[發明專利]煤粉鍋爐改變燃煤種類后的周界風量調整方法及系統

有效

• 申請號: 201310145498.6
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103234219A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 李德波
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: F23N3/00
• 分類號: F23N3/00;G06F19/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術領域

本發明涉及煤粉鍋爐技術領域，尤其涉及一種煤粉鍋爐改變燃煤種類后的周界風量調整方法和一種煤粉鍋爐改變燃煤種類后的周界風量調整系統。

背景技術

隨著用電量越來越大，對煤的需求量也越來越多，電煤的生產和運輸與用電需求的矛盾越來越突出，已經成為制約我國當前經濟發展的瓶頸。煤炭供應持續緊張的同時，煤價也不斷上漲，造成發電成本不斷增加。為降低發電成本，電廠紛紛開始尋找低價位煤種，這就造成多數電廠很難保證長期燃用單一的設計煤種。另外，煤炭資源分布不平衡，使得北煤南運，西煤東運成為常態。因運力的嚴重不足等因素，導致很多電廠必須對鍋爐進行摻燒甚至改燒。

在這種情況下，電廠已經開始燃用非設計煤種，在鍋爐摻燒非設計煤種。但由于客觀條件的限制，摻燒的依據基本采用的是煤中各成分簡單的算術加和法，該方法對部分煤質的燃燒特性、灰熔融特性接近的煤種是基本可行的，但對煤的燃燒特性或灰特性差異較大時，摻燒存在鍋爐運行不安全和不經濟的問題。與此同時，長期燃燒、摻燒劣質煤種帶來的溫室氣體和有害氣體排放也是引起廣泛關注的一大問題。煤炭消費又是導致SO2（二氧化硫）排放的主要原因，80%以上的SO2排放來自于燃煤排放，大量的SO2排放已經產生大面積的酸雨區。能源消費也是造成溫室氣體排放的主要原因，減排溫室氣體的壓力已經變得十分緊迫。因此，對于長期燃用非設計煤種的電廠，為了增強大型火電廠對煤種的適應性，降低發電成本，提高電廠的經濟性和安全性，眾多電廠不得不開始對鍋爐進行系統改造來滿足要求。例如天津大港發電廠對300MW機組進行了改造，改燒煙煤取代原有的貧煤設計煤種；又如云浮發電廠針對來煤煤質變化大所帶來的一系列問題，對鍋爐系統的燃燒器區域和制粉系統進行了改造。

但對于電廠中廣泛使用的四角切圓煤粉鍋爐而言，改燒非設計煤種后（例如貧煤鍋爐改燒煙煤），在不同的周界風量情況對鍋爐燃燒特性的影響方面還缺乏成熟的工程應用，例如鍋爐改燒其它燃煤種類后煤質特性變化對鍋爐燃盡、結渣和積灰等方面的影響，目前大多是依靠人工經驗進行控制，嚴重影響了鍋爐運行的安全性和經濟性。

發明內容

基于此，本發明提供了一種煤粉鍋爐改變燃煤種類后的周界風量調整方法和一種煤粉鍋爐改變燃煤種類后的周界風量調整系統。

一種煤粉鍋爐改變燃煤種類后的周界風量調整方法，包括以下步驟：

根據四角切圓煤粉鍋爐的設計參數，按照直流燃燒器、冷灰斗區域、燃燒器區域、燃燒器上方區域和屏式過熱器區域的結構，建立所述鍋爐的網格化結構模型；

根據所述網格化結構模型，建立煤粉燃燒所形成的氣相湍流流動過程、氣固兩項流動過程、輻射傳熱過程和氮氧化物生成過程的數學模型；

根據建立的所述數學模型，對所述鍋爐改變燃煤種類后的煤粉燃燒過程進行模擬，獲取所述鍋爐的各種周界風量情況與鍋爐燃燒性能指標之間的對應關系；

根據獲取的所述對應關系，對所述鍋爐的周界風量進行調整，使所述鍋爐滿足預設的燃燒性能指標。

與一般技術相比，本發明煤粉鍋爐改變燃煤種類后的周界風量調整方法建立與煤粉燃燒所形成的各個理化過程相對應的數學模型，采用數值模擬的方法獲取所述鍋爐的各種周界風量情況與鍋爐燃燒性能指標之間的對應關系，并根據獲取的所述對應關系，對所述鍋爐的周界風量進行調整，使所述鍋爐滿足預設的燃燒性能指標。本發明在數值模擬過程中耗時短，計算成本低，實現過程中不需電廠現場的調控配合，并且模擬結果具有很好的可視性。本發明可提高煤粉鍋爐改變燃煤種類后周界風量控制的準確率和安全性，克服了采用人工控制所容易引起的爐內燃燒不穩定和燃燒效率低下的問題，同時大大降低了燃燒過程中產生的污染物。

一種煤粉鍋爐改變燃煤種類后的周界風量調整系統，包括結構模型建立模塊、數學模型建立模塊、模擬模塊和調整模塊；

所述結構模型建立模塊，用于根據四角切圓煤粉鍋爐的設計參數，按照直流燃燒器、冷灰斗區域、燃燒器區域、燃燒器上方區域和屏式過熱器區域的結構，建立所述鍋爐的網格化結構模型；

所述數學模型建立模塊，用于根據所述網格化結構模型，建立煤粉燃燒所形成的氣相湍流流動過程、氣固兩項流動過程、輻射傳熱過程和氮氧化物生成過程的數學模型；

所述模擬模塊，用于根據建立的所述數學模型，對所述鍋爐改變燃煤種類后的煤粉燃燒過程進行模擬，獲取所述鍋爐的各種周界風量情況與鍋爐燃燒性能指標之間的對應關系；

所述調整模塊，用于根據獲取的所述對應關系，對所述鍋爐的周界風量進行調整，使所述鍋爐滿足預設的燃燒性能指標。