一種用于煤質多變情況下優(yōu)化鍋爐運行的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于煤質多變情況下指導鍋爐優(yōu)化運行的方法，通過將CFD數(shù)值 模擬與鍋爐尾部煙道熱力校核計算相互耦合，得到一種用于指導在煤質多變情況下鍋爐的 優(yōu)化運行的方法。 技術背景
[0002] 我國的常規(guī)能源利用中，一直以來都是以煤炭為主，此能源利用結構決定了我國 能源生產結構、消費結構以及電源結構以煤炭為主，目前煤炭在我國的一次能源生產和消 費中占到了 70%以上的份額，并且預計在相當長的時期內，我國發(fā)電能源構成將繼續(xù)保持 以煤電為主的格局。
[0003] -般情況下，對于電站鍋爐來講，最好是燃用其設計煤種或與設計煤種比較接近 的煤種，以確保燃燒穩(wěn)定及各參數(shù)在正常范圍內運行。多年以來，火力發(fā)電雖然一直占據(jù)我 國電力供應的主要地位，但電廠鍋爐絕大多數(shù)不能燃燒設計煤種，這是因為我國電煤資源 的供需平衡不斷發(fā)生變化，發(fā)電企業(yè)的電煤供應日趨多元化，且由于客觀條件的限制，電廠 購入的煤質也不能保證長期的穩(wěn)定性，導致電煤質量波動幅度增大，煤質多變現(xiàn)象成為火 電行業(yè)較為突出的問題。
[0004] 由于煤質多變在我國火力發(fā)電行業(yè)是普遍存在的現(xiàn)象，由此也帶來了鍋爐運行過 程中的一系列的問題。在鍋爐的設計過程中，一些重要參數(shù)的選取，比如容積熱負荷，燃燒 器區(qū)域熱負荷，截面熱負荷等均和設計煤種的結渣特性有很重要的關系。根據(jù)設計煤種低 位發(fā)熱量和結渣特性確定這些參數(shù)之后，鍋爐的結構也基本確定。當煤質發(fā)生變化時，若與 設計煤種的煤質性能差別較大，鍋爐在運行過程中燃燒狀況往往達不到最佳狀態(tài)，影響鍋 爐的效率和安全問題。
[0005] 結焦是目前電廠和工業(yè)領域鍋爐普遍存在的現(xiàn)象，在我國用于判定煤種是否容 易結焦的方法為煤灰的軟化溫度（ST)，我國學者根據(jù)對250種煤灰的結渣特性統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)： 當煤灰ST>1390°C時，此煤種不易結渣；當煤灰ST〈1260°C時，屬于易結渣煤種；當煤灰 1260°C <ST〈1390°C，則屬于中等結渣煤種。如果鍋爐采用的煤種與設計煤種的ST相差較 大，則有可能導致鍋爐的嚴重結焦，影響鍋爐的安全運行。鍋爐的低負荷穩(wěn)燃是煤質多變面 臨的另一個問題，當鍋爐燃煤偏離設計煤種并趨于使用劣質煤種時，鍋爐內的煤粉著火也 回受影響，可能在比較高的負荷下就需要投油穩(wěn)燃。
[0006] 煤質多變同時會對鍋爐的效率產生影響，煤種偏離設計煤種后，鍋爐運行參數(shù)也 可能發(fā)生較大的變化，比如煤質低位發(fā)熱量、水分含量、灰分的含量與設計煤種不同會大大 影響鍋爐的計算燃料量和煙氣量，對鍋爐的理論燃燒溫度、爐膛出口煙溫、各受熱面的熱力 參數(shù)以及排煙溫度均有很大影響，進而會影響鍋爐的效率。研宄發(fā)現(xiàn)，當鍋爐燃煤的全水分 升高1%時，鍋爐效率可降低0. 093% ;灰分增加1%時，鍋爐效率可下降0. 097%。
