一种正压直吹式磨煤机入口风量修正方法与流程

1.本发明涉及一种正压直吹式磨煤机入口风量修正方法。


背景技术：

2.如今，燃煤机组节能减耗进入关键期，面对燃煤机组亟待优化调整的现状，提升火电机 组灵活性，进一步挖掘燃煤机组的节能潜力成为能源战略的调整重点。只有解决燃用煤质混 乱、深度调峰、运行参数控制不科学导致的锅炉效率偏低、厂用电较高等问题，推动火力发 电机组更高水平的合理运行，才能让发电行业减少能源消耗、提升环保性、经济性成为现实。
3.作为向锅炉燃烧提供合格燃料的重要辅机系统，制粉系统是实现灵活性调峰的关键因素 之一。制粉系统的运行情况对机组运行有着直接的影响，当锅炉在稳态工况下运行时，制粉 系统运行问题通常不突出。但是在超低负荷下，一次风温度低，风量偏差过大极易造成炉膛 灭火。制粉系统的一次风相关参数控制的准确性、及时性、合理性将直接影响低负荷燃烧稳 定性。
4.因此，非常有必要对部分制粉系统进行深入研究，依据其运行特性及理论计算，风量发 现偏差时，及时对磨煤机入口风量及修正。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种正压直吹式磨煤机 入口风量修正方法，可有效解决不同类型中速磨煤机入口风量在线修正和提高磨煤机入口风 量的精确性的问题。
6.本发明解决的技术方案是：
7.一种正压直吹式磨煤机入口风量修正方法，包括以下步骤：
8.步骤一：通过激光诱导击穿光谱的煤质快速分析得出煤质，通过dcs控制系统，采集设 备运行状态信息及参数，并作为磨煤机入口风量计算的边界条件；
9.步骤二：通过磨煤机质量与热量守恒原理，计算一定煤量下磨煤机入口风量q1；
10.步骤三：将磨煤机入口风量q1与dcs控制系统磨煤机入口上风量测点显示值qm对比，若 偏差量》5％，则进行修正；
11.步骤四：确定磨煤机入口风量修正系数k1，风量修正系数k1为磨煤机入口风量q1与dcs 控制系统上风量测点显示值qm的比值；
12.步骤五：确定磨煤机入口风压修正系数k2，风压修正系数k2为磨煤机入口不同静压下， 磨煤机入口测量风量q
pi
与dcs控制系统上风量测点显示值qm的比值；
13.步骤六：确定磨煤机阻力修正系数k3，阻力修正系数k3为不同磨煤机阻力下，磨煤机入 口测量风量q
dj
与dcs控制系统上风量测点显示值qm的比值；
14.步骤七：确定最终修正系数ka为风量修正系数k1、入口风压修正系数k2、磨煤机阻力修 正系数k3三者的乘积与原始ka值的比值；
15.步骤八：将最终修正系数ka代入dcs风量表达式，即可得能反映磨煤机入口风量真实值 的dcs风量表达式。
16.磨煤机一般采用热一次风干燥和输送煤粉，热一次风由一次风机将取自于环境中的空气 送入空气预热器中加热，加热的热空气送入磨煤机。由于经过空预器，因此热一次风通常存 在含灰量大的问题。磨煤机在含灰一次风的作用下风道、导流板及风量测量装置会出现磨损、 积灰，最终导致磨煤机入口测量风量与实际风量存在偏差，影响磨煤机稳定运行。
17.本发明提供一种磨煤机入口风量修正方法，包括磨煤机入口风量计算方法；煤质在线测 量分析；基于理论计算的磨煤机入口风量修正方法；基于磨煤机入口压力的修正方法；基于 磨煤机阻力的修正方法。其中磨煤机入口风量计算方法基于热平衡计算磨煤机入口风量，并 与磨煤机入口测量风量对比，计算风压及阻力对磨煤机入口风量影响的修正系数；最终实现 磨煤机入口测量风量精确化、长周期显示。
18.磨煤机入口风量计算从磨煤机进、出口温度、原煤温度出发，通过磨煤机输入热量与输 出热量平衡，计算出磨煤机入口风量，作为风量修正的起点。在计算风量基础上，评价磨煤 机不同入口静压工况对入口风量的影响，并收集不同入口静压工况下磨煤机测量风量，对这 些数据进行分析，得到静压修正系数。磨煤机阻力是影响流场重要参数，因此对阻力修正有 重要意义，阻力修正采用不同阻力下(其他条件相同)多组数据风量求平均值与磨煤机入口 计算风量对比，得到阻力修正系数。阻力修正、入口静压与磨煤机入口风量计算相结合的修 正方法，实现了磨煤机入口风量多参数修正，更加接近准确值。
