CN101780364A - 一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，包括一种计算循环流化床锅炉原始排放浓度的过程，还包括一种计算循环流化床锅炉中6％O₂下的干烟气量的过程，还包括一种计算循环流化床锅炉中自脱硫效率的计算，还包括一种计算循环流化床锅炉中脱硫效率的过程，还包括一种循环流化床锅炉脱硫系统是否投运的在线监视过程。本发明属于电力领域，涉及一种脱硫技术。本发明和已有技术相比，其效果是显著的。通过本发明的计算方法，可以更加精确地在线计算循环流化床锅炉中SO₂的脱硫效率，通过对循环流化床锅炉中SO₂的脱硫效率的监视，可以进一步的降低SO₂排放，减轻了对大气的污染。

Description

一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法

技术领域

本发明属于电力领域，涉及一种脱硫技术，具体来说，涉及一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法。

背景技术

目前，还没有相关的标准和方法对循环流化床(CFB)锅炉的脱硫电量进行考核计算。脱硫电量考核需要在线采集机组的实际SO₂排放浓度和在线计算机组的脱硫效率。由于CFB锅炉炉内脱硫的特点，需要确定如何计算CFB锅炉的脱硫效率，同时需要辅助判断脱硫效率的准确性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，所述的这种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法要解决现有技术中没有相关的标准和方法对循环流化床锅炉的脱硫效率进行在线计算的技术问题。

本发明提供了一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，包括一个计算循环流化床锅炉原始排放浓度的过程，还包括一个计算循环流化床锅炉中6％O₂下的干烟气量的过程，还包括一个计算循环流化床锅炉中自脱硫效率的过程和方法，还包括一个计算循环流化床锅炉中脱硫效率的计算，还包括一种循环流化床锅炉脱硫系统是否投运的在线监视过程。

进一步的，在一个计算循环流化床锅炉原始排放浓度的过程中，循环流化床锅炉原始排放浓度X⁰ _SO2，in的计算公式为：

$X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{in}}=X_{\mathrm{SO}2}^0=\frac{\frac{S_{\mathrm{ar}}}{100}\×\frac{22.4}{32}}{V_{\mathrm{gy},\mathrm{DS}}}\×{10}^6=\frac{7000\×S_{\mathrm{ar}}}{V_{\mathrm{gy},\mathrm{DS}}}$

其中，X_SO2，in——CFB锅炉进口排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm；

      X⁰ _SO2——理论的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm；

      S_ar——燃料收到基硫含量，％；

      V_gy，DS——6％O₂下的干烟气量，Nm³/kg燃料。

进一步的，在一个计算循环流化床锅炉中6％O₂下的干烟气量的过程中，先计算理论空气量，理论空气量计算公式为：

V_air0＝0.089(C_ar+0.375S_ar)+0.265H_ar-0.0333O_ar

式中：V_air0——燃料理论空气量，m³/kg燃料；

      C_ar———燃料收到基碳含量，％；

      H_ar——燃料收到基氢含量，％；

      O_ar——燃料收到基氧含量，％。

然后再计算理论干烟量，理论干烟量计算公式为：

$V_{\mathrm{yan}0}=1.866\frac{C_{\mathrm{ar}}+0.375S_{\mathrm{ar}}}{100}+0.79\×V_{\mathrm{air}0}+0.8\frac{N_{\mathrm{ar}}}{100}$

式中：V_yan0——燃料理论干烟量，m³/kg燃料；

      N_ar——燃料收到基氮含量，％；

则实际干烟量计算公式为：

V_yan＝V_yan0+(α_py-1)×V_air0

式中：V_yan——实际干烟量，m³/kg；

      α_py——过量空气系数，-。

过量空气系数计算公式为：

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{py}}=\frac{21}{21-O_{2\_\mathrm{AHOut}}}$

式中：O_{2_AHOut}——氧量，％。

进一步的，在一个计算循环流化床锅炉中自脱硫效率的过程中，如果确定了煤的自脱硫效率，则更准确的CFB锅炉进口排放浓度为：

$X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{in}}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{self}}{X}_{\mathrm{SO}2}^0/100$

其中，η_self——自脱硫效率，％。

自脱硫效率的计算方法为：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{self}}=100X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{out}}^0/X_{\mathrm{SO}2}^0$

式中：X⁰ _SO2，out——不投石灰石条件下的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm。

进一步的，在一个计算循环流化床锅炉中脱硫效率的过程中，循环流化床锅炉脱硫效率计算公式为：

η_SO2＝100X_SO2，out/X_SO2，in

式中：η_SO2——脱硫效率，％；

       X_SO2，out——投石灰石条件下的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm。

进一步的，在一个计算循环流化床锅炉中SO₂的浓度单位转换的过程中。

当实际测量的SO₂排放浓度单位为ppm时，折算到mg/Nm³公式为：

$m_{\mathrm{SO}2}=X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{in}}^0\×\frac{64}{22.4}=2.857X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{in}}^0$

