專利名稱：用于在發(fā)電站中監(jiān)測(cè)燃料燃燒的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)在發(fā)電站的燃燒室中燃料燃燒的設(shè)備和方法，其中，測(cè)量燃燒室中物質(zhì)的實(shí)際濃度分布。
背景技術(shù)：
在發(fā)電站中基本的目標(biāo)是，盡可能大面積地監(jiān)測(cè)在發(fā)電站的燃燒室內(nèi)，例如在 IOX 10米的正方形基面的鍋爐中發(fā)生的燃燒，以能夠由此推導(dǎo)出為優(yōu)化燃燒過程所需的參數(shù)。因此，作為方法已知吸收光譜法。作為替代的測(cè)量技術(shù)已知聲波測(cè)溫技術(shù)。通過吸收光譜或聲波測(cè)溫技術(shù)只能夠測(cè)量鍋爐室或燃燒室中譜線的平均值。為了從發(fā)電站燃燒室的不同部位處所測(cè)量的平均值中算出在燃燒室一個(gè)平面內(nèi)的溫度分布和濃度分布，已知CAT測(cè)量技術(shù)(計(jì)算機(jī)輔助斷層攝影)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，能夠在發(fā)電站中更大程度地監(jiān)測(cè)燃燒，以由此為優(yōu)化燃燒過程奠定基礎(chǔ)。按本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過一種按權(quán)利要求1所述的方法和一種按權(quán)利要求8所述的設(shè)備解決。有利的擴(kuò)展方案記載在各從屬權(quán)利要求中。按本發(fā)明用于監(jiān)測(cè)在發(fā)電站的燃燒室中燃料燃燒的方法包括以下步驟測(cè)量在燃燒室內(nèi)物質(zhì)的實(shí)際濃度分布，通過考慮燃燒的化學(xué)計(jì)量比來分析實(shí)際的濃度分布并且根據(jù)所進(jìn)行的分析推斷燃料成分。按本發(fā)明用于監(jiān)測(cè)在發(fā)電站的燃燒室內(nèi)燃料燃燒的設(shè)備相應(yīng)地包括用于測(cè)量燃燒室中物質(zhì)實(shí)際的濃度分布的裝置、用于考慮燃燒的化學(xué)計(jì)量比來分析實(shí)際濃度分布的裝置和用于根據(jù)所進(jìn)行的分析推斷燃料成分的裝置。換言之，本發(fā)明的基本思想是，可以借助至少一種物質(zhì)，例如燃燒廢氣的一種氣體成分的濃度測(cè)量確定燃料定量特性?？梢钥紤]燃燒的化學(xué)計(jì)量比來確定，受測(cè)物質(zhì)中一種確定的成分是否以根據(jù)燃燒的化學(xué)計(jì)量比所獲得的量出現(xiàn)。因此，可以尤其有利地根據(jù)優(yōu)選為物質(zhì)CO2 (二氧化碳)、CO (—氧化碳)、O2 (氧氣)、H20(水)和/或隊(duì)(氮?dú)?所測(cè)量的多個(gè)濃度值定量地確定燃料，例如尤其是煤的成分。在此優(yōu)選如下這樣應(yīng)用燃燒的化學(xué)計(jì)量比CHaSbOcNd + β 2θ + Β(\ + Ε\θι + 3.76^2 + wHiO) = {{-x-m)C02 + xC + mCO+ 1 + f + B(l + E)w HiO + bSOl+ BE + x + ^- Oi+ 3.765(1+ ￡) +苦 Ni其中，假設(shè)過?？諝猞?= 1+E，并且根據(jù)所測(cè)的濃度算出參數(shù)a、b和c，而優(yōu)選為了簡(jiǎn)化假設(shè)d = 0。在本發(fā)明的技術(shù)解決方案的第一種有利的擴(kuò)展方案中，在分析時(shí)形成在所測(cè)的二維濃度分布中的至少一個(gè)維度上的平均值。在按本發(fā)明的技術(shù)解決方案的第二種有利的擴(kuò)展方案中，當(dāng)測(cè)量時(shí)在燃燒室的兩個(gè)平面中各測(cè)得一個(gè)濃度分布并且在這兩個(gè)測(cè)量之間為提高測(cè)量的可靠程度進(jìn)行可靠性控制。此外，在按本發(fā)明的技術(shù)解決方案的第三種擴(kuò)展方案中，在分析時(shí)還考慮測(cè)得的實(shí)際溫度分布?？