本發(fā)明涉及鍋爐煤粉監(jiān)測，尤其涉及一種鍋爐煤粉監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
1、在鍋爐煤粉燃燒過程中，為有效抑制氮氧化物（nox）的生成，行業(yè)內(nèi)廣泛采用煤粉濃度分級(jí)燃燒技術(shù)，通過將煤粉氣流劃分為濃煤粉區(qū)和淡煤粉區(qū)實(shí)現(xiàn)分級(jí)送風(fēng)：濃煤粉區(qū)以富燃料燃燒維持穩(wěn)定著火并降低局部火焰溫度，淡煤粉區(qū)通過補(bǔ)充氧氣促進(jìn)燃盡，從而減少熱力型nox的生成。然而，這種分級(jí)方式對(duì)濃淡煤粉區(qū)的煤粉濃度匹配、粒徑分布均勻性及氣流混合效果提出了極高要求。實(shí)際運(yùn)行中，磨煤機(jī)出口煤粉粒徑分布波動(dòng)、濃淡煤粉區(qū)氣流混合不良等問題頻發(fā)，易導(dǎo)致濃煤粉區(qū)局部缺氧形成不完全燃燒、淡煤粉區(qū)煤粉稀疏難以穩(wěn)定著火，不僅造成飛灰含碳量升高、燃燒效率顯著下降，還可能引發(fā)爐膛局部結(jié)渣、高溫腐蝕等安全隱患，嚴(yán)重制約了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性能的協(xié)同提升。
2、中國專利申請(qǐng)公開號(hào)：cn102680370a公開了一種煤粉濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括：控制柜和測量裝置，測量裝置安裝在與鍋爐連接的風(fēng)管上，測量裝置的輸出端連接有控制柜，測量裝置包括測量探頭和差壓變送器，測量探頭包括安裝在一次風(fēng)管上的一次風(fēng)速探頭和一次濃度探頭、安裝在二次風(fēng)管上的二次風(fēng)速探頭和二次濃度探頭、安裝在三次風(fēng)管上的三次風(fēng)速探頭和三次濃度探頭，測量探頭通過傳壓管連接差壓變送器。通過上述方式，該發(fā)明的煤粉濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確提供鍋爐的風(fēng)速和煤粉濃度，對(duì)煤粉濃度和風(fēng)速變化的反應(yīng)靈敏可靠性高，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，應(yīng)用范圍廣泛。
3、現(xiàn)有技術(shù)中還存在以下問題：現(xiàn)有技術(shù)中為有效抑制氮氧化物的生成，廣泛采用煤粉濃度分級(jí)燃燒技術(shù)，氮氧化物（主要包括no、no2，統(tǒng)稱nox）的排放會(huì)對(duì)環(huán)境、生態(tài)和人類健康造成嚴(yán)重危害，同時(shí)也是全球環(huán)保法規(guī)嚴(yán)格限制的污染物之一，抑制nox合成與煤粉燃燒效率存在潛在矛盾，燃燒效率的核心是燃料充分燃盡，需要滿足足夠的溫度、充足的氧氣、充分的混合時(shí)間三個(gè)條件，而抑制nox的關(guān)鍵是控制燃燒溫度和降低局部氧濃度，因此如果對(duì)煤粉濃度分級(jí)燃燒過程未進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和精準(zhǔn)調(diào)節(jié)會(huì)導(dǎo)致煤粉的燃燒效率更低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為此，本發(fā)明提供一種鍋爐煤粉監(jiān)測方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)煤粉濃度分級(jí)燃燒過程缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控和精準(zhǔn)調(diào)節(jié)導(dǎo)致煤粉的燃燒效率低的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鍋爐煤粉監(jiān)測方法，包括：
3、獲取磨煤機(jī)出口煤粉管內(nèi)煤粉的粒徑分布表征值，以基于所述粒徑分布表征值與預(yù)設(shè)分布表征值的比較結(jié)果確定煤粉分離器的分離模式是否合格；
4、在確定所述煤粉分離器的分離模式不合格的條件下，根據(jù)所述磨煤機(jī)出口煤粉管的徑向流速差值調(diào)節(jié)所述煤粉分離器的導(dǎo)向葉片角度；
5、在確定所述煤粉分離器的分離模式合格的條件下，確定濃煤粉相和淡煤粉相在爐膛中的起火間隔，以基于所述起火間隔確定濃煤粉相和淡煤粉相的氣流混合是否合格；
