CN109615084A - 正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，监测***包括磨煤机入口风量测量装置、磨煤机入口风温测量装置、磨煤机出口风粉温度测量装置、动态分离器转速测量装置、给煤量测量装置、磨辊加载力测量装置和处理器，处理器用于执行如下的程序：实时获取各测量装置的测量结果，计算制粉装置的工况运行参数，根据训练好的支持向量机模型获取煤粉细度。与现有技术相比，本发明能为锅炉制粉燃烧***的优化运行提供依据，提高机组安全性、经济性和环保效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种磨煤机制粉装置煤粉细度监测***，尤其是涉及一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***。
背景技术
煤粉细度是煤粉炉燃烧效率的重要影响因素，煤粉细度偏大将导致煤粉燃尽困难，锅炉燃烧效率低；而煤粉细度偏小则导致磨煤机电耗上升、磨辊磨损速率加快。另外煤粉细度对炉膛NOx生成浓度、燃烧器区域着火强度等都有较大影响，因此针对不同煤种存在着一个优化的煤粉细度，使得锅炉在安全、环保运行的前提条件下达到经济性最佳。
中速磨煤机一般采用正压直吹式制粉***，其煤粉细度一般通过试验方式得到，在煤质变动和负荷变动的情况下，运行的煤粉细度需要做相应调整，如煤质挥发分升高则应将煤粉细度调粗一些以防止烧喷嘴，机组在深度调峰状况下运行时则应将煤粉细度调细一些防止低负荷灭火。然而当前火电厂运行煤质和负荷经常性大幅度波动，无法应用试验手段随时获得当前的煤粉细度作为运行调整依据。
当前，对于煤粉细度实时监测技术也有较多的研究，有一些煤粉细度计算的经验公式，但由于煤质变化、负荷变化和磨煤机运行状况的变化，这些计算结果难以有效地适用于各种运行状况。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以实时监测煤粉细度的正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
作为第一种方案，一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，所述的制粉装置包括正压式中速磨煤机和给煤机，所述的给煤机通过动态分离器与正压式中速磨煤机连接，所述的正压式中速磨煤机中设有磨辊，所述的监测***包括磨煤机入口风量测量装置、磨煤机入口风温测量装置、磨煤机出口风粉温度测量装置、动态分离器转速测量装置、给煤量测量装置、磨辊加载力测量装置和处理器，所述的处理器用于执行如下的程序：实时获取各测量装置的测量结果，计算制粉装置的工况运行参数，根据训练好的支持向量机模型获取煤粉细度，所述的支持向量机的输入量为磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、动态分离器转速、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分，所述给煤机中的原煤水分通过制粉装置热平衡原理，应用磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、磨煤机出口风粉温度和给煤量计算得到。
优选的，所述的支持向量机的训练方法包括：分别改变磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、动态分离器转速、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分进行多工况试验，将各种工况运行参数及对应煤粉细度作为样本输入至煤粉细度预测的支持向量机模型中，进行模型训练和机器学习。
作为另一种方案，一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，所述的制粉装置包括正压式中速磨煤机和给煤机，所述的给煤机通过静态分离器与正压式中速磨煤机连接，所述的正压式中速磨煤机中设有磨辊，所述的监测***包括磨煤机入口风量测量装置、磨煤机入口风温测量装置、磨煤机出口风粉温度测量装置、静态分离器折向挡板开度测量装置、给煤量测量装置、磨辊加载力测量装置和处理器，所述的处理器用于执行如下的程序：实时获取各测量装置测量结果，计算制粉装置的工况运行参数，根据训练好的支持向量机模型获取煤粉细度，所述的支持向量机的输入量为磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、静态分离器折向挡板开度、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分，所述给煤机中的原煤水分通过制粉装置热平衡原理，应用磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、磨煤机出口风粉温度和给煤量计算得到。
优选的，所述的处理器连有数据显示器。
优选的，所述的监测***还包括密封风机，所述的密封风机入口与磨煤机温风入口连接，出口连接至给煤机和磨辊。
优选的，所述的处理器对各测量装置的测量结果经过容错处理，再进行工况运行参数计算。
优选的，所述的支持向量机的训练方法包括：分别改变磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、静态分离器折向挡板开度、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分进行多工况试验，将各种工况运行参数及对应煤粉细度作为样本输入至煤粉细度预测的支持向量机模型中，进行模型训练和机器学习。
优选的，磨煤机入口风温测量装置和磨煤机出口风粉温度测量装置为温度传感器。
优选的，所述的磨辊加载力测量装置为压力传感器。
优选的，所述的给煤量测量装置为带称重传感器和皮带速度传感器的电子皮带秤。
与现有技术相比，本发明通过建立煤粉细度预测模型，达到实时监测煤粉细度的目的，能为锅炉制粉燃烧***的优化运行提供依据，提高机组安全性、经济性和环保效益；运行参数容易获得，属于软测量装置，不存在硬件设备在煤粉中的磨损、腐蚀，准确度高、运行维护方便。
