基于风粉系统的燃烧优化项目研究

张里阳

张里阳

（大唐黄岛发电有限责任公司山东青岛266520）

摘要：某电厂为了更好的完善锅炉性能，提高锅炉燃烧监测手段，降低飞灰含碳量，优化燃烧，并从锅炉安全经济运行对燃烧调整的要求和燃烧调整中存在的问题两方面考虑，决定对200MW锅炉进行风粉在线监测及燃烧优化指导系统改造。

关键词：优化燃烧；在线监测；系统改造

1引言

大型锅炉的优化燃烧，煤量和燃烧空气的合理分配是基本条件之一。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的风煤比向炉内送入煤粉和空气，才能使炉内的燃烧效果最佳。如果各燃烧器以差异悬殊的比例送入煤粉和空气，即使炉膛过剩空气系数仍维持在规定的范围内，就单个燃烧器来说，空气量和煤粉量的不均匀分配，将使有的燃烧器严重缺风，有的严重缺煤，从而带来一系列不良后果。

如果其中某只煤粉管粉量过多，管道阻力增大，风量减少，则会发生煤粉沉积，危及安全运行。此外煤粉偏多的燃烧器附近形成不足的还原性气氛区，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比，就需要提高监测技术，在线监测一次风管及喷燃器出口风速和煤粉浓度，直观地反映出一次风管的风粉情况。

燃煤锅炉的一次风速和管内煤粉浓度及二次风的大小对燃烧效果有很大的影响，尤其在燃用低质煤时其影响更为显著。国内许多电站锅炉在实际运行过程中，时常发生因配风不均，使风煤比例失调，从而造成锅炉爆管、燃烧器烧损变形、一次风管堵粉和一次风管着火等事故。出现这些问题的原因之一是缺少一个直观可靠的监测一次风量和煤粉浓度的手段。目前，工程上常采用一次风管静压间接反映一次风管的风粉情况，司炉凭经验来调节给粉机转速控制给粉量，用一次风门挡板开度控制风量。但实际上，给粉机转速与给粉量在一定范围内并非线性关系，而且也不是转速相同给粉量也相同、转速越高给粉量越多。粉量多少与给粉机入口、出口处的阻力系数有关，而给粉机制造上的偏差、安装尺寸的不同使下粉管、出粉管、叶轮入口、出口处的阻力特性各不相同。在风量调节方面，锅炉启动调试时要做空气动力场试验，冷态时各角风量是可以调整均匀的，但在热态情况下，情况会有较大变化，加之风量与煤粉浓度的相互影响，很难使锅炉配风及煤粉浓度均匀。

解决此问题的办法是要有一套实用有效的监测手段，能直观地反映出一次风管的风粉分布情况，使司炉可根据监测画面显示的风粉量进行调节，并为实现按各燃烧器出口煤粉量或煤粉浓度反馈的锅炉均衡燃烧自动控制系统提供可靠的反馈信号。

2某电厂锅炉方案设计简介

某电厂共有两台200MW国产机组，锅炉为前苏联进口燃烧器对冲布置、双炉膛锅炉，制粉系统为中间储仓式热风送粉，近期将进行DCS改造。考虑到均衡燃烧控制系统对DCS系统的特殊要求，特提出此方案。本方案是将均衡燃烧控制直接在DCS中实现，即把风粉在线监测系统并入DCS中，将给粉变频系统、燃料和风系统的测点直接引入DCS，在DCS内部进行组态，称为DCS集控方案。

3风粉测量原理

风粉在线监测系统测量各燃烧器的一次风速和煤粉浓度，实际上就是得到了进入锅炉的燃料量和燃烧器的出口动量。

3.1一次风速的测量

用标定过的测速管（靠背管或笛形管）作为动压的一次测量元件，安装在一次风和煤粉混合之前的一次风管道上，防止带粉气流堵塞传压孔。经传压管接至量程0－2.0KPa的微差压变送器上，将信号采入DCS进行速度计算。

差压P可由压差传感器转化为电压信号，再经智能数据采集前端采集后送入计算机。

由于与煤粉混合后使一次风速降低，所以必须对进行修正。由于一次风速较低，所以可把空气视为不可压缩理想气体。

由于煤的品质和水分含量无法确定，以及对空气密度的近似处理使得计算得到的煤粉浓度和一次风速不十分精确，但由于均衡燃烧是就各燃烧器煤粉浓度的相对大小而言的，一次风的在线测量方法是可行的，一定能满足控制要求，并作为运行人员手动运行的监测手段。

3.2一次风管内煤粉浓度的测量

煤粉浓度信号是根据热量平衡理论间接计算得出的。

浓度计算公式为：

3.3给粉机转速的测量

由于采用了交流变频调速系统，可直接采用变频器的输出转速作为给粉机转速，变频器有0－5V及4-20mA信号输出。

4测点设计

输入测点有：一、二次风压信号，煤粉浓度信号，给粉机转速信号，主蒸汽压力信号，汽包压力信号，调节级压力信号，热量信号，给粉机启停及故障信号，锅炉保护信号（如MFT）等

输出测点有：给粉机转速控制指令，风门挡板控制指令，层自动

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