则400mg/Nm³排放浓度(6％O₂，干烟气量)的上限要求为140ppm。

进一步的，为了监视循环流化床锅炉石灰石系统是否连续投运，采集循环流化床锅炉石灰石系统气化风机的电动机电流和石灰石仓的给料泵电流作为判别指标。

本发明和已有技术相比，其效果是显著的。通过本发明的计算方法，可以更加精确的计算循环流化床锅炉中SO₂的脱硫量，可以进一步的降低SO₂排放，减轻了对大气的污染。

附图说明

图1是典型的循环流化床锅炉石灰石系统图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。

1)原始排放浓度计算

由于CFB锅炉采用炉内脱硫，没有如煤粉炉脱硫设备的进口SO₂测点。由于CFB锅炉的低温燃烧特性，煤的自脱硫程度也大于煤粉炉。煤的自脱硫效率影响因素较多，CFB锅炉的自脱硫效率在10-40％甚至更多，目前没有可靠的计算公式和数据，一般针对具体燃烧煤种通过试验确定。

因此，建议将整个CFB锅炉机组作为脱硫设备，采用SO₂理论生成浓度作为CFB锅炉的进口排放浓度，这样计算的脱硫效率偏大。理论排放浓度X⁰ _SO2，in的计算公式为：

$X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{in}}=X_{\mathrm{SO}2}^0=\frac{\frac{S_{\mathrm{ar}}}{100}\×\frac{22.4}{32}}{V_{\mathrm{gy},\mathrm{DS}}}\×{10}^6=\frac{7000\×S_{\mathrm{ar}}}{V_{\mathrm{gy},\mathrm{DS}}}$

其中，X_SO2，in——CFB锅炉进口排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm；

      X⁰ _SO2——理论的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm；

      Sar——燃料收到基硫含量，％；

      V_gy，DS——6％O₂下的干烟气量，Nm³/kg燃料。

2)6％O₂下的干烟气量计算

理论空气量计算公式为：

V_air0＝0.089(C_ar+0.375S_ar)+0.265H_ar-0.0333O_ar

式中：V_air0——燃料理论空气量，m³/kg燃料；

      C_ar——燃料收到基碳含量，％；

      H_ar——燃料收到基氢含量，％；

      O_ar——燃料收到基氧含量，％。

理论干烟量计算公式为：

$V_{\mathrm{yan}0}=1.866\frac{C_{\mathrm{ar}}+0.375S_{\mathrm{ar}}}{100}+0.79\×V_{\mathrm{air}0}+0.8\frac{N_{\mathrm{ar}}}{100}$

式中：V_yan0——燃料理论干烟量，m³/kg燃料；

      N_ar——燃料收到基氮含量，％；

则实际干烟量计算公式为：

V_yan＝V_yan0+(α_py-1)×V_air0

式中：V_yan——实际干烟量，m³/kg；

      α_py——过量空气系数，-。

过量空气系数计算公式为：

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{py}}=\frac{21}{21-O_{2\_\mathrm{AHOut}}}$

式中：O_{2_AHOut}——氧量，％。

考虑用于CFB锅炉的效率计算，此处氧量取6％，则过量空气系数为1.4。

要计算6％O₂下的干烟气量，需要知道燃料的元素成分分析(燃料收到基碳、氢、氧、氮含量)，而电厂一般没有配备这样的分析仪器。因此，建议用简化公式计算。通过对贵州省燃烧的煤种分析，6％O₂条件下的干烟气量与燃料热值存在近似的线性关系：

V_gy，DS＝3.69×10^-4Q_net，ar

式中：Q_net，ar——实际燃料热值，kJ/kg。

3)自脱硫效率计算

如果确定了煤的自脱硫效率，则可以更加准确的确定CFB锅炉进口排放浓度为：

$X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{in}}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{self}}{X}_{\mathrm{SO}2}^0/100$

其中，η_self——自脱硫效率，％。

自脱硫效率的计算方法为：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{self}}=100X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{out}}^0/X_{\mathrm{SO}2}^0$

式中：X⁰ _SO2，out——不投石灰石条件下的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm。

自脱硫效率的测定方法为，在循环流化床锅炉石灰石系统不投运条件下，测定循环流化床锅炉排放的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，利用上式可计算出自脱硫效率。

4)CFB锅炉脱硫效率计算

CFB锅炉脱硫效率计算公式为：

η_SO2＝100X_SO2，out/X_SO2，in

式中：η_SO2——脱硫效率，％；

      X_SO2，out——投石灰石条件下的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm。

5)SO₂的浓度单位转换

当实际测量的SO₂排放浓度单位为ppm时，折算到mg/Nm³公式为：

$m_{\mathrm{SO}2}=X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{in}}^0\×\frac{64}{22.4}=2.857X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{in}}^0$

