煤/煤气掺烧锅炉燃烧检测及控制研究

【摘要】： 煤与煤气混烧是锅炉燃烧领域重要的研究内容,利用冶金行业的低热值燃料,解决钢铁厂高炉煤气与焦炉煤气的资源利用和保护环境,在电站锅炉上实现煤与煤气混烧特别是对低热值的高炉煤气大比例掺烧,可以起到很好的节能减排效果。 本文研究了670t/h煤与煤气混烧锅炉的燃烧特性,构建了锅炉煤与高炉煤气焦炉煤气三种燃料同时掺烧的燃烧方案,搭建出煤／煤气掺烧的火焰图像检测系统,实现了煤气的大掺烧比例和全烧煤气。不同的煤气掺烧比例调整实验表明,高炉煤气投入比例增加,会使炉膛火焰中心温度下降,火焰中心上升,煤粉在炉膛中的停留时间缩短,飞灰含碳增加,同时会减小燃烧器区域的火焰黑度,降低主汽温度,并使排烟温度增加,锅炉效率下降；而焦煤投入后有利于锅炉燃烧。通过上述实验,得到了煤与煤气掺烧锅炉的最佳煤气掺烧比例。在此基础上,分析了煤气的掺烧对锅炉受热面的磨损原因及防范措施。 通过对炉膛火焰图像监测系统的深入分析,提取了能实时反映炉膛燃烧状况的辐射强度参量,通过设定合理的阈值,实现了混烧锅炉燃烧稳定性的分析诊断和预警。煤／煤气混烧锅炉的一次灭火事故分析表明,该方法能有效地诊断燃烧工况异常现象,能给出锅炉不稳定燃烧的预警信号,避免锅炉灭火事故的发生。 煤／煤气掺烧锅炉的烟气量增加,使主汽温度的波动变大。将辐射能作为前馈信号引入到670t/h煤与煤气混烧锅炉的主汽温控制回路,减小了主汽温度对燃烧的迟滞时间,改善了主汽温的品质,提高了蒸汽参数的稳定性。 由于煤气的掺烧改变了原有的炉内燃烧组织方式,使混烧锅炉的燃烧优化调整难度加大。通过对不同风／燃比条件下的燃烧调整,以及辐射能信号与机组主要参数的监测和分析,获得了煤、高炉煤气、焦炉煤气的合理分配比例和混烧经济性的平衡点,形成了多燃料的在线燃烧调整控制策略,实现了煤／煤气掺烧锅炉的高效和低NOx排放的优化运行。 【关键词】：电站锅炉 燃烧检测 煤气掺烧 多燃料控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK227.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 冶金低热值燃料的应用10-14
• 1.3 电站锅炉煤/煤气混烧的研究现状14-17
• 1.4 混烧锅炉的稳定性检测与控制现状17-19
• 1.5 本文主要工作19-22
• 2 煤/煤气掺烧的燃烧及检测方法研究22-46
• 2.1 煤/煤气掺烧锅炉概述22-26
• 2.2 煤/煤气混烧系统的研究26-38
• 2.3 煤/煤气混烧火焰温度场可视化检测系统38-43
• 2.4 炉膛检测设备的定标及其检测43-45
• 2.5 本章小结45-46
• 3 煤/煤气不同掺烧比的燃烧实验研究46-83
• 3.1 试验准备及工况设计46-50
• 3.2 煤/煤气不同掺烧比的检测分析50-74
• 3.3 不同掺烧比对锅炉磨损影响分析74-78
• 3.4 不同煤/煤气混烧时的烟气采样分析78-81
• 3.5 本章小结81-83
• 4 煤/煤气掺烧的燃烧稳定性诊断和预警83-100
• 4.1 基于火焰图像的燃烧稳定性分析84-92
• 4.2 煤/煤气掺烧时的炉膛稳燃预警研究92-96
• 4.3 煤/煤气混烧时的非稳定预警检验96-99
• 4.4 小结99-100
• 5 煤/煤气混烧锅炉的相关控制研究100-123
• 5.1 煤/煤气掺烧锅炉的控制方案100-103
• 5.2 煤/煤气掺烧锅炉的燃烧调整实验103-110
• 5.3 煤/煤气掺烧时的主汽温控制研究110-116
• 5.4 煤/煤气掺烧的燃烧优化控制研究116-122
• 5.5 小结122-123
• 6 全文总结及今后工作展望123-126
• 6.1 全文总结123-124
• 6.2 今后工作展望124-126
• 致谢126-127
• 参考文献127-138
• 附录1 作者在攻读博士学位期间发表的论文138-139
• 附录2 作者攻读博士学位期间在研或完成的主要科研项目139

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