CN101865867B - 一种实时计算煤质元素和工业成分的方法 - Google Patents

Abstract

一种实时计算煤质元素和工业成分的方法，利用已有的计算结果和采集到的实时数据得到锅炉总吸热量，再利用实时给煤量计算得到实时的入炉煤热值。利用设计煤的元素和工业成分数据，实时计算实际入炉煤的元素成分、水分和灰分。利用该方法得到的煤质参数还可以用于火电机组实时的锅炉效率计算和煤耗计算。

Description

一种实时计算煤质元素和工业成分的方法

技术领域

本发明属于电力行业，具体涉及实时计算煤质元素和工业成分的方法。煤质元素成分实时计算涉及煤中碳、氢、氧、氮、硫的含量，煤的工业成分实时计算涉及入炉煤的热值、水分和灰分含量计算。主要用于机组煤耗、锅炉效率和煤质参数(元素和工业成分)的实时计算。

背景技术

煤耗计算涉及锅炉效率、汽机热耗、管道效率和厂用电率的实时计算，其中锅炉效率的计算需要实时得到入炉煤的煤质参数(元素和工业成分)。目前，煤耗计算的入炉煤的煤质参数主要有以下几种方法：

1)直接采用固定煤质参数，如设计煤质参数；

2)电厂定期输入化验的工业成分数据；

3)采用测量仪器对入炉煤进行工业成分数据直接测量；

4)安装必要的测量仪器，通过软测量计算得到煤质成分数据。

这些方法在精度、实时性、煤的元素和工业成分数据的完整性上都存在一定的问题，对锅炉效率的实时计算和准确性都有一定的影响，如何实时计算煤质元素和工业成分是目前实时计算锅炉效率的技术难点。

发明内容

本发明的目的在于利用已有的实时计算结果，实现实时煤质元素和工业成分的计算，避免人为的输入干扰，保证数据的客观性和可靠性，并实时反映入炉煤煤质的实际状况的实时计算煤质元素和工业成分的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，利用已有的在线性能系统实时计算得到的机组实时发电标煤耗和锅炉效率、采集的发电机实时功率，从而得到锅炉的总吸热量：

锅炉总吸热量为：

$Q_{\mathrm{gl}}=100\frac{b_e\×W\×Q_{\mathrm{dw},\mathrm{bm}}}{{\mathrm{\η}}_b}---\left(7\right)$

式中：Q_gl——锅炉实时总吸热量，MJ/h；

b_e——机组实时计算的发电标煤耗，g/kWh；

W——发电机实时功率，MW；

Q_dw，bm——标煤低位热值，29.308MJ/kg；

η_b——实时计算的锅炉效率，％；

利用采集的实时给煤量，计算得到煤实时进入锅炉后的入炉煤热值为：

$Q_r=\frac{Q_{\mathrm{gl}}}{B}---\left(8\right)$

式中：Q_r——入炉煤热值，kJ/kg；

B——实时给煤量，t/h；

2)利用计算得到的入炉煤热值和设计煤的元素成分，得到入炉煤元素成分、水分、灰分：

入炉煤元素成分按入炉煤热值和设计煤的元素成分的比例折算，计算方法为：

$X_{i,\mathrm{ar}}=k_1{X}_{i,\mathrm{ar}}^0---\left(9\right)$

式中：X_i，ar——入炉煤元素成分即碳C_ar、氢H_ar、氧O_ar、氮N_ar、硫S_ar的百分含量；

X_0i，ar——设计煤的元素成分即碳C⁰ _ar、氢H⁰ _ar、氧O⁰ _ar、氮N⁰ _ar、硫S⁰ _ar的百分含量；

入炉煤元素成分修正系数k₁：

$k_1=Q_r/Q_{\mathrm{dw}}^0---\left(10\right)$

式中：k₁——入炉煤元素成分修正系数，-；

Q⁰ _dw——设计煤热值，kJ/kg；

入炉煤水分、灰分计算值为：

$Y_{i,\mathrm{ar}}=k_2{Y}_{i,\mathrm{ar}}^0---\left(11\right)$

式中：Y_i，ar——入炉煤水分、灰分(水分W_ar、灰分A_ar)，％；

Y⁰ _i，ar——设计煤水分、灰分(水分W⁰ _ar、灰分A⁰ _ar)，％；入炉煤水分、灰分修正系数k₂：

$k_2=(100-C_{\mathrm{ar}}-H_{\mathrm{ar}}-O_{\mathrm{ar}}-N_{\mathrm{ar}}-S_{\mathrm{ar}})/(W_{\mathrm{ar}}^0+A_{\mathrm{ar}}^0)---\left(12\right)$

式中：k₂——入炉煤水分、灰分修正系数，-。

利用已有的计算结果和采集到的实时数据得到锅炉总吸热量，再利用实时给煤量计算得到实时的入炉煤热值。由于机组运行的变化，采集到的实时数据和已有计算数据也会发生相应的波动，因此在计算实时的入炉煤热值时，所用的数据可以取一定时间段内的平均值。利用设计煤的元素和工业成分数据，实时计算实际入炉煤的元素成分、水分和灰分，避免了人为的输入煤质数据和不能及时反映煤质的变化问题。