梢砸赃@種方式保障和簡(jiǎn)化按本發(fā)明的分析。在按本發(fā)明的技術(shù)解決方案的第四種擴(kuò)展方案中，為了創(chuàng)造一種通過計(jì)算機(jī)技術(shù)特別簡(jiǎn)單地實(shí)施的方法，在推斷所燃燒的燃料成分時(shí)，將用樣本燃料算出的濃度分布及其燃燒的化學(xué)計(jì)量比與測(cè)得的實(shí)際濃度分布進(jìn)行比較。在按本發(fā)明的技術(shù)解決方案的第五種擴(kuò)展方案中，在推斷所燃燒的燃料的成分時(shí)與樣本燃料的至少一種存儲(chǔ)的特征濃度分布比較?？梢砸赃@種方式和方法通過計(jì)算機(jī)技術(shù)特別快地進(jìn)行。在按本發(fā)明的技術(shù)解決方案的第六種擴(kuò)展方案中，在測(cè)量的同時(shí)進(jìn)行燃料成分的推斷。因此，總的來說，能夠以簡(jiǎn)單的方式雖然只實(shí)現(xiàn)燃料定量成分近似的識(shí)別，但為此可以以廉價(jià)、簡(jiǎn)單并且同時(shí)以過程可靠的方式實(shí)現(xiàn)燃料定量成分最新近的識(shí)別。在本發(fā)明上述定義中，“物質(zhì)”一般理解為燃燒的各種產(chǎn)物，尤其是作為廢氣成分的氣體形式的燃燒產(chǎn)物。此外，概念“燃料”理解為在發(fā)電站中得到燃燒的各種材料。對(duì)于當(dāng)前特別相關(guān)的煤電站，這些材料是指不同種類的煤或不同的煤。按本發(fā)明的方法的所述有利擴(kuò)展方案優(yōu)選通過相應(yīng)適配的裝置，也通過本發(fā)明的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。


下列根據(jù)示意性的附圖進(jìn)一步闡述按本發(fā)明技術(shù)解決方案的一個(gè)實(shí)施例。在附圖中圖1是按本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例；圖2是按本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出未進(jìn)一步說明的煤電站的燃燒室10，當(dāng)煤電站運(yùn)行時(shí)煤火在該燃燒室10中燃燒。在該實(shí)施例中，在該燃燒室10中具有煤燃料及附屬燃?xì)?、多個(gè)火焰11以及廢氣。在燃燒室10中設(shè)置有兩個(gè)測(cè)量平面12和14，在這兩個(gè)測(cè)量平面12和14的邊緣處分別具有相互間隔的測(cè)量?jī)x器16。每?jī)蓚€(gè)測(cè)量?jī)x器16能夠?qū)崿F(xiàn)在所屬的測(cè)量平面12或 14中線性地測(cè)量，其中，借助測(cè)量?jī)x器16和所屬的分析裝置18例如可以測(cè)量物質(zhì)O2 (氧氣)和CO (—氧化碳)的濃度。此外，通過測(cè)量?jī)x器16和分析裝置18測(cè)得所屬測(cè)量平面12或14內(nèi)的溫度分布。 在此這種測(cè)量基于測(cè)量技術(shù)和CAT計(jì)算的組合。分析裝置18通過數(shù)據(jù)總線20與優(yōu)化裝置22、操作裝置M和控制裝置或控制技術(shù) 26在操作上耦連。通過操作裝置M可以這樣利用由分析裝置18測(cè)得在平面12和14內(nèi)的實(shí)際濃度分布以及溫度分布，使得優(yōu)化裝置22能夠由此推斷燃燒室10中當(dāng)前燃燒燃料的定量成分，此處是定量的煤成分。測(cè)得燃料定量的成分，例如以便尤其在減少NOx (氮氧化物)排放量方面優(yōu)化在燃燒室10中正在燃燒的火焰11。為確定燃料定量的成分，優(yōu)化裝置22應(yīng)用或考慮如上述公式所反映的那樣一般的燃燒的化學(xué)計(jì)量比或化學(xué)計(jì)量關(guān)系。為此首先沿一個(gè)尤其是在一個(gè)平面內(nèi)的維度平均實(shí)際測(cè)得的濃度和溫度分布，再相互檢驗(yàn)其可靠性。相關(guān)方法在圖2中闡明。