附图说明
图1为本实施例1的正压式中速磨煤机制粉装置及其实时监测***结构示意图。
附图标记：
1为正压式中速磨煤机；2为磨煤机入口风量测量装置；3为磨煤机出口风粉温度测量装置；4为给煤量测量装置；5为煤粉细度测量装置；6为密封风机；7为磨煤机入口温风；8为给煤机；9为磨辊加载力测量装置；10为磨煤机入口风温测量装置；11为动态分离器转速测量装置；12为动态分离器；13为煤粉管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，制粉装置包括正压式中速磨煤机1和给煤机8，给煤机8通过动态分离器与正压式中速磨煤机1连接，正压式中速磨煤机1中设有磨辊，监测***包括磨煤机入口风量测量装置2、磨煤机入口风温测量装置10、磨煤机出口风粉温度测量装置3、动态分离器转速测量装置11、给煤量测量装置4、磨辊加载力测量装置9和处理器，处理器用于执行如下的程序：实时获取各测量装置的测量结果，计算制粉装置的工况运行参数，根据训练好的支持向量机模型获取煤粉细度，支持向量机的输入量为磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、动态分离器转速、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分，给煤机中的原煤水分通过制粉装置热平衡原理，应用磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、磨煤机出口风粉温度和给煤量计算得到，以磨煤机1为例，计算方法具体包括如下步骤：
(1)在线采集磨煤机运行数据干燥剂量Qv、给煤量Bm、进口风温t1、出口风粉温度t2、磨煤机1煤量Bm1。
(2)磨煤机输入热量计算；
(3)假定磨煤机1原煤水分M1j＝10％，下面计算公式中的Mj以M1j代入进行计算；
(4)计算干燥剂流量：
(5)计算干燥剂物理热：qag1＝cag1×t1×g1；
(6)计算密封风物理热：
(7)给定磨煤机碾磨热：qmac＝12；
(8)计算磨煤机输入总热量；qin＝qag1+qs+qmac；
(9)磨煤机1输出热量计算：
(10)计算蒸发水分消耗的热量：qev＝ΔM×(2500+c"H2O×t2-4.187×trc)；
(11)计算乏气干燥剂带出热量：
(12)计算设备散热损失：q5＝0.02×qin；
(13)计算磨煤机输出总热量：qout＝qev+qag2+qf+q5；
(14)计算加热燃料消耗的热量：qf＝qout-(qev+qag2+q5)＝qin-(qev+qag2+q5)；
(15)计算加热燃料消耗的热量：
(16)由式(14)和式(15)可以解出原煤水分Mj，如果|Mj-M1j|>1％,则将Mj作为新的假定值，即M1j＝Mj，返回第(3)步进行迭代计算；直到|Mj-M1j|<1％，得到磨煤机原煤水分M1j＝Mj；
相关物性参数取值：
| 序号 | 物理量 | 代号 | 单位 | 取值 |
| 1 | 密封风量 | Q<sub>s</sub> | t/h | 3.8 |
| 2 | 进口干燥剂比热 | c<sub>ag1</sub> | kJ/(kg·℃) | 1.028 |
| 3 | 密封风比热 | c<sub>s</sub> | 1.014 | |
| 4 | 碾磨机械热 | q<sub>mac</sub> | kJ/kg | 12 |
| 5 | 煤粉水分 | M<sub>pc</sub> | ％ | 1.5 |
| 6 | 水蒸汽平均比热 | C″<sub>H2O</sub> | 1.866 | |
| 7 | 水比热 | c<sub>H2O</sub> | 4.187 | |
| 8 | 出口乏气比热 | c<sub>ag2</sub> | 1.106 | |
| 9 | 进入***原煤温度 | t<sub>rc</sub> | 0 | |
| 10 | 磨煤机散热损失 | q5 | 0.02*q<sub>in</sub> | |
| 11 | 密封风温度 | t<sub>s</sub> | 取环境温度 |
支持向量机的训练方法包括：分别改变磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、动态分离器转速、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分进行多工况试验，将各种工况运行参数及对应煤粉细度作为样本输入至煤粉细度预测的支持向量机模型中，进行模型训练和机器学习。
处理器连有数据显示器，用于显示煤粉细度实时计算值。
监测***还包括密封风机6，密封风机6入口与磨煤机温风入口连接，出口连接至给煤机8和磨辊。
处理器对各测量装置的测量结果经过容错处理，再进行工况运行参数计算。
磨煤机入口风温测量装置10和磨煤机出口风粉温度测量装置3为温度传感器，磨辊加载力测量装置9为压力传感器，给煤量测量装置4为带称重传感器和皮带速度传感器的电子皮带秤。
该***的工作原理：
(1)中速磨煤机风粉流程：磨煤机入口温风7通过风箱进入到正压式中速磨煤机1中，在此与给煤机8送入的原煤混合干燥，干燥后的原煤在磨辊碾磨成一定细度的粉后在风的携带下经动态分离器12、煤粉分配器14后进入煤粉管13中。另外，少量磨煤机入口温风7经密封风机6增压后进入给煤机8和磨煤机磨辊中进行密封，防止煤粉进入给煤机和磨煤机磨辊内。
(2)通过依次改变磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、动态分离器转速、给煤量、磨辊加载力以及给煤机中煤质成分(可用原煤水分来标识)等参数值进行多工况试验，每个工况在煤粉管13上进行煤粉取样并分析获得相应的煤粉细度，将这些工况的运行参数及煤粉细度作为样本输入至煤粉细度预测的支持向量机模型中进行模型训练和机器学习。
