本發(fā)明涉及液氨直噴燃燒供料，具體為一種用于燃煤鍋爐液氨直噴燃燒供料系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、氨作為氫的良好載體，相比氫氣具有高含氫量和高體積能量密度，極易液化便于運輸和儲存，并且擁有很高的安全性，可以有效充當氫和能量的載體，被認為是更具潛力的清潔燃料。將氨作為化石燃料的替代品，等熱值代替部分化石燃料進入鍋爐進行摻燒，能夠有效降低碳排放。

2、目前從已完成燃煤機組大比例摻氨燃燒試驗中可知，在300mw燃煤機組實現(xiàn)摻氨比例10-35％連續(xù)可調(diào)，最大供氨氣量20t/h。后續(xù)在提升摻氨比例和摻氨量方面，現(xiàn)有摻氨燃燒技術(shù)存在一定制約；

3、一方面是在氨氣燃燒器自身結(jié)構(gòu)受限制，氨氣燃燒器主要缺點是結(jié)構(gòu)大，供氨量小，為滿足大容量供氨，氨燃燒器的體積也將大幅增大，從而造成無位置安裝或安裝數(shù)量少且無法達到目標供氨量；

4、另一方面，氨氣燃燒器供料系統(tǒng)需配置液氨蒸發(fā)器，大比例摻燒時不僅需配置多個液氨蒸發(fā)器，還需提供有效可靠的熱交換介質(zhì)，這大大增加了摻氨燃燒系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜性和投資成本，還給后期的設(shè)備維護帶了人力、物力的投入。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于燃煤鍋爐液氨直噴燃燒供料系統(tǒng)及控制方法，解決了無位置安裝或安裝數(shù)量少且無法達到目標供氨量，大比例摻燒時不僅需配置多個液氨蒸發(fā)器，還需提供有效可靠的熱交換介質(zhì)，這大大增加了摻氨燃燒系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜性和投資成本的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種用于燃煤鍋爐液氨直噴燃燒供料系統(tǒng)，包括燃煤鍋爐爐膛、液氨動力源控制快、液氨總閥門控制塊、一號液氨直噴燃燒器控制塊、一號液氨直噴燃燒器、一號火焰監(jiān)視裝置、二號液氨直噴燃燒器控制塊、二號液氨直噴燃燒器、二號火焰監(jiān)視裝置、三號液氨直噴燃燒器控制塊、三號液氨直噴燃燒器、三號火焰監(jiān)視裝置、四號液氨直噴燃燒器控制塊、四號液氨直噴燃燒器、四號火焰監(jiān)視裝置、二號煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)、一號煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)、一號測溫裝置、二號測溫裝置、助燃風(fēng)和吹掃介質(zhì)總控制塊、助燃風(fēng)總管路進口和吹掃介質(zhì)總管路進口，所述液氨動力源控制快與液氨總閥門控制塊設(shè)置于儲氨區(qū)，所述助燃風(fēng)總管路進口與吹掃介質(zhì)總管路進口均設(shè)置于助燃風(fēng)和吹掃介質(zhì)總控制塊中，所述液氨總閥門控制塊和助燃風(fēng)和吹掃介質(zhì)總控制塊的出口分別通過三通管與燃煤鍋爐爐膛、一號液氨直噴燃燒器控制塊、二號液氨直噴燃燒器控制塊、三號液氨直噴燃燒器控制塊、四號液氨直噴燃燒器控制塊的進口連通，所述一號液氨直噴燃燒器控制塊、二號液氨直噴燃燒器控制塊、三號液氨直噴燃燒器控制塊和四號液氨直噴燃燒器控制塊分別通過法蘭管路與一號液氨直噴燃燒器、二號液氨直噴燃燒器、三號液氨直噴燃燒器和四號液氨直噴燃燒器連接，所述一號液氨直噴燃燒器、二號液氨直噴燃燒器、三號液氨直噴燃燒器和四號液氨直噴燃燒器分別安裝于四號液氨直噴燃燒器的四個切角上，所述一號火焰監(jiān)視裝置、二號火焰監(jiān)視裝置、三號火焰監(jiān)視裝置和四號火焰監(jiān)視裝置分誒安裝于燃煤鍋爐爐膛的四個切角上，所述二號煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)與一號煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)分別安裝于燃煤鍋爐爐膛的前墻和后墻，所述一號測溫裝置與二號測溫裝置分別安裝于燃煤鍋爐爐膛的左墻和右墻。

