价值，可在中间储仓式热风送粉锅炉、乏气送粉锅炉以及直吹式锅炉上推广应用
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锅炉燃烧监测控制系统通过了部级技术鉴定和应用成果鉴定，认定该系统设计合，运行稳定，测量部件可靠，信号处理准确，画面直观实用，能指导燃烧，调整风粉均匀合理，有明显的节能效果，技术达到国际先进水平。有很高的实用价值，可在中间储仓式热风送粉锅炉、乏气送粉锅炉以及直吹式锅炉上推广应用
一、系统简介：
    由连云港市华能电力辅机有限公司联合西安热工研究院研制的“锅炉燃烧监测控制系统”通过了部级技术鉴定和应用成果鉴定，认为该系统设计合，运行稳定，测量部件可靠，信号处理准确，画面直观实用，能指导燃烧，调整风粉均匀合理，有明显的节能效果，技术达到国际先进水平。有很高的实用价值，可在中间储仓式热风送粉锅炉、乏气送粉锅炉以及直吹式锅炉上推广应用。
该系统具有以下特点:
   ¤ 新一代防磨防堵测速元FS-5C,不用压缩空气吹扫,可实现带粉气流流速的连续测量.
   ¤ 使用特抗磨且传热性能好的温度探头,保证整个系统反映灵敏,故障率低,耐磨寿命可达10年以上。
   ¤ 根据不同的制粉系统选择不同测量方法和建立不同的数学模型,保证测量的准确性和系统的经济性。
二、锅炉燃烧调整的现状
    2.1 锅炉安全经济运行对燃烧调整的要求
   煤量和助燃空气的合理分配是大型锅炉优化燃烧的基本条件之一。当锅炉容量较大或燃烧器数目很多时，只有每个燃烧器都按一定风、煤比向炉内送入燃料和空气，才能使整个燃烧室的燃烧效果最佳。如果各燃烧器以差异悬殊的比例送入燃料和空气，尽管炉膛过量空气系数仍维持在规定的范围内，但对单个燃烧器来说，也会带来一系列不良后果。各个燃烧器的一、二次风比例和过量空气偏离正常范围，会导致不完全燃烧，锅炉效率降低，严重时着火后延，燃烧不稳。此外煤粉偏多的燃烧器附近形成还原气氛区，使灰的熔化温度降低，从而引起局部结渣。所以运行中要经常注意给煤，供风的情况，并及时进行调节，维持每只燃烧器一定的风、煤比例。要保持锅炉燃烧系统风、煤配比一定，就需要提高监测技术，在线监测一次风管及喷燃器出口流速和煤粉浓度，直观地反映出一次风管的风粉情况。
   2.2 燃烧调整中存在的问题
    燃煤锅炉的一次风速和管内煤粉浓度，对燃烧效果有很大影响。国内许多电站在锅炉的实际运行过程中，因四角配风不均，风煤比失调，从而造成锅炉爆管及燃烧器损坏变形，一次风管堵管及着火事故时有发生。出现这些问题的原因是缺乏一个直观可靠的监视手段。目前广泛采用一次风管静压间接反映风粉情况的方法，司炉凭经验调节给粉机转速，控制给粉量，但实际上，给粉机转速与给粉量并非线性对应关系(见图1)。


