直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統及其方法，其方法包括以下步驟：實時測量得到每個煤粉輸送管內的煤粉流速和煤粉濃度；根據煤粉質量流量=粉煤濃度×煤粉流速×煤粉輸送管橫截面積計算得到每個煤粉輸送管內的煤粉質量流量；通過調整設置在每個煤粉輸送管內的節流閥的開度，使每組煤粉輸送管之間的煤粉流速偏差小于±5%；通過調整設置在每臺磨煤機煤粉分配器內的煤粉濃度調節板的角度，使各煤粉輸送管之間煤粉質量流量偏差小于±10%。本發明，實現對煤粉濃度和煤粉流速的直接在線實施監測，使得煤粉流速和質量流量均被控制在有效偏差內，從而，實現直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的效果。
【專利說明】直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及大型燃煤電廠煤粉鍋爐燃燒控制領域，具體涉及直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統及其方法。
【背景技術】
[0002]大型燃煤電廠煤粉鍋爐的磨煤機一般采用直吹式制粉系統為燃燒器提供煤粉，每臺磨煤機所對應的每組燃燒器的數量為4?8只。根據鍋爐設計規范和標準，每一組燃燒器之間的煤粉質量流量分配偏差要小于±10%。決定煤粉分配偏差的主要因素有煤粉輸送管之間流動阻力偏差、煤粉濃度偏差、煤粉細度以及一次風煤比。當煤粉細度及一次風煤比達到規定范圍以后，就要通過調節煤粉流速和濃度進行煤粉分配調平。
[0003]但是在過去，由于無法對煤粉氣固兩相流中的煤粉質量流量進行在線測量，因此只能在冷態工況下以空氣代替煤粉進行煤粉分配調平，這種落后的調平方法最終會導致相當高的煤粉流量分配偏差，最高可達±30?±50%。這不但影響鍋爐的安全運行，也不利于降低煤耗以及污染物的排放。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是解決現有的直吹式制粉系統無法實現對煤粉質量流量進行在線測量和調整，以至于出現煤粉流量分配偏差大的問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統，包括:
[0006]流速監測單元，實時監測每個煤粉輸送管內的煤粉流速；
[0007]濃度監測單元，實時監測每個煤粉輸送管內的煤粉濃度；
[0008]調整處理單元，根據每個煤粉輸送管的煤粉流速和煤粉濃度，得到每個煤粉輸送管的煤粉質量流量，并輸出相應的控制信號，調整設置在每個煤粉輸送管內的節流閥的開度和設置在磨煤機煤粉分配器內的煤粉濃度調節板的角度，控制各煤粉輸送管之間的煤粉流速和質量流量偏差分別小于±5%和±10%，其中，每個煤粉輸送管的煤粉質量流量Q=煤粉濃度P X煤粉流速VX煤粉輸送管橫截面積S。
[0009]在上述方案中，所述流速監測單元包括設置在煤粉輸送管內的上、下游傳感器，所述調整處理單元根據所述上、下游傳感器分別實時監測的煤粉在流動過程中產生的第一、第二靜電信號，得到煤粉流速V，其中，煤粉流速V=上、下游傳感器之間的距離L/第一、第二靜電信號之間的時差Tm。
[0010]在上述方案中，所述上、下游傳感器采用靜電傳感器。
[0011 ] 在上述方案中，所述濃度監測單元包括設置在煤粉輸送管內的微波發射傳感器和微波接收傳感器，所述調整處理單元根據P = AfXk得到煤粉濃度P，其中，Af為諧振頻率變化量，Λ f=fl-f2，fl為煤粉輸送管在沒有輸送煤粉狀態下微波信號的第一諧振頻率，f2為煤粉輸送管在有輸送煤粉狀態下微波信號的第二諧振頻率，k為頻率濃度因子，根據磨煤機上的給煤機測得的原煤輸入量、各個煤粉輸送管內的煤粉流速、煤粉濃度以及fl和f2，對k值進行標定。
[0012]本發明還提供了一種直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制方法，包括以下步驟:
[0013]步驟1、實時測量得到每個煤粉輸送管內的煤粉流速和煤粉濃度；
[0014]步驟2、根據煤粉質量流量=粉煤濃度X煤粉流速X煤粉輸送管橫截面積計算得到每個煤粉輸送管內的煤粉質量流量；
[0015]步驟3、根據煤粉質量流量調整設置在每個煤粉輸送管內的節流閥的開度以及設置在磨煤機煤粉分配器內的煤粉濃度調節板的角度，控制各煤粉輸送管之間的煤粉流速和質量流量偏差分別小于±5%和±10%。
[0016]在上述方案中，在步驟I中，通過設置在煤粉輸送管內的上、下游傳感器測量得到所述煤粉流速，具體步驟如下:
[0017]步驟11、通過所述上、下游傳感器分別得到煤粉在流動過程中產生的第一、第二靜電信號；
[0018]步驟12、采用交叉相關計算方法得到第一、第二靜電信號之間的時差Tm ；
