一种煤粉管积粉防火检测方法及装置与流程

1.本技术涉及电站锅炉技术领域，更具体地，涉及一种煤粉管积粉防火检测方法及装置


背景技术：

2.火力发电厂生产特点是为社会提供稳定可靠电力，这一特点决定了生产过程必须可靠、稳定与安全。对燃煤锅炉燃烧系统而言，及时发现锅炉燃烧系统火灾隐患是火电厂防火的重要组成部分，而燃烧系统及煤粉管由于燃煤自身的易自燃特点、运行不当等因素，极易发生煤粉管积粉进而造成火灾。
3.目前，现有电站锅炉防火灾技术的技术方案主要为在锅炉区域使用监测摄像头及消防烟雾报警器，通过监测摄像画面同时采集烟雾报警器报警信号，判断火灾情况。但长期运行中，由于现场环境较差，温度高、粉尘多等因素导致误报较多，给现场维护带来很大负担。摄像头及火灾报警探头正常工作情况，也只能在火灾形成后被发现，无法起到有效的预警作用。煤粉管火灾常因发现、处理不及时，造成火灾范围扩大进而产生人身安全事故和设备严重损失。
4.因此，如何准确的在线检测煤粉管内情况，保证生产过程的安全与稳定，是目前有待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种煤粉管积粉防火检测方法，用以解决现有技术中无法准确的检测煤粉管内情况而导致生产过程中出现安全隐患的技术问题，所述方法包括：
6.实时监测煤粉管中心线的一次风温与第一一次风速、煤粉管底部的第一管壁温度与第二一次风速、周界风管道的第二管壁温度；
7.根据一次风速相对偏差量与温度相对偏差量判断煤粉沉积量以及根据所述一次风温的第一升温速率、所述第一管壁温度的第二升温速率、所述第二管壁温度的第三升温速率判断是否达到预设温度阈值；
8.根据煤粉沉积量或预设温度阈值确定报警器的警报状态；
9.其中，所述第一一次风速与所述第二一次风速相减确定所述一次风速相对偏差量，所述一次风温与所述第一管壁温度相减确定温度相对偏差量。
10.优选的，根据煤粉沉积量确定报警器的警报状态，具体为：
11.当所述一次风速相对偏差量与所述温度相对偏差量均小于煤粉沉积阈值，则确定煤粉沉积量未达到报警状态；
12.当所述一次风速相对偏差量与所述温度相对偏差量均大于等于所述煤粉沉积阈值，则确定煤粉沉积量达到报警状态；
13.当所述煤粉沉积量达到报警状态，启动净烟气风机以使净烟气管道的净烟气压力高于所述煤粉管内一次风压。
14.优选的，启动净烟气风机以使净烟气管道内的净烟气压力高于所述煤粉管内一次风压之后，还包括：
15.当所述净烟气管道内的净烟气压力高于所述煤粉管内一次风压后，打开净烟气管道隔离阀；
16.当所述一次风速相对偏差量与温度相对偏差量均小于煤粉沉积阈值时，关闭所述净烟气管道隔离阀并停运所述净烟气风机。
17.优选的，根据预设温度阈值确定报警器的警报状态，具体为：
18.当所述第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率中的最小值大于等于预设温度阈值时，则报警器发出警报信号；
19.当所述报警器发出警报信号后，启动所述净烟气风机以使净烟气管道的净烟气压力高于所述煤粉管内一次风压。
20.优选的，当启动所述净烟气风机以使净烟气管道的净烟气压力高于所述煤粉管内一次风压之后，还包括：
21.当所述净烟气管道内的净烟气压力高于所述煤粉管内一次风压后，打开所述净烟气管道隔离阀并提高所述净烟气管道内净烟气量，以使所述煤粉管出口氧气体积分数达到预设氧气体积分数；
22.当所述第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率中的最小值小于预设温度阈值时，关闭所述净烟气管道隔离阀并停运净烟气风机。
23.优选的，一次风速测量装置设置于所述煤粉管中心线与所述煤粉管底部，用于测量所述第一一次风速与所述第二一次风速。
24.优选的，所述净烟气管道内设置有净烟气量控制装置与净烟气压力控制装置，用于控制所述净烟气量与所述净烟气压力。
25.优选的，温度测量装置设置于周界风管道、所述煤粉管中心线与所述煤粉管底部，用于测量所述一次风温、所述第一管壁温度与所述第二管壁温度。
26.优选的，氧气体积分数测量装置设置于所述煤粉管出口与所述净烟气管道，用于测量所述煤粉管出口与所述净烟气管道内氧气体积分数。
27.相应地，本发明还提出了一种煤粉管积粉防火装置，所述装置包括：
28.监测模块，用于实时监测煤粉管中心线的一次风温与第一一次风速、煤粉管底部的第一管壁温度与第二一次风速、周界风管道的第二管壁温度；
29.判断模块，用于根据一次风速相对偏差量与温度相对偏差量判断煤粉沉积量以及根据所述一次风温的第一升温速率、所述第一管壁温度的第二升温速率、所述第二管壁温度的第三升温速率判断是否达到预设温度阈值；
