一種確定對沖燃燒進風量的方法、裝置及自動控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種確定對沖燃燒進風量的方法、裝置及自動控制系統，屬于燃燒器 運行風量控制技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前，大型煤粉燃燒鍋爐中的燃燒方式主要包括四角切圓燃燒和前后墻對沖燃 燒。前后墻對沖燃燒鍋爐因其在燃燒穩定性和受熱面布置方面的優勢，已經成為超臨界鍋 爐采用的主要燃燒方式。在前后墻對沖燃燒方式中，旋流燃燒器布置在爐膛前墻和后墻水 冷壁上，每個燃燒器單獨組織配風、火焰相對獨立；同一面墻上的各支燃燒器的火焰之間互 不干擾，前后墻上的燃燒器火焰尾部在爐膛中部對沖后折向向上流動。這種燃燒方式具有 爐膛斷面上熱負荷分布較為均勻的優點，但與同樣的爐膛燃盡高度下的四角切圓燃燒方式 相比，該方式的后期爐內煙氣混合較差、煙氣行程相對較短，若燃燒用空氣不能及時給入并 與燃料充分混合，則會延遲燃料的燃燒過程并影響爐膛吸熱。
[0003] 為降低NOx排放濃度，現有的大型煤粉鍋爐通常采用低NOx燃燒技術，結合圖1所示， 現有的低NO x燃燒技術通過分離的燃盡風，在主燃區與燃盡區之間構建了一個還原區，利用 主燃區欠氧燃燒產生的還原性氣體對主燃區中燃燒生成的少量NO x進行還原，從而進一步 減少NOx排放量。
[0004] 針對上述問題，現有技術采用的解決方案主要包括:前后墻對沖燃燒型式的鍋爐 以鍋爐長邊對稱中心線為界將燃盡風分為兩組，每組設有4-5只燃盡風噴嘴;每組燃盡風噴 嘴射出燃盡風中心線與同一個假想橢圓相切，且兩組橢圓的旋轉方向相反，一個為逆時針 旋轉，另一個為順時針旋轉。由于燃盡風采用切圓燃燒方式，在爐膛出口存在煙氣旋轉殘 余，造成煙氣溫度和成分分布不均，不利于受熱面布置和煙氣脫硝。
[0005] 另外，還有一種防止對沖鍋爐結渣的燃盡風調整結構，其中的燃盡風結構為中間 直流、外部旋流結構，六個以上的煤粉燃燒器和燃盡風以爐膛中心為對稱面對稱且均勻的 連接在鍋爐爐膛的前墻和后墻上，根據所安裝位置的不同，位于兩側的燃盡風為側邊燃盡 風，位于中間的燃盡風為中間燃盡風，側邊燃盡風的中間直流和外部旋流的調節板開度均 為100%，中間燃盡風的中間流的調節板開度為80%，外部旋流的調節板開度為10%。但是， 為了防止側墻結渣，人為設置了中間小兩側大的同層燃盡風開度，屬于經驗調節方法，缺乏 理論依據和按照實際情況再優化的空間。
【發明內容】
[0006] 本發明為解決現有的低NOx對沖燃燒技術存在的無法根據爐墻給入的總燃料量確 定低NOx對沖燃燒鍋爐的燃盡風量的問題，進而提出了一種確定對沖燃燒進風量的方法、裝 置及自動控制系統，具體包括如下的技術方案：
[0007] -種確定對沖燃燒進風量的方法，包括：
[0008] 確定對沖燃燒運行氧量、主燃區過量空氣系數以及每層燃盡風箱的燃盡風量分配 系數；
[0009] 根據燃盡風箱所在爐墻給入的總燃料量、入爐煤質的分析數據以及所述對沖燃燒 運行氧量、所述主燃區過量空氣系數和所述燃盡風量分配系數確定所述對沖燃燒進風量。
[0010] -種確定對沖燃燒進風量的裝置，包括：
[0011] 運行氧量及系數確定單元，用于確定對沖燃燒運行氧量、主燃區過量空氣系數以 及每層燃盡風箱的燃盡風量分配系數；
[0012] 進風量確定單元，用于根據燃盡風箱所在爐墻給入的總燃料量、入爐煤質的分析 數據以及所述對沖燃燒運行氧量、所述主燃區過量空氣系數和所述燃盡風量分配系數確定 所述對沖燃燒進風量。
[0013] -種對沖燃燒進風量自動控制系統，包括:進風量檢測裝置、進風量控制裝置以及 確定對沖燃燒進風量的裝置;所述進風量檢測裝置設置在所述燃盡風箱的入口處，所述進 風量控制裝置用于根據所述進風量檢測裝置檢測獲得的實際進風量和所述確定對沖燃燒 進風量的裝置中的進風量確定單元確定的對沖燃燒進風量對所述燃盡風箱的入口處的風 量進行控制。
[0014] 本發明的有益效果是:通過燃盡風箱所在爐墻給入的總燃料量、入爐煤質的分析 數據、對沖燃燒運行氧量、主燃區過量空氣系數和燃盡風量分配系數確定對沖燃燒進風量， 實現了在鍋爐運行過程中自動控制低NO x對沖燃燒過程中的進風量，在保證高效燃燒的同 時又能維持低水平的爐膛出口 NOx濃度。
【附圖說明】
[0015] 圖1為現有技術中采用低似燃燒技術的鍋爐爐膛結構圖。
[0016] 圖2以示例的方式示出了確定對沖燃燒進風量的方法的流程圖。
[0017]圖3以示例的方式示出了確定對沖燃燒運行氧量的流程圖。
