高效燃煤锅炉系统及其控制方法与流程

本发明涉及火力发电，具体为高效燃煤锅炉系统及其控制方法。

背景技术：

1、在火力发电技术领域中，高效燃煤锅炉系统是重要的能量转换设备。传统的火力发电厂以及工业生产中的自备电站广泛依赖高效燃煤锅炉系统来产生蒸汽推动汽轮机发电，满足电力需求

2、目前的高效燃煤锅炉系统通常由燃烧、换热、优化燃烧、余热回收及排放控制等几个主要模块组成。燃烧模块负责为系统供料和燃烧，一般通过燃料供应装置将煤炭输送至燃烧器进行燃烧。换热模块将燃烧产生的热量转化为蒸汽，用于驱动汽轮机发电。在燃烧优化方面，现有系统主要通过一些简单的传感器对燃烧情况进行监测，然后凭借经验调整空气供应量和燃烧温度，但这种方式往往不够精准，导致不完全燃烧损失较大。余热回收模块大多采用较为传统的省煤器和空气预热器，回收效率有限。排放控制模块主要通过简单的过滤装置对烟气进行处理，难以完全去除各种污染物。

3、然而，现有的高效燃煤锅炉系统确实存在诸多不容忽视的问题。首先，在燃料供应方面，其稳定性和精准度明显不足，难以根据实际燃烧的动态需求进行实时调整，尤其是煤炭输送速度的把控不够精准。这使得在燃烧过程中，可能会出现供煤过多或过少的情况。供煤过多时，煤炭在燃烧器中堆积，无法充分燃烧，大量的热能被浪费在未燃烧的煤炭上；供煤过少则会导致燃烧不连续，无法持续稳定地为后续环节提供足够的热量。其次，目前的燃烧优化手段相对较为粗糙，无法准确地依据煤炭的具体化学成分对空气供应量和燃烧温度进行精确控制。这种情况直接导致能源利用效率低下，为了维持系统的正常运行，需要消耗更多的煤炭，从而大大增加了燃料成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了高效燃煤锅炉系统及其控制方法，解决了现有高效燃煤锅炉系统存在燃料供应稳定性和精准度不足、燃烧优化手段粗糙的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：高效燃煤锅炉系统，包括燃烧模块，所述燃烧模块为整个燃煤锅炉系统供料和燃烧，所述燃烧模块上连接有换热模块，所述换热模块接收来自燃烧模块传输的热量，并将热量进行转化为蒸汽，并利用蒸汽转化为机械动能进行发电，所述换热模块上连接有燃烧优化模块，所述燃烧优化模块通过计算和分析当前燃烧效率，并通过调节风量和燃烧温度的方式减少不完全燃烧损失，所述燃烧优化模块上连接有余热回收模块，所述余热回收模块包括省煤器、空气预热器，利用排烟余热的温度进行加热，所述余热回收模块上连接有排放控制模块，所述排放控制模块对烟气进行过滤处理，再将系统产生的烟气进行排出。

3、优选的，所述燃烧模块包括燃料供应模块，所述燃料供应模块通过计算和分析调节煤炭传输的速度，所述燃料供应模块上连接有燃烧器模块，所述燃烧器模块接收来自煤炭输送模块传输的煤炭燃料，并对燃料进行燃烧，为下一步工序提供热能。

4、优选的，所述燃料供应模块包括煤炭输送模块，所述煤炭输送模块将燃烧需要使用到的煤炭传输到燃烧器模块中，所述煤炭输送模块上连接有煤炭计量模块，所述煤炭计量模块对煤炭的输入量进行精确测量，以便控制燃烧过程，所述煤炭计量模块上设置有输送调节模块，所述输送调节模块上连接有采集模块，所述采集模块包括风速传感器、烟气分析仪，对燃烧的效率和速度数据进行采集并传输至输送调节模块中，对燃烧模块中的温度参数进行采集和传输，所述输送调节模块根据测量结果对输送模块的传输速度进行适当调整，从而保证燃烧的功率。