30.报警模块，用于根据煤粉沉积量或预设温度阈值确定报警器的警报状态；
31.其中，所述第一一次风速与所述第二一次风速相减确定所述一次风速相对偏差量，所述一次风温与所述第一管壁温度相减确定温度相对偏差量。
32.与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
33.本发明公开了一种煤粉管积粉防火检测方法及装置，所述方法包括：实时监测煤粉管中心线的一次风温与第一一次风速、煤粉管底部的第一管壁温度与第二一次风速、周界风管道的第二管壁温度；根据一次风速相对偏差量与温度相对偏差量判断煤粉沉积量以
及根据所述一次风温的第一升温速率、所述第一管壁温度的第二升温速率、所述第二管壁温度的第三升温速率判断是否达到预设温度阈值；根据煤粉沉积量或预设温度阈值确定报警器的警报状态，通过上述方法，能够准确的在线监测煤粉管内情况，保证生产过程的安全与稳定。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1示出了本发明实施例提出的一种煤粉管积粉防火检测方法的流程示意图；
36.图2示出了本发明实施例提出的一种煤粉管积粉防火检测方法的结构示意图；
37.图3示出了本发明实施例提出的一种周周界风管道结构示意图；
38.图4示出了本发明实施例提出的一种煤粉管内部结构示意图；
39.图5示出了本发明实施例提出的一种煤粉管积粉防火检测装置的结构示意图。
40.图中：1、燃烧器；2、煤粉管；3、磨煤机；4、净烟气风机；5、净烟气管道；6、氧气体积分数测量装置；7、温度测量装置；8、一次风速测量装置；9、净烟气量控制装置；10、净烟气压力控制装置；11、信号传输线；12、处理器；13、报警器；14、周界风管道；15、净烟气管道隔离阀；16、燃煤锅炉；17、脱硫装置；18、脱硫装置出口烟道；19、烟囱。
具体实施方式
41.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.如背景技术所述，目前现有技术通过在锅炉区域使用监测摄像头及消防烟雾报警器，通过监测摄像画面同时采集烟雾报警器报警信号，判断火灾情况。但是此种方法无法起到有效的预警作用。
43.为解决上述问题，在本技术实施例中提出了一种煤粉管积粉防火检测方法，如图1所示，所述方法包括：
44.s101，实时监测煤粉管2中心线的一次风温与第一一次风速、煤粉管2底部的第一管壁温度与第二一次风速、周界风管道14的第二管壁温度。
45.具体的，如图2-图4所示，煤粉管2连接燃烧器1和磨煤机3，净烟气管道5连接脱硫装置出口烟道18和煤粉管2，净烟气风机4布置于净烟气管道5上，净烟气管道5上设置有净烟气管道隔离阀15，脱硫装置出口烟道18连接脱硫装置17和烟囱19，周界风管道14布置于燃烧器1周围，燃烧器1布置于燃煤锅炉16上。处理器12通过信号传输线11连接净烟气风机4、氧气体积分数测量装置6、温度测量装置7、一次风速测量装置8、净烟气量控制装置9、净烟气压力控制装置10、报警器13、净烟气管道隔离阀14。通过设置温度测量装置7与一次风速测量装置8，可以通过控制器实时监测煤粉管2中心线的一次风温与第一一次风速、煤粉
管2底部的第一管壁温度与第二一次风速、周界风管道14的第二管壁温度。
46.为了准确测量第一一次风速与第二一次风速，在本方案的优选实施例中，一次风速测量装置8设置于所述煤粉管2中心线与所述煤粉管2底部，用于测量所述第一一次风速与所述第二一次风速。
47.具体的，一次风速测量装置8设置于所述煤粉管2中心线与所述煤粉管2底部，用于测量第一一次风速与第二一次风速也就是煤粉管2中心线位置的一次风速与煤粉管2底部位置的一次风速。
48.为了准确测量一次风温、第一管壁温度与第二管壁温度，在本方案的优选实施例中，温度测量装置7设置于周界风管道14、所述煤粉管2中心线与所述煤粉管2底部，用于测量所述一次风温、所述第一管壁温度与所述第二管壁温度。
49.具体的，温度测量装置7设置于周界风管道14、所述煤粉管2中心线与所述煤粉管2底部，用于测量煤粉管2中心线位置的一次风温、煤粉管2底部位置的第一管壁温度、周界风管道14内的第二管壁温度。
50.s102，根据一次风速相对偏差量与温度相对偏差量判断煤粉沉积量以及根据所述一次风温的第一升温速率、所述第一管壁温度的第二升温速率、所述第二管壁温度的第三升温速率判断是否达到预设温度阈值。
51.具体的，一次风速相对偏差量的表达式为：δv1＝(v