3、優(yōu)選的，所述液氨動力源控制快包括液氨儲罐、液氨驅(qū)動泵和液氨馬達，所述液氨儲罐通過管道與液氨驅(qū)動泵連接，所述液氨驅(qū)動泵與液氨馬達設(shè)置為整體式。

4、優(yōu)選的，所述助燃風(fēng)和吹掃介質(zhì)總控制塊包括一次風(fēng)總氣動閥門、第一一次風(fēng)總管手動插板閥、第二一次風(fēng)總管手動插板閥、一次風(fēng)管孔板流量計、第一一次風(fēng)旁路手動插板閥、吹掃介質(zhì)總氣動閥門、第二一次風(fēng)旁路手動插板閥、吹掃介質(zhì)總管前端閘閥、總管孔板流量計和吹掃介質(zhì)總管截止閥，所述助燃風(fēng)總管路進口與吹掃介質(zhì)總管路進口進入助燃風(fēng)和吹掃介質(zhì)總控制塊，所述第二一次風(fēng)總管手動插板閥安裝于一次風(fēng)管孔板流量計的前端，所述第一一次風(fēng)旁路手動插板閥設(shè)置于一次風(fēng)管孔板流量計上，所述第一一次風(fēng)總管手動插板閥安裝于一次風(fēng)總氣動閥門的前側(cè)，所述吹掃介質(zhì)總氣動閥門設(shè)置于一次風(fēng)總氣動閥門上，所述吹掃介質(zhì)總管前端閘閥、總管孔板流量計、吹掃介質(zhì)總管截止閥和第二一次風(fēng)旁路手動插板閥依次設(shè)置與吹掃介質(zhì)總管路進口的后側(cè)。

5、優(yōu)選的，所述一號液氨直噴燃燒器控制塊包括一次風(fēng)風(fēng)管道、吹掃介質(zhì)進口管、液氨控制塊、液氨壓力表、液氨溫度傳感器、液氨壓力傳感器、液氨進口球閥、液氨進口耐腐軟管、吹掃介質(zhì)壓力表、吹掃介質(zhì)壓力傳感器、吹掃介質(zhì)控制塊、一次風(fēng)耐溫軟管、一次風(fēng)溫度傳感器、一次風(fēng)壓力表、一次風(fēng)壓力傳感器和一次風(fēng)控制塊。

6、優(yōu)選的，所述液氨控制塊包括液氨管路阻火器、第一電動球閥、液氨電動調(diào)節(jié)閥、第二電動球閥、流量計旁路手動球閥、液氨支路手動球閥、質(zhì)量計后端手動球閥、質(zhì)量流量計、流量計前端手動球閥和液氨燃料進口管，所述液氨支路手動球閥、流量計前端手動球閥、質(zhì)量流量計、質(zhì)量計后端手動球閥、第二電動球閥、液氨電動調(diào)節(jié)閥、第一電動球閥、液氨管路阻火器、液氨壓力傳感器、液氨進口球閥和液氨進口耐腐軟管分別設(shè)置于液氨燃料進口管上，所述流量計旁路手動球閥設(shè)置于質(zhì)量流量計上。

7、優(yōu)選的，所述一次風(fēng)控制塊包括一次風(fēng)門電動調(diào)節(jié)閥、一次風(fēng)門調(diào)節(jié)閥后端插板閥、一次風(fēng)門調(diào)節(jié)閥旁路插板閥、一次風(fēng)門調(diào)節(jié)閥后端插板閥、一次風(fēng)質(zhì)量流量計、一次風(fēng)門支路插板閥和一次風(fēng)風(fēng)管道，所述一次風(fēng)門支路插板閥、一次風(fēng)質(zhì)量流量計、一次風(fēng)門調(diào)節(jié)閥后端插板閥、一次風(fēng)門電動調(diào)節(jié)閥、一次風(fēng)門調(diào)節(jié)閥后端插板閥設(shè)置于一次風(fēng)風(fēng)管道上，所述一次風(fēng)風(fēng)管道設(shè)置有一次風(fēng)壓力傳感器、一次風(fēng)壓力表、一次風(fēng)溫度傳感器、一次風(fēng)耐溫軟管，所述一次風(fēng)門電動調(diào)節(jié)閥與一次風(fēng)門調(diào)節(jié)閥旁路插板閥連接。