[0018] 圖4以示例的方式示出了確定對沖燃燒進風量的裝置的結構圖。
[0019] 圖5以示例的方式示出了對沖燃燒進風量自動控制系統的結構圖。
[0020] 圖6以示例的方式示出了燃盡風箱的安裝位置示意圖。
[0021] 圖7以示例的方式示出了對沖燃燒進風量自動控制系統自動控制燃盡風箱的進風 量的流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 本【具體實施方式】提出了一種確定對沖燃燒進風量的方法，結合圖2所示，包括：
[0023] 步驟21，確定對沖燃燒運行氧量、主燃區過量空氣系數以及每層燃盡風箱的燃盡 風量分配系數。
[0024] 其中，燃盡風量分配系數一般可在0~1的范圍內取值，其具體數值可通過燃燒調 整試驗確定，或者也可通過以下公式確定：
[0026]式中的表示第j層燃盡風箱的燃盡風量分配系數，η表示燃盡風箱的總層數。 [0027]另外，主燃區過量空氣系數一般可在0.8~0.95的范圍內取值，其具體數值可通過 燃燒調整試驗確定。
[0028] 可選的，若確定的對沖燃燒進風量小于燃盡風箱的設計最小通風量，則可將對沖 燃燒進風量確定為該燃盡風箱的設計最小通風量。
[0029] 可選的，結合圖3所示，確定對沖燃燒運行氧量的過程可以包括：
[0030] 步驟211，獲得預定工況點的脫硝入口煙氣中的CO濃度以及NOx濃度。
[0031] 其中，在鍋爐穩定負荷的狀態下，可選取運行氧量在1.5~7.0范圍內設置4~10個 工況點。在每個工況點下穩定運行時，獲得在脫硝系統的入口煙道測試脫硝入口煙氣中的 NOx濃度以及CO濃度。該NOx濃度以及CO濃度可通過MRU4000或TESTO系列煙氣分析儀檢測獲 得。
[0032]步驟212，確定當脫硝入口煙氣中的CO濃度小于預定值時的NOx濃度的曲線斜率。 [0033]其中，曲線斜率可通過以下公式確定：
[0035]式中的j表示按照運行氧量從小到大排列的工況點序號；η表示工況點的總數;kj 表示第j個工況點對應煙氣中的NOx濃度隨運行氧量變化的曲線斜率;表示第j個工況點 對應煙氣中氧量;C謙示第j個工況點對應煙氣中的NO x濃度折算到6%含氧量下的數值。
[0036] 步驟213,根據曲線斜率達到最小值時對應的運行氧量值確定對沖燃燒運行氧量。
[0037] 其中，通過確定3個穩定負荷下的對沖燃燒運行氧量，即可獲得該對沖燃燒運行氧 量與鍋爐負荷之間的對應關系，從而確定對沖燃燒運行氧量。
[0038] 步驟22,根據燃盡風箱所在爐墻給入的總燃料量、入爐煤質的分析數據以及對沖 燃燒運行氧量、主燃區過量空氣系數和燃盡風量分配系數確定對沖燃燒進風量。
[0039] 其中，入爐煤質的分析數據可以包括:入爐煤質的收到基碳元素質量分數、收到基 硫元素質量分數、收到基氫元素質量分數和收到基氧元素質量分數。
[0040] 可選的，該對沖燃燒進風量可通過以下公式確定：
[0042] 式中的表示第i號爐墻的第j層燃盡風箱的對沖燃燒進風量，Xj表示第j層燃盡 風箱的燃盡風量分配系數，O2表示對沖燃燒運行氧量，α。表示過量空氣系數，C表示入爐煤質 的收到基碳元素質量分數，S表示入爐煤質的收到基硫元素質量分數，H表示入爐煤質的收 到基氫元素質量分數，〇表示入爐煤質的收到基氧元素質量分數，M 1表示燃盡風箱所在第i 個爐墻給入的總燃料量。
[0043] 采用本【具體實施方式】提供技術方案，通過燃盡風箱所在爐墻給入的總燃料量、入 爐煤質的分析數據、對沖燃燒運行氧量、主燃區過量空氣系數和燃盡風量分配系數確定對 沖燃燒進風量，在保證高效燃燒的同時又能維持低水平的爐膛出口 NOx濃度。
[0044] 本【具體實施方式】還提出了一種確定對沖燃燒進風量的裝置，結合圖4所示，包括：
[0045] 運行氧量及系數確定單元41，用于確定對沖燃燒運行氧量、主燃區過量空氣系數 以及每層燃盡風箱的燃盡風量分配系數；
[0046] 進風量確定單元42,用于根據燃盡風箱所在爐墻給入的總燃料量、入爐煤質的分 析數據以及所述對沖燃燒運行氧量、所述主燃區過量空氣系數和所述燃盡風量分配系數確 定所述對沖燃燒進風量。
[0047] 其中，運行氧量及系數確定單元41可通過燃盡風箱的總層數確定每層燃盡風箱的 燃盡風量分配系數，以及根據當脫硝入口煙氣中的CO濃度小于預定值時的NO x濃度的曲線 斜率確定對沖燃燒運行氧量。進風量確定單元42可根據燃盡風箱所在爐墻給入的總燃料 量、入爐煤質的分析數據、對沖燃燒運行氧量、主燃區過量空氣系數和燃盡風量分配系數計 算獲得對沖燃燒進風量。若確定的對沖燃燒進風量小于燃盡風箱的設計最小通風量，則可 將對沖燃燒進風量確定為該