19.本发明针对磨煤机入口风量失真问题，提供一种有效的解决方案，该方法能适应于不同 类型中速磨煤机入口风量在线修正，有效提高磨煤机入口风量的精确性，保证磨煤机经济化 稳定运行，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
20.(1)本发明根据热平衡理论并结合制粉系统设计原则，提供了一种磨煤机入口风量计算 方法，该方法能仅依靠磨煤机进、出口温度、煤质等常规参数快速得到该工况下磨煤机入口 理论风量，相对于常规风量标定试验，更加快速、便捷；
21.(2)常规修正仅在单个或几个工况下获取修正系数，缺少在不同阻力及不同压力下磨煤 机风量的变化，使磨煤机风量在特定工况下准确性较强，当偏离该工况时，易出现磨煤机入 口风量失真现象。本发明方法在风量修正的基础上，考虑了磨煤机入口静压及磨煤机阻力对 磨煤风量的影响，通过线性拟合得到静压和阻力对风量的修正系数；
22.(3)常规修正方法在风量、阻力及其他参数修正时，均需要采用标定试验获取风量数据， 本发明方法可在磨煤机运行状态下对磨煤机入口风量进行修正，修正全过程无需通过试验测 量磨煤机入口风量数据；
23.(4)本发明提供了一种磨煤机入口风量修正判断方法，该方法可通过判断理论风量与测 量风量的偏差，判断是否进行修正，同时采用多参数对磨煤机入口风量进行修正，提高了测 量风量的精确性。
附图说明
24.图1为本发明方法的流程图。
25.图2为本发明应用例煤质分析图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
27.如图1所示，本发明一种正压直吹式磨煤机入口风量修正方法，包括以下步骤：
28.步骤一：通过激光诱导击穿光谱的煤质快速分析得出煤质，通过dcs控制系统，采集设 备运行状态信息及参数，并作为磨煤机入口风量计算的边界条件；
29.步骤二：通过磨煤机质量与热量守恒原理，计算一定煤量下磨煤机入口风量q1；
30.步骤三：将磨煤机入口风量q1与dcs控制系统磨煤机入口上风量测点显示值qm对比，若 偏差量》5％，则进行修正；
31.步骤四：确定磨煤机入口风量修正系数k1，风量修正系数k1为磨煤机入口风量q1与dcs 控制系统上风量测点显示值qm的比值；
32.步骤五：确定磨煤机入口风压修正系数k2，风压修正系数k2为磨煤机入口不同静压p
si
下(其他条件相同)，磨煤机入口测量风量q
pi
与dcs控制系统上风量测点显示值qm的比值；
33.步骤六：确定磨煤机阻力修正系数k3，阻力修正系数k3为不同磨煤机阻力δp
sj
下(其他 条件相同)，磨煤机入口测量风量q
dj
与dcs控制系统上风量测点显示值qm的比值；
34.步骤七：确定最终修正系数ka为风量修正系数k1、入口风压修正系数k2、磨煤机阻力修 正系数k3三者的乘积与原始ka值的比值；
35.步骤八：将最终修正系数ka代入dcs风量表达式，即可得能反映磨煤机入口风量真实值 的dcs风量表达式。
36.所述步骤一具体为：基于激光诱导击穿光谱的煤质快速分析得出煤质，得到原煤收到基 水分m
ar
，作为正压直吹式磨煤机风量计算的基础数据，通过dcs控制系统，采集设备运行状 态信息及参数并获得以下信息：磨煤机给煤量bm，磨煤机混合后干燥剂初温t1，磨煤机电耗 e，磨煤机密封风质量流量qs，密封风温ts，漏入冷风的温度t
la
，磨煤机出口温度t2，原煤 温度t
rc
，磨煤机入口静压为p
si
(其他条件相同)磨煤机入口风量q
pi
，磨煤机阻力为δpsj(其 他条件相同)时磨煤机入口风量q
dj
，磨煤机测量风量qm。
37.所述步骤二的具体方法为：