6、在確定氣流混合不合格的條件下，根據(jù)爐膛的溫度梯度分布的均勻度表征值設(shè)置若干風(fēng)速調(diào)節(jié)系數(shù)調(diào)節(jié)二次風(fēng)的風(fēng)速，并根據(jù)爐膛內(nèi)的火焰形狀表征值優(yōu)化所述風(fēng)速調(diào)節(jié)系數(shù)；
7、構(gòu)建煤粉的燃燒效率曲線，以根據(jù)所述燃燒效率曲線的波動(dòng)強(qiáng)度優(yōu)化所述預(yù)設(shè)分布表征值。
8、進(jìn)一步地，所述粒徑分布表征值的確定過程包括：
9、使用光散射儀建立磨煤機(jī)出口煤粉管內(nèi)煤粉的粒徑分布直方圖；
10、將任一直方塊的上邊緣中點(diǎn)位置進(jìn)行連接形成粒徑分布曲線；
11、將所述粒徑分布曲線與標(biāo)準(zhǔn)分布曲線以橫坐標(biāo)刻度對(duì)齊為基準(zhǔn)進(jìn)行重合；
12、將所述粒徑分布曲線與所述標(biāo)準(zhǔn)分布曲線的重疊面積與所述標(biāo)準(zhǔn)分布曲線與坐標(biāo)軸圍成的面積的比值確定為粒徑分布表征值。
13、進(jìn)一步地，基于所述粒徑分布表征值確定煤粉分離器的分離模式是否合格的過程包括：
14、將所述粒徑分布表征值與所述預(yù)設(shè)分布表征值進(jìn)行比較；
15、基于所述粒徑分布表征值小于所述預(yù)設(shè)分布表征值的比較結(jié)果確定煤粉分離器的分離模式不合格。
16、進(jìn)一步地，所述徑向流速差值的確定過程包括：
17、將所述磨煤機(jī)出口煤粉管的橫截面以幾何中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，以預(yù)設(shè)距離為間距劃分為若干同心圓環(huán)，并確定若干所述同心圓環(huán)的若干流速；
18、將若干所述流速中最大值與最小值的差值確定為徑向流速差值。
19、進(jìn)一步地，基于所述徑向流速差值調(diào)節(jié)所述煤粉分離器的導(dǎo)向葉片角度的過程包括：
20、將所述徑向流速差值與預(yù)設(shè)流速差值進(jìn)行比較；
21、基于所述徑向流速差值與所述預(yù)設(shè)流速差值的比較結(jié)果設(shè)置若干角度調(diào)節(jié)系數(shù)，以基于若干所述角度調(diào)節(jié)系數(shù)減小所述導(dǎo)向葉片角度。
22、進(jìn)一步地，基于所述起火間隔確定濃煤粉相和淡煤粉相的氣流混合是否合格的過程包括：
23、將所述起火間隔分別與預(yù)設(shè)時(shí)長進(jìn)行比較；
24、基于所述起火間隔小于第一預(yù)設(shè)時(shí)長或大于第二預(yù)設(shè)時(shí)長的比較結(jié)果確定濃煤粉相和所述淡煤粉相的氣流混合不合格。
25、進(jìn)一步地，在確定氣流混合不合格的條件下，根據(jù)所述均勻度表征值調(diào)節(jié)二次風(fēng)的風(fēng)速的過程包括：
26、獲取爐膛的圖像信息，將所述圖像信息進(jìn)行預(yù)處理后確定爐膛內(nèi)的若干溫度分布梯度和相應(yīng)的溫度分布范圍；
27、確定任一所述溫度分布范圍與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溫度分布范圍的重合度；
28、將所述重合度大于或等于預(yù)設(shè)重合度的溫度分布梯度的數(shù)量與所述溫度分布梯度的總數(shù)量的比值確定為均勻度表征值；
29、將所述均勻度表征值與預(yù)設(shè)表征值進(jìn)行比較；
30、基于所述均勻度表征值與所述預(yù)設(shè)表征值的比較結(jié)果設(shè)置若干風(fēng)速調(diào)節(jié)系數(shù)，以基于若干所述風(fēng)速調(diào)節(jié)系數(shù)調(diào)節(jié)二次風(fēng)的風(fēng)速。
31、進(jìn)一步地，根據(jù)爐膛內(nèi)的火焰形狀表征值優(yōu)化所述風(fēng)速調(diào)節(jié)系數(shù)的過程包括：
32、將所述火焰形狀表征值分別與預(yù)設(shè)形狀表征值進(jìn)行比較；
33、基于所述火焰形狀表征值小于第一預(yù)設(shè)形狀表征值的比較結(jié)果以第一風(fēng)速優(yōu)化系數(shù)以減小所述風(fēng)速調(diào)節(jié)系數(shù)；
34、基于所述火焰形狀表征值大于第二預(yù)設(shè)形狀表征值的比較結(jié)果以第二風(fēng)速優(yōu)化系數(shù)以增大所述風(fēng)速調(diào)節(jié)系數(shù)。
35、進(jìn)一步地，所述燃燒效率曲線的波動(dòng)強(qiáng)度的確定過程包括：
36、基于所述燃燒效率曲線確定燃燒效率低于預(yù)設(shè)效率的若干點(diǎn)位；