具体实施方式

1)首先，利用已有的在线性能系统实时计算得到的机组实时发电标煤耗和锅炉效率、采集的发电机实时功率，从而得到锅炉的总吸热量：

锅炉总吸热量为：

$Q_{\mathrm{gl}}=100\frac{b_e\×W\×Q_{\mathrm{dw},\mathrm{bm}}}{{\mathrm{\η}}_b}---\left(13\right)$

式中：Q_gl——锅炉实时总吸热量，MJ/h；

b_e——机组实时计算的发电标煤耗，g/kWh；

W——发电机实时功率，MW；

Q_dw，bm——标煤低位热值，29.308MJ/kg；

η_b——实时计算的锅炉效率，％。

利用采集的实时给煤量，计算得到煤实时进入锅炉后的入炉煤热值为：

$Q_r=\frac{Q_{\mathrm{gl}}}{B}---\left(14\right)$

式中：Q_r——入炉煤热值，kJ/kg；

B——实时给煤量，t/h；

2)利用计算得到的入炉煤热值和设计煤的元素成分，得到入炉煤元素成分、水分、灰分：

入炉煤元素成分按入炉煤热值和设计煤的元素成分的比例折算，计算方法为：

$X_{i,\mathrm{ar}}=k_1{X}_{i,\mathrm{ar}}^0---\left(15\right)$

式中：X_i，ar——入炉煤元素成分即碳C_ar、氢H_ar、氧O_ar、氮N_ar、硫S_ar的百分含量；

X⁰ _i，ar——设计煤的元素成分即碳C⁰ _ar、氢H⁰ _ar、氧O⁰ _ar、氮N⁰ _ar、硫S⁰ _ar的百分含量；

入炉煤元素成分修正系数k₁：

$k_1=Q_r/Q_{\mathrm{dw}}^0---\left(16\right)$

式中：k₁——入炉煤元素成分修正系数，-；

Q⁰ _dw——设计煤热值，kJ/kg；

入炉煤水分、灰分计算值为：

$Y_{i,\mathrm{ar}}=k_2{Y}_{i,\mathrm{ar}}^0---\left(17\right)$

式中：Y_i，ar——入炉煤水分、灰分(水分W_ar、灰分A_ar)，％；

Y⁰ _i，ar——设计煤水分、灰分(水分W⁰ _ar、灰分A⁰ _ar)，％；

入炉煤水分、灰分修正系数k₂：

$k_2=(100-C_{\mathrm{ar}}-H_{\mathrm{ar}}-O_{\mathrm{ar}}-N_{\mathrm{ar}}-S_{\mathrm{ar}})/(W_{\mathrm{ar}}^0+A_{\mathrm{ar}}^0)---\left(18\right)$

式中：k₂——入炉煤水分、灰分修正系数，-。

3)计算的稳定性和准确性

为了保证计算结果的准确定和稳定性，发电煤耗、发电功率、燃煤量、锅炉效率这些实时数据可以采用一定时间段内的平均值进行计算，得到的煤质计算结果再用于锅炉效率和发电煤耗计算，使计算过程很快稳定收敛；同时，燃煤量的实时采集需要校验，设计煤的数据也可以用电厂近期化验得到的元素成分和工业成分数据代替。

Claims (1)

1.一种实时计算煤质元素和工业成分的方法，其特征在于：

1)首先，利用已有的在线性能系统实时计算得到的机组实时发电标煤耗和锅炉效率、采集的发电机实时功率，从而得到锅炉的总吸热量：

锅炉总吸热量为：

式中：Q_gl——锅炉实时总吸热量，MJ/h；

b_e——机组实时计算的发电标煤耗，g/kWh；

W——发电机实时功率，MW；

Q_dw，bm——标煤低位热值，29.308MJ/kg；

η_b——实时计算的锅炉效率，％；

利用采集的实时给煤量，计算得到煤实时进入锅炉后的入炉煤热值为：

式中：Q_r——入炉煤热值，kJ/kg；

B——实时给煤量，t/h；

2)利用计算得到的入炉煤热值和设计煤的元素成分，得到入炉煤元素成分、水分、灰分：

入炉煤元素成分按入炉煤热值和设计煤的元素成分的比例折算，计算方法为：

式中：X_i，ar——入炉煤元素成分即碳C_ar、氢H_ar、氧O_ar、氮N_ar、硫S_ar的百分含量； 

X⁰ _i，ar——设计煤的元素成分即碳C⁰ _ar、氢H⁰ _ar、氧O⁰ _ar、氮N⁰ _ar、硫S⁰ _ar的百分含量；

入炉煤元素成分修正系数k₁：

式中：k₁——入炉煤元素成分修正系数，-；

Q⁰ _dw——设计煤热值，kJ/kg；

入炉煤水分、灰分计算值为：

式中：Y_i，ar——入炉煤水分W_ar、灰分A_ar，％；

Y⁰ _i，ar——设计煤水分W⁰ _ar、灰分A⁰ _ar，％；

入炉煤水分、灰分修正系数k₂：

式中：k₂——入炉煤水分、灰分修正系数，-。