38.正压直吹式磨煤机一般采用一次风对煤粉进行加热干燥，将煤粉加热到一定温度，提高 能量利用率。对整个磨煤机输入介质为热一次风，加热的物质为煤粉，磨煤机出力及进出口 温度已知的情况，可以通过磨煤机输入热量与输出热量相等计算出磨煤机入口风量q1，对正 压直吹式磨煤机，输入热量主要包括干燥剂物理热、漏入冷风物理热、密封风的物理热机磨 煤机工作产生的机械热四部分，输出热量包括蒸发原煤中水分消耗的热量、发起干燥剂带出 的热量、加热燃料消耗的热量及设备散热损失。通过热平衡最终计算出磨煤机入口风量。
39.a、计算磨煤机输入热量q
in
40.磨煤机干燥1kg煤输入的总热量q
in
：
41.q
in
＝q
ag1
q
la
qs q
mac
42.式中：q
ag1
：干燥剂的物理热，kj/kg；
43.q
la
：漏入冷风的物理热，kj/kg；
44.qs：密封风的物理热，kj/kg；
45.q
mac
：磨煤机工作产生的机械热，kj/kg；
46.(1)干燥剂物理热q
ag1
：
47.q
ag1
＝c
ag1
g1t
1 kj/kg
48.式中：c
ag1
：为在t1温度下各成分干燥剂加权平均质量比热，kj/kg
·
℃；
49.t1：为磨煤机混合后干燥剂初温，℃；
50.g1：磨煤机入口干燥剂量，kg/kg，按下式计算：
[0051][0052]
式中：q1：磨煤机入口风量，kg/s；
[0053]bm
磨煤机给煤量，t/h；
[0054]
(2)碾磨部件产生的热量q
mac
：
[0055]qmac
＝3.6
×
0.6e kj/kg
[0056]
式中：e为磨煤机单位电耗，kw
·
h/t；
[0057]
(3)密封风的物理热qs：
[0058][0059]
式中：qs为密封风质量流量，kg/s；
[0060]cs
为密封风比热，kj/kg
·
℃；
[0061]
ts为密封风温度，℃；
[0062]
(4)漏入冷风的物理热q
la
：
[0063]qla
＝k
le
×cla
×
t
la
×g1 kj/kg
[0064]
式中：k
le
：制粉系统漏风率，为磨煤机漏风量占入口干燥剂量的份额，可根据磨煤机说 明书确定；
[0065]
t
la
：漏入冷风的温度，℃；
[0066]cla
：相当于t
la
的湿空气比热容，kj/kg
·
℃；
[0067]
b、计算磨煤机输出热量q
ou
[0068]
磨煤机干燥1kg煤带出和消耗的总热量q
ou
：
[0069][0070]
式中：q
ev
蒸发原煤中水分消耗的热量，kj/kg；
[0071]qag2
：乏气干燥剂带出的热量，kj/kg；
[0072]
qf：加热燃料消耗的热量，kj/kg；
[0073]
q5：设备散热损失，kj/kg；
[0074]
(1)蒸发原煤中水分消耗的热量q
ev
：
[0075][0076]
式中：c
h2o
：水蒸气在t2温度下的平均定压比热容，kj/(kg
·
℃)；
[0077]
t
rc
：原煤温度，℃；
[0078]
t2为磨煤机出口温度，℃；
[0079]
δm：每千克原煤被干燥剂所蒸发的水量，kg/kg，按照下式计算：
[0080][0081]
式中：m
ar
原煤收到基水分，％；
[0082]mpc
煤粉水分，％；
[0083]
(2)乏气干燥剂带出的热量q
ag2
：
[0084][0085]
式中：c
a2
：在t2湿空气的比热容，kj/(kg
·
℃)；
[0086]
t2：磨煤机出口介质温度，℃；
[0087]
(3)加热燃料消耗的热量qf：
[0088][0089][0090]
式中：c
dc
：干燥煤的比热容，kj/(kg
·
℃)；
[0091]qunf
：原煤解冻用的热量，日平均温度低于0℃时考虑解冻热量，℃；
[0092]
t
a,min
：最低日平均温度，℃；
[0093]ci
：冰的比热容，kj/(kg
·
℃)；
[0094]
id：冰的溶解热，kj/kg；
[0095]
t
rc
：原煤温度，℃；
[0096]
(4)设备散热损失q5：
[0097]
q5＝0.02
×qin kj/kg
[0098]
c、计算磨煤机入口风量q1[0099]
通过热量平衡计算磨煤机入口风量q1:
[0100]qin
＝q
ou