37、確定任一所述點(diǎn)位相對(duì)于所述預(yù)設(shè)效率所在直線的若干間距；
38、將若干所述間距的標(biāo)準(zhǔn)差確定為波動(dòng)強(qiáng)度。
39、進(jìn)一步地，基于所述波動(dòng)強(qiáng)度優(yōu)化所述預(yù)設(shè)分布表征值的過程包括：
40、將所述波動(dòng)強(qiáng)度與預(yù)設(shè)強(qiáng)度進(jìn)行比較；
41、基于所述波動(dòng)強(qiáng)度與所述預(yù)設(shè)強(qiáng)度的比較結(jié)果設(shè)置若干表征值優(yōu)化系數(shù)，以基于若干所述表征值優(yōu)化系數(shù)增大所述預(yù)設(shè)分布表征值。
42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明通過實(shí)時(shí)監(jiān)測磨煤機(jī)出口煤粉管內(nèi)煤粉的粒徑分布確定煤粉的粒徑分布是否均勻以確定原定的煤粉分離器的分離模式是否合格，磨煤機(jī)出口煤粉管內(nèi)煤粉的初始粒徑分布是否均勻決定了濃煤粉區(qū)和淡煤粉區(qū)的煤粉濃度是否合格，煤粉分離器區(qū)分濃煤粉區(qū)和淡煤粉區(qū)的核心原理是利用氣流的離心力、慣性力或重力差異，使不同濃度的煤粉顆粒在流場中形成分區(qū)，若初始粒徑分布均勻，大部分顆粒粒徑相近，在分離器內(nèi)受到的離心力、氣流阻力差異小，運(yùn)動(dòng)軌跡更一致，細(xì)顆粒會(huì)更集中地被氣流攜帶至濃煤粉區(qū)，粗顆粒則按比例被分離，濃煤粉區(qū)濃度高且穩(wěn)定，淡煤粉區(qū)濃度低且均勻，濃淡區(qū)分明顯，若初始粒徑分布不均，顆粒粒徑差異大，大顆粒慣性大、易受重力影響偏離氣流軌跡，小顆粒則隨氣流自由流動(dòng)，此時(shí)，部分粗顆?？赡芤驘o法被有效分離而混入濃煤粉區(qū)，或細(xì)顆粒因氣流擾動(dòng)被帶入淡煤粉區(qū)，導(dǎo)致濃煤粉區(qū)濃度被稀釋、淡煤粉區(qū)濃度異常升高，濃淡區(qū)分模糊。而濃淡煤粉區(qū)區(qū)分模糊雖然可減少局部缺氧或富氧現(xiàn)象，煤粉與氧氣混合更均勻，避免因濃煤粉區(qū)缺氧導(dǎo)致的未燃盡損失，有利于提升整體燃盡率，但是區(qū)分模糊導(dǎo)致濃煤粉區(qū)煤粉濃度不足，氧氣相對(duì)過剩，難以形成強(qiáng)還原性氣氛，熱力型nox生成的富氧高溫條件更易滿足，導(dǎo)致nox排放量升高，同時(shí)均勻混合可能使燃燒區(qū)域整體溫度升高，無明顯低氧降溫區(qū)，進(jìn)一步促進(jìn)nox生成，尤其在過量空氣系數(shù)較高時(shí)，nox排放風(fēng)險(xiǎn)顯著增加，因此根據(jù)煤粉的粒徑分布情況確定是否對(duì)煤粉分離器進(jìn)行調(diào)節(jié)以增大濃淡區(qū)的濃度差別并對(duì)后續(xù)燃燒過程進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，從而在有效抑制氮氧化物的生成的同時(shí)保證燃燒效率。
43、進(jìn)一步地，本發(fā)明通過濃煤粉相和淡煤粉相在爐膛中的起火間隔確定氣流混合是否合格，濃淡分級(jí)燃燒的關(guān)鍵是通過濃煤粉相先燃燒，制造低氧還原環(huán)境抑制nox生產(chǎn)、淡煤粉相后燃盡，以富氧環(huán)境補(bǔ)充燃燒的時(shí)序配合，實(shí)現(xiàn)抑制nox和保證效率的雙重目標(biāo)。而起火間隔直接體現(xiàn)了兩者的混合時(shí)機(jī)是否合適，若間隔在合理范圍內(nèi)，說明濃煤粉相先在低氧環(huán)境中完成初步燃燒，隨后淡煤粉相及時(shí)混入補(bǔ)充氧氣，實(shí)現(xiàn)充分燃盡，混合狀態(tài)合格；若間隔過短，表明濃煤粉相與淡煤粉相過早混合，濃煤粉相的低氧還原環(huán)境被破壞，可能導(dǎo)致局部富氧高溫，反而促進(jìn)熱力型nox生成，同時(shí)煤粉燃燒集中放熱易引發(fā)局部溫度過高，偏離分級(jí)燃燒的控溫目標(biāo)；若間隔過長，表明兩者混合延遲，濃煤粉相燃燒后淡煤粉相未能及時(shí)補(bǔ)充，會(huì)導(dǎo)致濃煤粉相因缺氧而燃燒不充分，或淡煤粉相在爐膛后部才燃燒，造成熱量未被充分利用，同時(shí)可能因燃燒時(shí)間不足導(dǎo)致未燃盡損失，因此根據(jù)起火間隔確定氣流混合是否合格并針對(duì)不合格的情況及時(shí)調(diào)節(jié)二次風(fēng)的風(fēng)速以修正氣流混合不合格造成的影響，從而在有效抑制氮氧化物的生成的同時(shí)保證燃燒效率。