[0019]步驟13、根據V=L/Tm得到煤粉流速V，其中:L為上、下游傳感器之間的距離。
[0020]在上述方案中，在步驟I中，通過設置在煤粉輸送管內的微波發射傳感器和微波接收傳感器測量得到所述煤粉濃度，具體步驟如下:
[0021]步驟21、測量在煤粉輸送管沒有輸送煤粉狀態下的微波信號的諧振頻率fl ；
[0022]步驟22、測量在煤粉輸送管輸送煤粉狀態下微波信號的諧振頻率f2 ；
[0023]步驟23、根據P = AfXk計算得到煤粉濃度，其中:P為煤粉濃度；Af為諧振頻率變化量，Λ f=fl_f2 ；k為頻率濃度因子，根據磨煤機上的給煤機測得的原煤輸入量、各個煤粉輸送管內的煤粉流速、煤粉濃度以及fl和f2，對k值進行標定。
[0024]本發明，通過直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統及其方法，實現對煤粉濃度和煤粉流速的直接在線實施監測，且通過節流閥和煤粉濃度調節板的自動調節，使得煤粉濃度和煤粉流速均被控制在有效偏差內，從而實現磨煤機整體煤粉自動平均分配的效果，而且簡化了工作過程，提高了工作效率，同時，也提高了磨煤機的安全運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面對本發明作出詳細的說明。
[0027]本發明提供了一種直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統，包括流速監測單元、濃度監測單元和調整處理單元。
[0028]如圖1所示，其中，流速監測單元實時監測每個煤粉輸送管I內的煤粉流速；濃度監測單元實時監測每個煤粉輸送管I內的煤粉濃度；調整處理單元2根據每個煤粉輸送管I的煤粉流速和煤粉濃度，得到每個煤粉輸送管的煤粉質量流量，并輸出相應的控制信號，調整設置在每個煤粉輸送管內的節流閥3的開度和設置在磨煤機煤粉分配器內的煤粉濃度調節板的角度，控制各煤粉輸送管之間的煤粉流速和質量流量偏差分別小于±5%和±10%，其中，每個煤粉輸送管的煤粉質量流量Q=煤粉濃度P X煤粉流速VX煤粉輸送管橫截面積S。
[0029]流速監測單元包括設置在煤粉輸送管內的上、下游傳感器5、6，調整處理單元根據上、下游傳感器5、6分別實時監測的煤粉在流動過程中產生的第一、第二靜電信號，得到煤粉流速V，其中，煤粉流速V=上、下游傳感器之間的距離L/第一、第二靜電信號之間的時差Tm。上、下游傳感器采用靜電傳感器。
[0030]濃度監測單元包括設置在煤粉輸送管內的煤粉濃度傳感器7，即微波發射傳感器和微波接收傳感器，調整處理單元根據P =AfXk得到煤粉濃度P，其中，Af為諧振頻率變化量，Λ f=fl_f2，fl為煤粉輸送管在沒有輸送煤粉狀態下微波信號的第一諧振頻率，f2為煤粉輸送管在有輸送煤粉狀態下微波信號的第二諧振頻率，k為頻率濃度因子，根據磨煤機上的給煤機測得的原煤輸入量、各個煤粉輸送管內的煤粉流速、煤粉濃度以及fl和f2，對k值進行標定。
[0031]本發明還提供了一種直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制方法，包括以下步驟:
[0032]步驟1、實時測量得到每個煤粉輸送管內的煤粉流速和煤粉濃度；
[0033]步驟2、根據煤粉質量流量=粉煤濃度X煤粉流速X煤粉輸送管橫截面積計算得到每個煤粉輸送管內的煤粉質量流量；
[0034]步驟3、根據煤粉質量流量調整設置在每個煤粉輸送管內的節流閥的開度以及設置在磨煤機煤粉分配器內的煤粉濃度調節板的角度，控制各煤粉輸送管之間的煤粉流速和質量流量偏差分別小于±5%和±10%。
[0035]其中，在步驟I中，通過設置在煤粉輸送管內的上、下游傳感器測量得到煤粉流速，上、下游所用的傳感器采用靜電傳感器，其靜電傳感器為棒狀，由導電的耐磨金屬材料制作，具體步驟如下:
[0036]步驟11、通過上、下游傳感器分別得到煤粉在流動過程中產生的第一、第二靜電信號;
[0037]步驟12、采用交叉相關計算方法得到第一、第二靜電信號之間的時差Tm ；
[0038]步驟13、根據V=L/Tm得到煤粉流速V，其中:L為上、下游傳感器之間的距離。
[0039]根據煤粉流速調整各煤粉輸送管內的節流閥的大小，使各煤粉輸送管之間的煤粉流速偏差小于±5%。
[0040]其中，在步驟I中，通過設置在煤粉輸送管內的微波發射傳感器和微波接收傳感器測量得到煤粉濃度，具體步驟如下:
[0041]步驟21、測量在煤粉輸送管沒有輸送煤粉狀態下的微波信號的諧振頻率fl ；
[0042]步驟22、測量在煤粉輸送管輸送煤粉狀態下微波信號的諧振頻率f2 ；