(3)实时采集磨煤机入口风量测量装置2、磨煤机入口风温测量装置10、动态分离器转速测量装置11、给煤量测量装置4以及磨辊加载力测量装置9的参数值，并计算给煤机8中原煤水分值，将这些参数值输入中速磨煤机煤粉细度实时监测软件，通过实时运算即可输出煤粉细度监测值。
对于现役煤粉发电机组，绝大多数机组采用正压式中速磨煤机制粉***，正常运行时无法知道煤粉细度，因此也不能正确地进行制粉燃烧***的优化调整，导致锅炉效率和NOx浓度偏离优化值，同时也存在锅炉燃用高挥发分煤时烧喷嘴或燃用低挥发分煤时燃烧不稳甚至灭火的风险。因此，通过煤粉细度的实时监测，有利于运行人员进行锅炉优化调整，提高经济效益、安全效益和环保效益，有着重要的现实意义。
实施例2
与实施例1不同的是，给煤机8通过静态分离器与正压式中速磨煤机1连接，将动态分离器转速测量装置替换为静态分离器折向挡板开度测量装置，将动态分离器转速替换为静态分离器折向挡板开度，同样可以实现实施例1的功能，其他与实施例1相同。
Claims (10)
1.一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，所述的制粉装置包括正压式中速磨煤机(1)和给煤机(8)，所述的给煤机(8)通过动态分离器与正压式中速磨煤机(1)连接，所述的正压式中速磨煤机(1)中设有磨辊，
其特征在于，所述的监测***包括磨煤机入口风量测量装置(2)、磨煤机入口风温测量装置(10)、磨煤机出口风粉温度测量装置(3)、动态分离器转速测量装置(11)、给煤量测量装置(4)、磨辊加载力测量装置(9)和处理器，所述的处理器用于执行如下的程序：实时获取各测量装置的测量结果，计算制粉装置的工况运行参数，根据训练好的支持向量机模型获取煤粉细度，所述的支持向量机的输入量为磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、动态分离器转速、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分，所述给煤机中的原煤水分通过制粉装置热平衡原理，应用磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、磨煤机出口风粉温度和给煤量计算得到。
2.一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，所述的制粉装置包括正压式中速磨煤机(1)和给煤机(8)，所述的给煤机(8)通过静态分离器与正压式中速磨煤机(1)连接，所述的正压式中速磨煤机(1)中设有磨辊，
其特征在于，所述的监测***包括磨煤机入口风量测量装置(2)、磨煤机入口风温测量装置(10)、磨煤机出口风粉温度测量装置(3)、静态分离器折向挡板开度测量装置、给煤量测量装置(4)、磨辊加载力测量装置(9)和处理器，所述的处理器用于执行如下的程序：实时获取各测量装置测量结果，计算制粉装置的工况运行参数，根据训练好的支持向量机模型获取煤粉细度，所述的支持向量机的输入量为磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、静态分离器折向挡板开度、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分，所述给煤机中的原煤水分通过制粉装置热平衡原理，应用磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、磨煤机出口风粉温度和给煤量计算得到。
3.根据权利要求1或2所述的一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，其特征在于，所述的处理器连有数据显示器。
4.根据权利要求1或2所述的一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，其特征在于，所述的监测***还包括密封风机(6)，所述的密封风机(6)入口与磨煤机温风入口连接，出口连接至给煤机(8)和磨辊。
5.根据权利要求1或2所述的一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，其特征在于，所述的处理器对各测量装置的测量结果经过容错处理，再进行工况运行参数计算。
6.根据权利要求1所述的一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，其特征在于，所述的支持向量机的训练方法包括：分别改变磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、动态分离器转速、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分进行多工况试验，将各种工况运行参数及对应煤粉细度作为样本输入至煤粉细度预测的支持向量机模型中，进行模型训练和机器学习。
7.根据权利要求2所述的一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，其特征在于，所述的支持向量机的训练方法包括：分别改变磨煤机入口风量、磨煤机入口风温、静态分离器折向挡板开度、给煤量、磨辊加载力和给煤机中的原煤水分进行多工况试验，将各种工况运行参数及对应煤粉细度作为样本输入至煤粉细度预测的支持向量机模型中，进行模型训练和机器学习。
8.根据权利要求1或2所述的一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，其特征在于，磨煤机入口风温测量装置(10)和磨煤机出口风粉温度测量装置(3)为温度传感器。
9.根据权利要求1或2所述的一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，其特征在于，所述的磨辊加载力测量装置(9)为压力传感器。
10.根据权利要求1或2所述的一种正压式中速磨煤机制粉装置煤粉细度实时监测***，其特征在于，所述的给煤量测量装置(4)为带称重传感器和皮带速度传感器的电子皮带秤。
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