1-v2)/v1，其中，v1为煤粉管2中心线第一一次风速，单位为：m/s；v2为煤粉管2底部第二一次风速，单位为：m/s。温度相对偏差量的表达式为：δt1＝(t
1-t2)/t1，其中，t1为煤粉管2中心线一次风温，单位为：k；t2为煤粉管2底部第一管壁温度，单位为：k。根据一次风速相对偏差量与温度相对偏差量判断煤粉沉积量。根据一次风温的第一升温速率、第一管壁温度的第二升温速率、第二管壁温度的第三升温速率判断是否达到预设温度阈值。
52.s103，根据煤粉沉积量或预设温度阈值确定报警器13的警报状态。
53.具体的，根据煤粉沉积量或预设温度阈值确定报警器13的警报状态。
54.为了保证机组的安全运行，在本方案的优选实施例中，根据煤粉沉积量确定报警器13的警报状态，具体为：
55.当所述一次风速相对偏差量与所述温度相对偏差量均小于煤粉沉积阈值，则确定煤粉沉积量未达到报警状态；
56.当所述一次风速相对偏差量与所述温度相对偏差量均大于等于所述煤粉沉积阈值，则确定煤粉沉积量达到报警状态；
57.当所述煤粉沉积量达到报警状态，启动净烟气风机4以使净烟气管道5的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压。
58.具体的，当所述一次风速相对偏差量与所述温度相对偏差量均小于煤粉沉积阈值，则说明此时煤粉沉积量对机组运行并未存在风险，此时报警器13不会启动；当所述一次风速相对偏差量与所述温度相对偏差量均大于等于所述煤粉沉积阈值，则确定煤粉沉积量达到报警状态；此时存在安全隐患，燃烧器1发生火灾事故前，其表现是煤粉管道流速下降，当煤粉管道下降到一定程度时，由于煤粉管道煤粉气流携带能力下降，煤粉在煤粉管道底部沉结积。如不及时发现，将导致沉积煤粉自然发热，引燃煤粉气流导致火灾发生。当检测到煤粉沉积量达到报警状态时，处理器12控制报警器13发出报警信号，启动净烟气风机4以
使净烟气管道5的净烟气压力高于煤粉管2内一次风压。可有效避免火灾的发生。
59.为了控制煤粉沉积量，在本方案的优选实施例中，启动净烟气风机4以使净烟气管道5内的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压之后，还包括：
60.当所述净烟气管道5内的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压后，打开净烟气管道隔离阀；
61.当所述一次风速相对偏差量与温度相对偏差量均小于煤粉沉积阈值时，关闭所述净烟气管道隔离阀15并停运所述净烟气风机4。
62.具体的，当所述净烟气管道5内的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压后，打开净烟气管道隔离阀15，继续提高净烟气管道5净烟气压力，直到一次风速相对偏差量与温度相对偏差量均小于煤粉沉积阈值时，处理器12判断煤粉管2底部没有煤粉沉积，关闭净烟气管道隔离阀15，停运净烟气风机4。
63.为了判断煤粉管2是否发生火灾，在本方案的优选实施例中，根据预设温度阈值确定报警器的警报状态，具体为：
64.当所述第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率中的最小值大于等于预设温度阈值时，则报警器13发出警报信号；
65.当所述报警器13发出警报信号后，启动所述净烟气风机4以使净烟气管道5的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压。
66.具体的，当一次风温的第一升温速率、所述第一管壁温度的第二升温速率、所述第二管壁温度的第三升温速率中的最小值大于等于预设温度阈值时，则处理器12判定煤粉管2处发生火灾，处理器12控制报警器13发出报警信号，启动净烟气风机4以使净烟气管道5的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压。
67.为了在火灾发生后使其熄灭，在本方案的优选实施例中，当启动所述净烟气风机4以使净烟气管道5的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压之后，还包括：
68.当所述净烟气管道5内的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压后，打开所述净烟气管道隔离阀15并提高所述净烟气管道5内净烟气量，以使所述煤粉管2出口氧气体积分数达到预设氧气体积分数；