8、優(yōu)選的，所述吹掃介質(zhì)控制塊包括吹掃介質(zhì)前端截止閥、吹掃介質(zhì)前端閘閥、吹掃介質(zhì)電動調(diào)節(jié)閥、吹掃介質(zhì)后端止回閥和吹掃介質(zhì)進口管，所述吹掃介質(zhì)前端截止閥、吹掃介質(zhì)前端閘閥、吹掃介質(zhì)電動調(diào)節(jié)閥、吹掃介質(zhì)后端止回閥、吹掃介質(zhì)壓力表、吹掃介質(zhì)壓力傳感器設(shè)置于吹掃介質(zhì)進口管上，所述吹掃介質(zhì)控制塊通過三通接口與液氨管路阻火器的后側(cè)連接。

9、優(yōu)選的，所述四號液氨直噴燃燒器包括主燃燒區(qū)、再燃區(qū)、燃盡區(qū)、液氨直噴燃燒器、在線煙氣分析系統(tǒng)、在線測溫系統(tǒng)、火焰監(jiān)視系統(tǒng)、氨氣泄漏報警系統(tǒng)，所述液氨直噴燃燒器安裝于燃煤鍋爐爐膛爐膛主燃燒區(qū)爐墻上，且置于煤粉燃燒器的同角度平行位置，所述火焰監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)于液氨直噴燃燒器附近爐墻上，所述在線煙氣分析系統(tǒng)設(shè)置于燃煤鍋爐爐膛出口，在線測溫系統(tǒng)設(shè)置于再燃區(qū)爐墻上，氨氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)置于鍋爐爐膛外側(cè)。

10、優(yōu)選的，所述液氨直噴燃燒供料系統(tǒng)包括燃煤鍋爐dcs系統(tǒng)、液氨直噴供料控制系統(tǒng)、在線煙氣監(jiān)測模塊、氨氣泄漏報警模塊、在線測溫模塊、火焰監(jiān)視模塊和一號、二號、三號、四號燃燒器燃料控制模塊，所述液氨直噴燃燒供料系統(tǒng)設(shè)置于控制室內(nèi)，所述在線煙氣監(jiān)測模塊、氨氣泄漏報警模塊、在線測溫模塊、火焰監(jiān)視模塊和一號、二號、三號、四號燃燒器燃料控制模塊與液氨直噴供料控制系統(tǒng)通過電纜連接，所述液氨直噴供料控制系統(tǒng)和燃煤鍋爐dcs系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)交換通訊接口，用于給系統(tǒng)供電和實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)動控制；

11、系統(tǒng)保持當前位置，當系統(tǒng)輸入摻氨量指令，指令傳輸至燃煤鍋爐dcs系統(tǒng)請求任務(wù)，燃煤鍋爐dcs系統(tǒng)接收指令，并把指令傳輸至液氨直噴供料控制系統(tǒng)，接收指令，燃料驅(qū)動源控制模塊、總閥控制模塊，一號、二號、三號、四號燃燒器閥控模塊，測溫、煙氣分析、火焰監(jiān)視、報警系統(tǒng)控制模塊進行檢測和監(jiān)控接收指令，系統(tǒng)對燃料驅(qū)動源控制模塊、總閥控制模塊，一號、二號、三號、四號燃燒器閥控模塊，測溫、煙氣分析、火焰監(jiān)視、報警系統(tǒng)控制模塊進行檢測和監(jiān)控，如不能滿足啟動條件，則停止工作，檢查系統(tǒng)消除故障后再次循環(huán)，系統(tǒng)滿足要，啟動燃料驅(qū)動源控制模塊、總閥控制模塊測溫、煙氣分析、火焰監(jiān)視、報警系統(tǒng)控制模塊，依次啟動按一號、二號、三號、四號燃燒器閥控模塊，液氨直噴爐膛供料系統(tǒng)工，當系統(tǒng)發(fā)出停止指令，或手動停止信號，系統(tǒng)接收并停止工作指令，當系統(tǒng)接收、故障信號、氨燃燒檢漏儀報警、異常信號、手動停止信號時，系統(tǒng)報警，系統(tǒng)發(fā)出信號，系統(tǒng)停止工作并復(fù)。

12、本發(fā)明還公開了一種用于燃煤鍋爐液氨直噴燃燒供料控制方法，具體包括以下步驟：

13、步驟一、依次開啟液氨主管路上的手動球閥，使閥門處于開啟狀態(tài)，依次打開一號角液氨控制塊23的第一電動球閥232、第二電動球閥234，打開液氨總氣動閥門，依次打開三號角液氨控制塊第一電動球閥、第二電動球閥，依次打開二號角液氨控制塊第一電動球閥、第二電動球閥，依次打開四號角液氨控制塊第一電動球閥、第二電動球閥，依次調(diào)節(jié)一號角、三號角、二號角和四號角液氨電動調(diào)節(jié)閥門，其開度調(diào)節(jié)至5％，依次調(diào)節(jié)對應(yīng)角一次風(fēng)控制塊中的一次風(fēng)門電動調(diào)節(jié)閥進行配風(fēng)，維持60mi；