5、优选的，所述采集模块中的调节公式具体为：计算公式为：q＝v × a × p，其中：v：代表空气流速；a：代表空气流通截面积；p：代表空气密度；q：代表实际空气量；其中：ot代表已知完全燃烧单位燃料理论需氧量；其中：η代表燃烧效率，a代表经验系数；其中：p代表燃烧功率。

6、优选的，所述输送调节模块中设置有计算公式：δv＝(ptarget-pcurrent)×k；其中，δv：代表输送速度调整量；ptarget：代表系统期望达到的稳定燃烧功率值；pcurrent：代表当前实际燃烧功率；k：用于控制输送速度调整的幅度大小。

7、优选的，所述燃烧优化模块包括燃料分析与计量模块，所述燃料分析与计量模块对进入锅炉的煤炭进行化学成分分析，确定其热值及主要成分含量，为优化燃烧过程提供基础数据，所述燃料分析与计量模块上连接有空气供应与控制模块，所述空气供应与控制模块接收来自燃料分析与计量模块计算得出的结果，并根据结果控制空气供应量，所述空气供应与控制模块上连接有燃烧温度控制模块，所述燃烧温度控制模块接收来自燃料分析与计量模块计算得出的结果，并根据结果控制燃烧温度在合适范围内，调整适合燃料成分比例的温度率。

8、优选的，所述燃料分析与计量模块中的计算公式为：(v0)＝(8.89×c+26.67×h+3.33×s-3.33×o)/100，其中：(v0)代表最终空气量，c、h、s、o分别代表煤炭中碳、氢、硫、氧的质量分数。

9、优选的，所述燃烧温度控制模块中具体温度控制方案为：对于高硫煤炭，需要较低的燃烧温度以减少硫氧化物的生成；而对于高碳煤炭，则需要较高的燃烧温度以确保充分燃烧。

10、高效燃煤锅炉系统的控制方法，包括以下步骤：

11、s1.燃烧相关数据采集和煤炭成分分析：通过采集模块(包括风速传感器和烟气分析仪)对燃烧过程中的空气流速、氧气含量数据进行采集，同时燃料分析与计量模块对进入锅炉的煤炭进行化学成分分析；

12、s2.燃料供应调节：根据采集和分析的数据，输送调节模块计算煤炭输送速度的调整量，根据计算出的调整量，煤炭输送模块调整煤炭传输到燃烧器模块的速度；

13、s3.空气供应与燃烧温度控制：空气供应与控制模块根据燃料分析与计量模块得出的煤炭成分数据，控制空气供应量，使空气与燃料成分比例达到最佳状态，减少不完全燃烧损失，同时燃烧温度控制模块同样依据煤炭成分数据，控制燃烧温度在合适范围内，调整适合燃料成分比例的温度；

14、s4.换热与余热回收控制：换热模块接收燃烧模块传输的热量，将其转化为蒸汽，并利用蒸汽转化为机械动能进行发电，同时余热回收模块(包括省煤器、空气预热器)利用排烟余热的温度进行加热；

15、s5.排放控制：排放控制模块对烟气进行过滤处理，去除烟气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物，然后将系统产生的烟气排出。

16、一种高效燃煤锅炉系统的应用，如权利要求1-8所述的一种高效燃煤锅炉系统，应用于火力发电领域，尤其是大型火力发电厂领域和工业生产中的自备电站领域中。

17、本发明提供了高效燃煤锅炉系统及其控制方法。具备以下有益效果：

18、1、本发明通过设置精确的燃料供应模块，利用煤炭计量模块和输送调节模块，能够根据燃烧实际需求实时调整煤炭输送速度，避免了供煤过多或过少的情况，提高了燃料供应的稳定性和精准度，从而确保燃烧的连续性和稳定性，提高能源利用效率，降低燃料成本。

19、2、本发明的燃烧优化模块中的燃料分析与计量模块能够对煤炭进行化学成分分析，为空气供应与控制模块和燃烧温度控制模块提供准确的数据基础，实现根据煤炭成分精确控制空气供应量和燃烧温度，减少不完全燃烧损失，进一步提高能源利用效率，同时降低对环境的污染。