[0043]步驟23、根據P = AfXk計算得到煤粉濃度，其中:P為煤粉濃度；Af為諧振頻率變化量，Λ f=fl_f2 ；k為頻率濃度因子，根據磨煤機的原煤輸入量、各個煤粉輸送管內的煤粉流速、煤粉濃度以及Π和f2預先對磨煤機進行標定獲得。采用微波諧振測量原理，接收的微波信號的諧振頻率大小與煤粉輸送管內的煤粉濃度成正比，煤粉濃度越高，諧振頻率越低。[0044]通過磨煤機標定頻率濃度因子k的方法如下:
[0045](I)通過皮帶稱均勻向磨煤機供煤，并通過皮帶輸送機上的皮帶稱測量一段時間(如10分鐘)內磨煤機的原煤輸入量M ；
[0046](2)測量每根煤粉輸送管的煤粉流速Vj和相應的諧振頻率Hj、諧振頻率f2j ；
[0047](3)根據公式:
【權利要求】
1.直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統，其特征在于，包括: 流速監測單元，實時監測每個煤粉輸送管內的煤粉流速； 濃度監測單元，實時監測每個煤粉輸送管內的煤粉濃度； 調整處理單元，根據每個煤粉輸送管的煤粉流速和煤粉濃度，得到每個煤粉輸送管的煤粉質量流量，并輸出相應的控制信號，調整設置在每個煤粉輸送管內的節流閥的開度和設置在磨煤機煤粉分配器內的煤粉濃度調節板的角度，控制各煤粉輸送管之間的煤粉流速和質量流量偏差分別小于±5%和±10%，其中，每個煤粉輸送管的煤粉質量流量Q=煤粉濃度P X煤粉流速VX煤粉輸送管橫截面積S。
2.如權利要求1所述的直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統，其特征在于，所述流速監測單元包括設置在煤粉輸送管內的上、下游傳感器，所述調整處理單元根據所述上、下游傳感器分別實時監測的煤粉在流動過程中產生的第一、第二靜電信號，得到煤粉流速V，其中，煤粉流速V=上、下游傳感器之間的距離L/第一、第二靜電信號之間的時差Tm。
3.如權利要求2所述的直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統，其特征在于，所述上、下游傳感器采用靜電傳感器。
4.如權利要求1所述的直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制系統，其特征在于，所述濃度監測單元包括設置在煤粉輸送管內的微波發射傳感器和微波接收傳感器，所述調整處理單元根據P = AfXk得到煤粉濃度P，其中，Λ f為諧振頻率變化量，Λ f=fl_f2，fl為煤粉輸送管在沒有輸送煤粉狀態下微波信號的第一諧振頻率，f2為煤粉輸送管在有輸送煤粉狀態下微 波信號的第二諧振頻率，k為頻率濃度因子，根據磨煤機上的給煤機測得的原煤輸入量、各個煤粉輸送管內的煤粉流速、煤粉濃度以及fl和f2，對k值進行標定。
5.直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1、實時測量得到每個煤粉輸送管內的煤粉流速和煤粉濃度； 步驟2、根據煤粉質量流量Q=粉煤濃度P X煤粉流速V X煤粉輸送管橫截面積S計算得到每個煤粉輸送管內的煤粉質量流量Q ； 步驟3、根據煤粉流速和煤粉質量流量調整設置在每個煤粉輸送管內的節流閥的開度和設置在磨煤機煤粉分配器內的煤粉濃度調節板的角度，控制每個煤粉輸送管內的煤粉流速和煤粉濃度，使各煤粉輸送管之間煤粉流速和質量流量偏差分別小于±5%和±10%。
6.如權利要求5所述的直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制方法，其特征在于，在步驟I中，通過設置在煤粉輸送管內的上、下游傳感器測量得到所述煤粉流速，具體步驟如下: 步驟U、通過所述上、下游傳感器分別得到煤粉在流動過程中產生的第一、第二靜電信號; 步驟12、采用交叉相關計算方法得到第一、第二靜電隨機信號之間的時差Tm ； 步驟13、根據V=L/Tm得到煤粉流速V，其中:L為上、下游傳感器之間的距離。
7.如權利要求5所述的直吹式制粉系統實現煤粉均勻分配的控制方法，其特征在于，在步驟I中，通過設置在煤粉輸送管內的微波發射傳感器和微波接收傳感器測量得到所述煤粉濃度，具體步驟如下: 步驟21、測量在煤粉輸送管沒有輸送煤粉狀態下的微波信號的諧振頻率fl ；步驟22、測量在煤粉輸送管輸送煤粉狀態下微波信號的諧振頻率f2 ； 步驟23、根據P=AfXk計算得到煤粉濃度，其中:p為煤粉濃度；Af為諧振頻率變化量，Λ士為頻率濃度因子，根據磨煤機上給煤機測得的原煤輸入量、各個煤粉輸送管內的煤粉流速、煤粉濃度以及fl和`f2，對k值進行標定。
【文檔編號】F23N1/00GK103822223SQ201410092130
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】程加東, 李學顏, 樊泉桂 申請人:青島立宇科技開發有限公司