则400mg/Nm³排放浓度(6％O₂，干烟气量)的上限要求为140ppm。

6)循环流化床锅炉石灰石系统投运的监视

为了监视循环流化床锅炉石灰石系统是否连续投运，采集循环流化床锅炉石灰石系统气化风机的电动机电流和石灰石仓的给料泵电流，当电动机电流和给料泵电流小于一定的值，则可判别石灰石系统未投运。

Claims (7)

1.一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，其特征在于：包括一种计算循环流化床锅炉原始排放浓度的过程，还包括一种计算循环流化床锅炉中6％O₂下的干烟气量的过程，还包括一种计算循环流化床锅炉中自脱硫效率的过程和方法，还包括一种计算循环流化床锅炉中脱硫效率的计算，还包括一种循环流化床锅炉脱硫系统是否投运的在线监视过程。

2.如权利要求1所述的一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，其特征在于：在一种计算循环流化床锅炉原始排放浓度的过程中，将循环流化床锅炉作为一种脱硫系统，循环流化床锅炉原始排放浓度

的计算公式为：

$X_{\mathrm{SO}2,m}=X_{\mathrm{SO}2}^0=\frac{\frac{S_{\mathrm{ar}}}{100}\×\frac{22.4}{32}}{V_{\mathrm{gy},\mathrm{DS}}}\×{10}^6=\frac{7000\×S_{\mathrm{ar}}}{V_{\mathrm{gy},\mathrm{DS}}}$

其中，X_SO2，in——CFB锅炉进口排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm；

X⁰ _SO2——理论的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm；

S_ar——燃料收到基硫含量，％；

V_gy，DS——6％O₂下的干烟气量，Nm³/kg燃料。

3.如权利要求1所述的一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，其特征在于：在一种计算循环流化床锅炉中6％O₂下的干烟气量的过程中，先计算理论空气量，理论空气量计算公式为：

V_air0＝0.089(C_ar+0.375S_ar)+0.265 H_ar-0.0333O_ar

式中：V_air0——燃料理论空气量，m³/kg燃料；

V_ar——燃料收到基碳含量，％；

H_ar——燃料收到基氢含量，％；

O_ar——燃料收到基氧含量，％。

然后再计算理论干烟量，理论干烟量计算公式为：

$V_{\mathrm{yan}0}=1.866\frac{C_{\mathrm{ar}}+0.375S_{\mathrm{ar}}}{100}+0.79\×V_{\mathrm{air}0}+0.8\frac{N_{\mathrm{ar}}}{100}$

式中：V_yan0——燃料理论干烟量，m³/kg燃料；

N_ar——燃料收到基氮含量，％；

则实际干烟量计算公式为：

V_yan＝V_yan0+(α_py-1)×V_air0

式中：V_yan——实际干烟量，m³/kg；

α_py——过量空气系数，-。

过量空气系数计算公式为：

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{py}}=\frac{21}{21-O_{2\_\mathrm{AHOut}}}$

式中：O_{2_AHOut}——氧量，％。

4.如权利要求1所述的一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，其特征在于：在一种计算循环流化床锅炉中自脱硫效率的过程中，如果确定了煤的自脱硫效率，则更准确的CFB锅炉进口排放浓度为：

$X_{\mathrm{SO}2,m}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{self}}{X}_{\mathrm{SO}2}^0/100$

其中，η_self——自脱硫效率，％。

自脱硫效率的计算方法为：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{self}}=100X_{\mathrm{SO}2,\mathrm{out}}^0/X_{\mathrm{SO}2}^0$

式中：

——不投石灰石条件下的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm。

5.如权利要求1所述的一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，其特征在于：在一种计算循环流化床锅炉中脱硫效率的过程中，循环流化床锅炉脱硫效率计算公式为：

η_SO2＝100X_SO2，out/X_SO2，in

式中：η_SO2——脱硫效率，％；

X_SO2，out——投石灰石条件下的SO₂排放浓度(6％O₂干烟气)，ppm。

6.如权利要求1所述的一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，其特征在于：在一种计算循环流化床锅炉中SO₂的浓度单位转换的过程中，当实际测量的SO₂排放浓度单位为ppm时，折算到mg/Nm³公式为：

$m_{\mathrm{SO}2}=X_{\mathrm{SO}2,m}^0\×\frac{64}{22.4}=2.857X_{\mathrm{SO}2,m}^0$

则400mg/Nm³排放浓度(6％O₂，干烟气量)的上限要求为140ppm。

7.如权利要求1所述的一种循环流化床锅炉脱硫效率的在线计算方法，其特征在于：在线计算循环流化床锅炉脱硫效率的过程中，采集循环流化床锅炉石灰石气化风机的电动机电流和石灰石仓的给料泵电流，以监视循环流化床锅炉石灰石系统是否连续投运。

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