該方法包括在平面12內(nèi)測(cè)量物質(zhì)隊(duì)、SO2, CO2, O2和CO 的濃度分布和溫度分布的步驟28。在步驟30中，同時(shí)測(cè)量平面14內(nèi)物質(zhì)N2、S02、C02、A和 CO的濃度分布和溫度分布。未測(cè)量的其它濃度在此可以由燃燒的化學(xué)計(jì)量比方程式或其它部位處的測(cè)量確定。在步驟28和30中，在此也可以對(duì)燃燒室10的兩個(gè)平面12和14內(nèi)測(cè)得的濃度分布進(jìn)行可靠性控制以及通過分別在二個(gè)維度上所測(cè)量的濃度形成平均值。在步驟32中，如上述，考慮到燃燒的化學(xué)計(jì)量比這樣分析在平面12和14中的濃度分布以及溫度分布，使得在步驟34中可以推斷燃燒室10中燃料定量的成分。然后，根據(jù)這種推斷結(jié)果在步驟34中例如通過改變空氣分層和/或逐段地改變空氣過剩來優(yōu)化燃燒。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測(cè)在發(fā)電站的燃燒室(10)中燃料燃燒的方法，該方法包括步驟-測(cè)量(觀、30)在所述燃燒室(10)中物質(zhì)的實(shí)際濃度分布，-通過考慮所述燃燒的化學(xué)計(jì)量比來分析實(shí)際濃度分布以及-根據(jù)所進(jìn)行的分析(3 推斷(34)所述燃料的成分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分析(32)時(shí)，形成在測(cè)得的二維濃度分布的至少一個(gè)維度上的平均值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述測(cè)量(觀、30)時(shí)，在所述燃燒室的兩個(gè)平面內(nèi)各測(cè)得一個(gè)濃度分布并且在這兩個(gè)測(cè)量之間進(jìn)行可靠性控制。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在所述分析(3 時(shí)還考慮所測(cè)量的實(shí)際溫度分布。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在推斷(34)所述燃料的成分時(shí)，比較用樣本燃料測(cè)得的濃度分布及其燃燒的化學(xué)計(jì)量比與所測(cè)量的實(shí)際濃度分布。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在推斷(34)所述燃料的成分時(shí)，與至少一個(gè)存儲(chǔ)的樣本燃料特征濃度分布比較。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，與所述測(cè)量(觀、30)同時(shí)進(jìn)行所述燃料成分的推斷(34)。
8.一種用于監(jiān)測(cè)在發(fā)電站的燃燒室(10)中燃料燃燒的設(shè)備，該設(shè)備包括-用于測(cè)量燃料室(10)中物質(zhì)的實(shí)際濃度分布的裝置(16)，-用于通過考慮所述燃燒的化學(xué)計(jì)量比來分析所述實(shí)際的濃度分布的裝置以及-用于根據(jù)所進(jìn)行的分析推斷所述燃料成分的裝置02)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)在發(fā)電站的燃燒室(10)中燃料燃燒的方法和設(shè)備，據(jù)此，測(cè)量在所屬燃燒室(10)中物質(zhì)的實(shí)際濃度分布，考慮所述燃燒的化學(xué)計(jì)量比分析實(shí)際濃度分布以及根據(jù)所進(jìn)行的分析(32)推斷(34)出所述燃料的成分。
文檔編號(hào)F23D1/00GK102272522SQ200980154259
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者伯恩哈德.米爾貝克, 雷納.斯佩 申請(qǐng)人:西門子公司