一种基于风粉和CO在线监测的锅炉燃烧优化方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112524637A(43)申请公布日2021.03.19(21)申请号202011458482.7(22)申请日2020.12.11(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人苏胜王中辉向军胡松汪一徐俊任强强吴运凯江紫薇(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人孔娜李智(51)Int.Cl.F23N3/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种基于风粉和CO在线监测的锅炉燃烧优化方法和系统(57)摘要本发明属于燃烧优化相关技术领域，其公开了一种基于风粉和CO在线监测的锅炉燃烧优化方法和系统，该方法包括：实时获取炉膛内多个测点处的一次风煤粉浓度、一次风流速和CO浓度；分别获取多工况下CO浓度与锅炉运行综合成本、一次风煤粉浓度、流速以及二次风风门开度矩阵的对应关系；以锅炉运行综合成本最优为标准获取各工况下CO浓度、一次风煤粉浓度、流速的阈值范围以及二次风风门开度优化区间；当实时监测的CO浓度或一次风煤粉浓度或一次风流速不在其对应的阈值范围内时，则调节一次风煤粉浓度、一次风流速和/或二次风风门开度矩阵。本发明通过监测锅炉侧的CO浓度并联合调节一次风和二次风的参数实现锅炉燃烧侧的精准调节。CN112524637ACN112524637A权利要求书1/2页1.一种基于风粉和CO在线监测的锅炉燃烧优化方法，其特征在于，所述方法包括：S1，实时获取炉膛内多个测点处的一次风煤粉浓度、一次风流速和CO浓度；S2，分别获取多工况下CO浓度与锅炉运行综合成本、一次风煤粉浓度、一次风流速以及二次风风门开度矩阵的对应关系；S3，以所述锅炉运行综合成本最优为标准获取各工况下所述CO浓度、一次风煤粉浓度、一次风流速的阈值范围以及所述二次风风门开度优化区间；S4，当实时监测的CO浓度或一次风煤粉浓度或一次风流速不在对应的阈值范围时，则在所述一次风煤粉浓度、一次风流速的阈值范围和二次风风门开度优化区间内调节所述一次风煤粉浓度、一次风流速和/或二次风风门开度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中一次风煤粉浓度和一次风流速测点的安装原则为：在进入燃烧器的每一根一次风管上均安装测点；CO浓度测点的安装原则为：四角切圆锅炉炉膛侧每面炉墙至少安装2台；前后墙对冲锅炉左右侧墙，每面侧墙主燃区上层安装4台，燃尽区安装2台。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锅炉运行综合成本的计算式为：其中，Qar，net为煤的低位发热量，kJ/kg；ηb为锅炉效率；ηp为管道输运效率；ηe为汽轮机热效率，ηe＝ηmηgηi；ηm为汽轮机机械效率，一般取为0.99；ηg为发电机效率，一般取为0.99；ηi为汽轮机循环热效率，与汽轮机实际内功率和进入汽轮机的总热量有关，在一定负荷下3为定值；PRICEcoal为煤价，RMB/t；为还原剂成本系数；为实时NOx排放浓度，mg/Nm；B3为当前条件下燃料量，kg/h；Vgy为当前条件下干烟气体积，m/kg；为脱除NOx所需理论氨量，kg/kg；β为实际氨氮比；为氨成本，RMB/kg；P为有功功率，kW。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述一次风煤粉浓度和一次风流速与CO浓度的关系式为：式中，ccoal为一次风煤粉浓度，kg/kg；v0为一次风流速，m/s；m为一次风携粉量，kg/s；αn为测点CO浓度修正因子，理想情况下取1；ηn为测点CO浓度测量值，ppm；；ρ为空气密度，kg/3330m；V1为测点附近一次风量，Nm/m；m0为参考携粉量，kg/s；ηn为参考CO浓度，ppm；v0为一次风门的风速，m/s；ξ0为风速修正指数，风速不同时指数会随之发生变化；α0为修正系数；M为磨煤机给煤量，kg/s。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述二次风风门开度与CO浓度的2CN112524637A权利要求书2/2页关系式为：式中，Vn为目标二次风量；ηn为实时CO浓度值，ppm；k11～knn为与测点附近风量及风门构造相关的系数，λ11～λnn根据拟合结果得出；A11～Ann为测点附近各个小风门开度目标值，其值大小为：0≤A11，Ann≤100；A11′～Ann′为测点附近各个小风门开度实时值，其值大小为：0≤A11′，Ann′≤100。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中当实时监测的CO浓度不在对应的CO浓度的阈值范围时，首先在所述一次风煤粉浓度和一次风流速的阈值范围内调节一次风煤粉浓度和一次风流速，若调节后的CO浓度在对应的阈值范围内，则停止调节；若对一次风煤粉浓度和一次风流速的调节不能使得所述CO浓度