[0007] 此外，隨著人們越來越重視化石燃料帶來的環(huán)境污染問題，一般鍋爐廠家會根據(jù) 設計煤種的煤質特點選擇鍋爐的燃燒器、配風方式等以求將化石燃料燃燒過程中生成的硫 氧化物、氮氧化物降到最低。然而由于煤種的形成年代和成煤的地質條件的差異，不同煤種 的硫成分以及燃燒過程中的燃料型NOx生成量也有較大差異。在煤質多變的狀況下，只有 正確調整鍋爐的燃燒器上下擺角或者配風才能更好的控制污染物的生成。
[0008] 由此可見，采用一定的措施來應對鍋爐燃煤多變帶來的問題的是十分必要的，國 內外學者均對此進行了大量的研宄。循環(huán)流化床鍋爐（CFB)的就是在煤質多變的現(xiàn)狀下得 到了快速的發(fā)展，CFB具有煤種適應性強，爐膛內溫度較低，NOx生成量少等優(yōu)點，并且可以 在爐內加入脫硫劑實現(xiàn)爐內脫硫，但是目前大容量高參數(shù)的CFB鍋爐還較少，600MW以上的 機組還是以煤粉爐為主。
[0009] 煤質在線分析技術即通過對煤質成份和特性的在線分析與診斷，實現(xiàn)煤種與鍋爐 燃燒的動態(tài)耦合，提高鍋爐運行的經濟性和安全性，實現(xiàn)根據(jù)煤質的變化情況，進行適當?shù)?燃燒調整。它不但能使鍋爐機組在最佳的工況下運行，有效地提高鍋爐機組效率，降低發(fā)電 煤耗，同時對于鍋爐低負荷的穩(wěn)燃、吹灰器的投運、煤粉細度的調整、磨煤機效率的提高和 實現(xiàn)優(yōu)化運行都具有積極的指導意義。目前主要的在線分析技術有：低能y射線反散射 法，高能y射線湮滅輻射法，雙能y射線穿透法，中子活化分析法，近紅外技術等。煤 質在線分析技術雖然能夠指導鍋爐的運行，但使鍋爐達到最優(yōu)化效果較難。
[0010] 另一種應對煤質多變問題的有效措施是通過配煤改善入爐煤質。這是因為我國劣 質煤的儲存量占煤總量的比例非常大，對于一些燒劣質煤的電廠，為了提高燃燒煤的性能 往往會在劣質煤中摻雜一些好煤。我國的動力配煤技術從上世紀80年代就開始發(fā)展，技術 上也較為成熟，但是由于電廠采用的煤質具有不穩(wěn)定性，如何根據(jù)鍋爐性能選擇合適的配 煤比例還有待發(fā)展。
[0011] 也有學者運用數(shù)值模擬軟件來研宄鍋爐的運行狀況，結果表明數(shù)值模擬的方法對 于指導鍋爐的優(yōu)化運行是一種很重要的措施，但是僅采用數(shù)值模擬的方法對于鍋爐的尾部 煙道受熱面參數(shù)未能得到較為清楚的描述，對運行人員來說各受熱面的工質參數(shù)、煙氣溫 度也均是重要的運行參數(shù)。
[0012] 綜上可見，煤質多變是我國火力發(fā)電行業(yè)面臨的一個普遍問題，如何能夠在煤質 多變的條件下來指導鍋爐運行能夠達到最優(yōu)化是亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0013] 本發(fā)明的目的就在于提供一種用于煤質多變情況下優(yōu)化鍋爐運行的方法，其是將 CFD模擬和鍋爐尾部煙道熱力校核計算相耦合的一種可以預測并指導鍋爐優(yōu)化運行的方 法。
[0014] 本發(fā)明的技術方案為：一種用于煤質多變情況下優(yōu)化鍋爐運行的方法，其步驟 為： 第一步：建立CFD模擬耦合尾部煙道熱力校核計算模型：其方法包括 (1) 、在對某燃煤鍋爐進行性能實驗的基礎上，得到該鍋爐在一定負荷下的燃燒某煤種 的關鍵性能參數(shù)； 所述關鍵性能參數(shù)包括：爐膛出口溫度、爐膛出口的NOx排放、鍋爐各受熱面