   2.3 风粉在线监测装置
   锅炉燃烧系统风粉在线监测装置，用工业控制机或DCS实时监测，通过大屏幕显示数字量和水柱式棒状图直观地反映每只喷燃器出口的煤粉浓度和风速；长期风粉数据追忆；一次风管风粉曲线图及稳定状态下的入炉煤量计算等，用多幅画面切换反映。在线监测的这些功能，为锅炉运行人员监测每只燃烧器的风、粉情况和及时调整燃烧提供了可靠的手段。通过显示器的画面司炉可把一次风、煤比例调整到最佳工况下运行。
   2.4 锅炉效率在线监测系统
   实现锅炉效率在线监测，是人们正在研究和开发的新课题。目前采用的测量技术还很难说已达到非常成熟的程度，其测量精确度当然也达不到热效率试验时要求的那么高。但是作为一种运行指导装置，能够判断效率的相对高低，使运行方式优化，仍然有一定意义。该系统由发热量、飞灰可燃物、氧量、排烟温度的测量组成。所监测的模拟量送入采集前端或DCS模拟量I/O模块进行数据采集，并由通信电缆将信息送入计算机进行数据处理，显示出发热量、飞灰可燃物、氧量、排烟温度及各项热损失和效率。
三、风粉在线监测控制系统的作用
   3.1 提高锅炉运行的安全性：
    风粉在线监测系统通过实时在线监测，直观地显示一次风速及煤粉浓度等重要参数，通过风粉在线监测系统可以及时、准确地掌握锅炉的运行情况，从而有效防止一次风管堵塞、断粉、火焰中心偏离等情况的发生，有效减少投助燃油甚至锅炉灭火等事故的发生。
   3.2 可以提高锅炉运行的经济性：
   通过风粉在线监测系统，有助于确保锅炉风速和浓度均衡，提高整体锅炉效率，节约燃料成本；
   3.3 风份在线监测系统的社会效益：
    试验证明，燃烧器附近氧量过低，会导致CO1排放增加，氧量过高则会导致NOx排放增加。因此，通过合理的风煤比控制，可以降低锅炉的CO1和NOx排放。安装风粉在线监测系统，还能有效减轻操作人员的工作量。
四、风粉在线监测系统原理 
    锅炉风粉在线监测系统是由安装在一次风管上的热风温度探头、煤粉仓的煤粉温度探头、混合段上的风粉混合温度探头，及测速传感器、煤质发热量表、飞灰测碳仪、氧量表、排烟温度测点等组成。对于乏气送粉锅炉，不需要煤粉温度测点，而相应增加混合器前后的一次风静压差测量，测量原理见图。                                 
    用连云港华能和热工院专门研制的防磨防堵测速管作为动压的一次测量元件，安装在混合器前一次风管道上,可以有效防止带粉气流堵塞传压孔，经过现场标定，满足风速测量精度要求。
   专为燃烧监测控制系统研究制造的RY-3C型耐磨温度探头其耐磨寿命可达 10年，且传热性能好，反映灵敏，可以满足闭环控制对测量速度的要求，远远超过一般金属耐磨材料和刚玉材料的性能。            风粉在线监测控制
五. 系统组成 
   锅炉风粉在线监测控制系统由一次风及煤粉浓度监测、二三次风速监测及锅炉效率监测组成。其硬件（见结构图）主要由一次测量元件、变送器、采集前端、通讯网络、工控机系统等部分构成。由于目前 DCS系统在电厂的广泛应用，风粉在线监测控制系统已经能够与国内外不同型号的 DCS联网、通讯或直接在  DCS上进行软件开发、控制组态及图形组态。以满足不同用户对燃烧监测系统的要求。

锅炉风粉在线测控系统



六.风粉在线监测控制系统的主要功能               
6.1实时风粉图显示
    有实时风粉图显示、实时风粉温度图显示等。

风粉在线监测系统


6.2一次风模拟切圆该画面（见图5）
    直观显示了各层煤粉浓度（灰色条形图）和喷燃器出口流速（红色条形图）以及各层一次风的火焰模拟切圆，它主要监视每层喷燃器出口流速是否均衡，以便指导司炉操作。

风粉监测


6.3 时风粉趋势图
   实时风粉趋势有多幅画面（见图6），分别显示每只一次风管在24小时的风粉变化趋势。

6.4 实时二、三次风速显示  [选装]
   风粉监测控制系统根据不同炉型可以对锅炉二次风和带粉气流的三次风进行测量与监视。
6.5 均衡燃烧闭环控制
   用风粉在线监测系统所测量的煤粉浓度和一次风流速计算入炉煤量，代替给粉机转速作为燃料量可以实现燃烧器的均衡出力和锅炉的优化燃烧。
6.6  其它功能
   历史趋势图显示历史数据可以长期保存，随时查看任一天的的风粉变化趋势。通道检查与显示通道检查与显示画面显示了系统的各个测点的安装位置、名称、信号类型，测点编号、量程、实测值和单位等。系统参数修改参数设定分为六个部分，系统概况、显示设置、报警限设置、量程设置、标定系数和管径系数。