[0101][0102]
所述步骤三的具体方法为：磨煤机测量风量是通过测量装置测量磨煤机入口动压，来 计算磨煤机入口风量并在dcs控制系统显示出风量值，该风量已在dcs控制系统进行计算， 通过修正系数ka，调节与实际风量的偏差，具体公式如下：
[0103][0104]
式中：
[0105]
f为测量断面面积，m2；
[0106]
kd为测速元件标定系数；
[0107]
ρ为气流密度，kg/m3；
[0108]
δp为测量装置压差，pa；
[0109]
t为混合风温，℃；
[0110]
ps为磨入口静压，kpa；
[0111]
c为流量测量装置系数；
[0112]
ka为磨煤机总修正系数，ka有预设值即原始修正系数；
[0113]
磨煤机入口风量是否进行修正，条件判断条件如下：
[0114][0115]
若计算风量与dcs控制系统风量偏差大于5％时，则进行修正。
[0116]
所述步骤四中磨煤机入口风量修正系数k1的的计算方法为：
[0117][0118]
式中：q1为磨煤机入口风量；qm为dcs控制系统上风量测点显示值。
[0119]
所述步骤五中磨煤机入口风压修正系数k2的计算方法为：
[0120][0121]
式中：q
pi
为第i个工况，磨煤机入口静压为p
si
(其他条件相同)下的磨煤机入口风量。
[0122]
所述步骤六中磨煤机阻力修正系数k3的计算方法为：
[0123][0124]
式中：q
dj
为第j个工况，磨煤机阻力为δp
sj
(其他条件相同)时的磨煤机入口风量。
[0125]
所述步骤七的具体计算方法为：
[0126][0127]
所述步骤八具体计算方法为，将最终的磨煤机入口风量修正系数ka代入dcs控制系统测 量装置风量计算公式：
[0128][0129]
即可完成磨煤机入口风量修正。
[0130]
本发明经实际应用，取得了良好的技术效果，应用例如下：
[0131]
本应用例针对hp863dye磨煤机(正直吹式磨煤机)入口风量进行修正。
[0132]
步骤一，计算参数的获取
[0133]
通过激光诱导击穿光谱的煤质快速分析得出煤质，通过dcs控制系统，采集设备运行状 态信息及参数，计算参数如下：
[0134]
序号项目符号单位数值1收到基水分m
ar
％8.10
[0153][0154]
步骤三，将将磨煤机入口风量q1与dcs控制系统上风量测点显示值qm对比，计算偏差。
[0155][0156]
该磨煤机dcs控制系统原始ka值为1.023。
[0157][0158]
偏差量》5％，进行修正。
[0159]
步骤四，确定风量修正系数k1。
[0160][0161]
步骤五，确定入口风压修正系数k2。
[0162]
磨煤机入口不同静压下ps(其他条件相同)，磨煤机入口风量q
pi
如下表，统计5组数据 如下表。
[0163]
序号项目符号单位工况q
p1
工况q
p2
工况q
p3
工况q
p4
工况q
p5
1入口风压p
si
kpa6.326.306.326.336.312磨煤机测量风量q
pi
t/h41.9544.3342.3646.7140.12
[0164][0165]
步骤六，确定磨煤机阻力修正系数k3。
[0166]
不同磨煤机阻力下δp
sj
(其他条件相同)，磨煤机入口风量q
dj
，统计5组数据如下表。
[0167]
序号项目符号单位工况q
d1
工况q
d2
工况q
d3
工况q
d4
工况q
d5
1磨煤机阻力δp
sj
kpa3.553.493.313.993.122磨煤机测量风量q
dj
t/h46.7245.1543.8941.1248.01
[0168][0169]
步骤七，确定最终修正系数ka。
[0170][0171]
步骤八将最终修正系数ka代入dcs风量表达式。
[0172][0173]
验证：在3个工况下，对磨煤机入口风量进行测试试验，试验结果如下
[0174][0175]
风量修正后，对磨煤机入口进行测试，测试结果显示，风量偏差均小于《5％，最大偏差仅 为2.1％，修正方法可行性强。