69.当所述第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率中的最小值小于预设温度阈值时，关闭所述净烟气管道隔离阀15并停运净烟气风机4。
70.具体的，当所述净烟气管道5内的净烟气压力高于所述煤粉管2内一次风压后，打开所述净烟气管道隔离阀15并提高所述净烟气管道5内净烟气量，净烟气管道5净烟气量的表达式为：q2＝q1(γ1-γ2)/(γ3-γ2)，其中，q1为喷入净烟气前煤粉管2内空气量；γ1为喷入净烟气前煤粉管2内空气中氧气体积分数；γ2为喷入净烟气后氧气体积分数；γ3为预设氧气体积分数。提高净烟气管道5净烟气量使得煤粉管2出口氧气体积分数达到预设氧气体积分数，预设氧气体积分数需控制在10％以下，维持该净烟气量直至所述第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率中的最小值小于预设温度阈值，处理器12判断煤粉管没有发生火灾，关闭所述净烟气管道隔离阀15并停运净烟气风机4。
71.为了确保生产过程的安全与稳定，在本方案的优选实施例中，所述净烟气管道5内设置有净烟气量控制装置9与净烟气压力控制装置10，用于控制所述净烟气量与所述净烟气压力。
72.具体的，在净烟气管道5内设置净烟气量控制装置9用于控制所述净烟气量，在净烟气管道5内设置净烟气压力控制装置10，用于控制净烟气压力。通过净烟气量控制装置9与净烟气压力控制装置10，当发生火灾或者煤粉沉积时，可确保发电厂安全稳定运行。
73.为了检测净烟气管道5内氧气体积分数，在本方案的优选实施例中，氧气体积分数测量装置6设置于所述煤粉管2出口与所述净烟气管道5，用于测量所述煤粉管2出口与所述净烟气管道5内氧气体积分数。
74.通过应用以上技术方案，实时监测煤粉管中心线的一次风温与第一一次风速、煤粉管底部的第一管壁温度与第二一次风速、周界风管道的第二管壁温度；根据一次风速相对偏差量与温度相对偏差量判断煤粉沉积量以及根据所述一次风温的第一升温速率、所述第一管壁温度的第二升温速率、所述第二管壁温度的第三升温速率判断是否达到预设温度阈值；根据煤粉沉积量或预设温度阈值确定报警器的警报状态，通过上述方法，能够准确的在线监测煤粉管内情况，保证生产过程的安全与稳定。
75.为了进一步阐述本技术的技术思想，现结合具体的应用场景，对本技术的技术方案进行说明。
76.处理器12根据测量得到的煤粉管2中心线的一次风温与一次风速、煤粉管2底部的一次风速与管壁温度判断煤粉管2底部是否有煤粉沉积，若一次风速相对偏差量与温度相对偏差量均大于等于煤粉沉积阈值，则处理器12判定煤粉管2有煤粉沉积，处理器12控制报警器13发出报警信号，启动净烟气风机4，待净烟气管道5的净烟气压力高于煤粉管2内一次风压，打开净烟气管道隔离阀15，继续提高净烟气管道5净烟气压力，直至一次风速相对偏差量、温度相对偏差量均小于煤粉沉积阈值，处理器12判断煤粉管2底部没有煤粉沉积，关闭净烟气管道隔离阀15，停运净烟气风机4。
77.处理器12根据测量得到的周界风管道14管壁温度、煤粉管2中心线一次风温、煤粉管2底部的管壁温度，判断煤粉管2是否发生火灾，若上述温升速率中的最小值大于等于预设温度阈值，则处理器12判定煤粉管1发生火灾，处理器12控制报警器13发出报警信号，启动净烟气风机4，待净烟气管道5的净烟气压力高于煤粉管2内一次风压，打开净烟气管道隔离阀15，继续提高净烟气管道5净烟气量，使得煤粉管2出口氧气体积分数达到预设氧气体积分数，预设氧气体积分数需控制在10％以下，维持该净烟气量，直至上述温升速率中的最小值小于预设温度阈值，处理器12判断煤粉管内火灾被熄灭，关闭净烟气管道隔离阀15，停运净烟气风机4。
78.为了达到以上技术目的，本技术实施例还提出了一种煤粉管积粉防火装置，如图5所示，所述装置包括：
79.监测模块201，用于实时监测煤粉管中心线的一次风温与第一一次风速、煤粉管底部的第一管壁温度与第二一次风速、周界风管道的第二管壁温度；
80.判断模块202，用于根据一次风速相对偏差量与温度相对偏差量判断煤粉沉积量以及根据所述一次风温的第一升温速率、所述第一管壁温度的第二升温速率、所述第二管壁温度的第三升温速率判断是否达到预设温度阈值；
81.报警模块203，用于根据煤粉沉积量或预设温度阈值确定报警器的警报状态；
82.其中，所述第一一次风速与所述第二一次风速相减确定所述一次风速相对偏差量，所述一次风温与所述第一管壁温度相减确定温度相对偏差量。
83.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。