14、步驟二、啟動液氨區(qū)液氨泵，依次調(diào)節(jié)一號角、三號角、二號角和四號角液氨電動調(diào)節(jié)閥門開度，使其流量維持在總開度的15％，依次調(diào)節(jié)對應(yīng)角一次風(fēng)控制塊中的一次風(fēng)門電動調(diào)節(jié)閥進行配風(fēng)，依次觀察一號角、三號角、二號角和四號角的壓力和流量，保持壓力穩(wěn)定，各角的流量保持在總流量的15％，維持30分鐘，依次調(diào)節(jié)一號角、三號角、二號角和四號角液氨電動調(diào)節(jié)閥門，把其開度調(diào)節(jié)從15％→25％→40％→50％→60％→80％，同時依次調(diào)節(jié)對應(yīng)角一次風(fēng)控制塊中的一次風(fēng)門電動調(diào)節(jié)閥進行配風(fēng)，每級流量維持30分鐘，觀察記錄爐膛溫度、nox、氧量、氨逃逸值的情況；

15、步驟三、液氨直噴燃燒器燃燒工作結(jié)束后，關(guān)閉液氨區(qū)液氨泵，關(guān)閉液氨儲罐至液氨泵管路上的手動閥門，維持管道氣動球閥處于開啟狀態(tài)，直至液氨泵出口流量計流量顯示為，依次調(diào)節(jié)一號角、三號角、二號角和四號角液氨電動調(diào)節(jié)閥門，把其開度調(diào)節(jié)逐級降低，從80％→60％→50％→40％→30％→20％，同時依次調(diào)節(jié)對應(yīng)角一次風(fēng)控制塊中的一次風(fēng)門電動調(diào)節(jié)閥進行配風(fēng)，每級流量維持10分，依次關(guān)閉工作前管路上開啟的手動球閥，把閥門恢復(fù)至原始關(guān)閉狀態(tài)。

16、有益效果

17、本發(fā)明提供了一種用于燃煤鍋爐液氨直噴燃燒供料系統(tǒng)及控制方法。與現(xiàn)有的技術(shù)相比具備以下有益效果：

18、(1)本發(fā)明通過液氨直噴燃燒器及其系統(tǒng)涉及的閥門組件和管道體積小，占據(jù)安裝空間小，同等空間位置下其供氨量增加數(shù)倍，液氨直噴燃燒器及其系統(tǒng)無需配置液氨蒸發(fā)器和熱交換介質(zhì)，該系統(tǒng)不僅降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和投資成本，同時降低了系統(tǒng)后期維護和維修成本。

19、(2)本發(fā)明通過可根據(jù)鍋爐機組摻氨的實際需要，靈活選擇自動摻氨、半自動摻氨及手動摻氨三種方式，便于系統(tǒng)靈活調(diào)控，提高系統(tǒng)的柔性和效率，設(shè)有煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)和在線測溫系統(tǒng)，通過鍋爐dcs控制系統(tǒng)、液氨供料閉環(huán)反饋控制器與及煤粉控制器聯(lián)動控制與pid控制算法，根據(jù)實時監(jiān)測nox值和爐溫，可自動調(diào)節(jié)液氨摻燒量和煤粉量，控制氨煤共混燃料的風(fēng)量、煤量和氨量，可實現(xiàn)爐膛溫度和nox值實時可控和可調(diào)，保證摻氨燃料高效燃燒和清潔排。

20、(3)本發(fā)明通過燃料及助燃介質(zhì)自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)液氨燃料及助燃介質(zhì)多級自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為5-100％，適應(yīng)性強，設(shè)有在線氨泄漏監(jiān)控系統(tǒng)、火焰監(jiān)視系統(tǒng)及氨壓力傳感器，通過檢測和監(jiān)控氨氣濃度，監(jiān)測氨燃料燃燒火焰及液氨系統(tǒng)壓力，實現(xiàn)實時監(jiān)控與報警，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，可實現(xiàn)燃煤機組大容量供氨和大機組大比例摻燒清潔燃料的需要，同時可實現(xiàn)燃煤機組的能源轉(zhuǎn)型和化石燃料的替代，有效地降低碳排放，助力雙碳政策的實施。