CN103323273B - 一种检测电站锅炉空气预热器性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测电站锅炉空气预热器性能的方法。本发明包括（1）组建一个检测平台；（2）采样及输入步骤：a.采集数据；b.输入原始数据；（3）计算步骤：a.空气预热器漏风率A_L的计算；b．空气预热器烟气效率的计算；c．按下述公式（15）计算空气预热器传热比X。本发明需加装的各种传感器也比较容易安装，解决正常运行中电站锅炉空气预热器性能的在线监测问题，为电厂锅炉运行和检修提供空气预热器运行状态的定量数据。

Description

一种检测电站锅炉空气预热器性能的方法

技术领域

本发明涉及一种检测漏风率、烟气效率和传热比指标的电站锅炉空气预热器性能的方法。

背景技术

空气预热器作为电站锅炉尾部烟道中的热交换设备，其作用是，一方面是回收烟气中的热量，降低排烟温度，提高锅炉热效率；另一方面由于空气被预热，提高了燃料与空气的初始温度，强化了燃料的着火和燃烧过程，减少了燃料不完全燃烧损失。

目前，电站锅炉空预器性能没有完整的专用监测系统，只有定期的漏风试验对漏风率进行测量，但对测其传热性能的传热比没有相应的监测手段。

发明内容

本发明针对以上问题的缺点而提供一种结构简单、数据准确的检测电站锅炉空气预热器性能的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一种检测电站锅炉空气预热器性能的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)组建一个检测平台：

所述检测平台包括安装在空气预热器空气入口侧的第一温度传感器PT1、安装在空气预热器空气出口侧的第二温度传感器PT2、安装在空气预热器烟气入口侧的第三温度传感器PT3、安装在空气预热器烟气出口侧的第四温度传感器PT4、安装在空气预热器烟气入口侧的第一氧气量传感器PO1、安装在空气预热器烟气出口侧的第二氧气量传感器PO2、安装在空气预热器烟气入口侧的含碳量传感器P_C、数据采集单元和安装有Visual Basic软件的计算机；所述第一温度传感器PT1至第四温度传感器PT4、第一氧气量传感器PO1至第二氧气量传感器PO2、含碳量传感器P_C的输出端分别接数据采集单元的相应输入端；所述数据采集单元的相应输出端口接所述计算机的相应输入端口；

(2)采样及输入步骤：

a.采集如下数据：

t_k1为第一温度传感器PT1采集的温度值

t_k2第二温度传感器PT2采集的温度值

t_y1第三温度传感器PT3采集的温度值

t_y2第四温度传感器PT4采集的温度值

M_o1第一氧气量传感器PO1采集的烟气入口侧氧的体积百分比

M_o2第二氧气量传感器PO2采集的烟气出口侧氧的体积百分比

M_F含碳量传感器PC采集碳的质量百分比，

所述上述各温度值的单位为℃；

b.输入如下原始数据：

P_C为燃煤中碳的质量百分比

P_H燃煤中氢的质量百分比

P_O燃煤中氧的质量百分比

P_S燃煤中硫的质量百分比

P_N燃煤中氮的质量百分比

P_A燃煤中灰的质量百分比

P_M燃煤中水的质量百分比

P_K空气中水的质量百分比

a_fh飞灰中灰量占燃煤总灰量的质量百分比

a_lz底渣中灰量占燃煤总灰量的质量百分比

M_l底渣中碳的质量百分比

C_PA空气的平均比热

C_Py烟气的平均比热，

所述上述平均比热的单位为kJ/(m3·K)；

(3)计算步骤：

a.空气预热器漏风率A_L的计算：

①按下述公式(1)和公式(2)计算理论空气量A_θ和碳的燃烧率C_b：

$A_{\mathrm{\θ}}=11.51P_C+34.30(P_H-\frac{P_O}{7.937})+4.335P_S---\left(1\right)$

$C_b=p_C-\frac{(a_{fh}{M}_F+a_{lz}{M}_l)P_A}{100-(a_{fh}{M}_F+a_{lz}{M}_l)}---\left(2\right)$

其中，A_θ为燃烧一千克燃煤所需要的空气量，单位为kg；

②按下述公式(3)和公式(4)计算烟气入口侧的过剩空气量A_X1和烟气出口侧的过剩空气量A_X2：

$A_{X1}=\frac{M_{o1}(31.32P_C+11.528P_S+13.443P_N+A_{\mathrm{\θ}})}{A_{\mathrm{\θ}}(2.73-13.068M_{o1})}---\left(3\right)$

$A_{X2}=\frac{M_{o2}(31.32P_C+11.528P_S+13.443P_N+A_{\mathrm{\θ}})}{A_{\mathrm{\θ}}(2.73-13.068M_{o2})}---\left(4\right)$

其中，A_X1、A_X2为实际空气量与理论空气量的差值和理论空气量比值；

③按下述公式(5)和公式(6)计算烟气入口侧CO₂的体积百分含量P_V1和烟气出口侧CO₂的体积百分含量P_V2：

$P_{V1}=\frac{31.32C_b+11.528P_S}{31.32C_b+11.528P_S+13.443P_N+A_{\mathrm{\θ}}(10.331+13.068A_{X1})}---\left(5\right)$

$P_{V2}=\frac{31.32C_b+11.528P_S}{31.32C_b+11.528P_S+13.443P_N+A_{\mathrm{\θ}}(10.331+13.068A_{X2})}---\left(6\right)$

④按下述公式(7)和公式(8)计算烟气入口侧N₂的体积百分含量P_V3和烟气出口侧N₂的体积百分含量P_V4

P_V3＝100-M_o1-P_V1 (7)

P_V4＝100-M_o2-P_V2 (8)

⑤按下述公式(9)和公式(10)计算空气预热器烟气入口侧干烟气量W_G1和空气预热器烟气出口侧干烟气量W_G2：

$W_{G1}=\frac{44.01P_{V1}+32M_{o1}+28.02P_{V3}}{12.01P_{V1}})(C_b+\frac{12.01}{32.07}{P}_S)---\left(9\right)$

$W_{G2}=\frac{44.01P_{V2}+32M_{o2}+28.02P_{V4}}{12.01P_{V2}})(C_b+\frac{12.01}{32.07}{P}_S)---\left(10\right)$

其中，W_G1为燃烧一千克燃煤烟气入口侧所需要的干烟气量，单位为kg，W_G2为燃烧一千克燃煤烟气出口侧所需要的干烟气量，单位为kg；

⑥按下述公式(11)计算空气预热器烟气入口侧水的含量W_MG：

$W_{MG}=8.936P_H+P_K\[\frac{28.02P_{V3}(C_b+\frac{12.01}{32.07}{P}_S)}{12.01*0.7685P_{V1}}-\frac{P_N}{0.7685}\]+P_M---\left(11\right)$

其中，W_MG为燃烧一千克燃煤烟气入口侧所需要的水含量，单位为kg；

⑦漏风率A_L的计算公式为：

$A_L=\frac{W_{G2}-W_{G1}}{W_{G1}+W_{MG}}*100---\left(12\right)$

上述公式(1)至公式(12)中的各个未知量见步骤(2)；

b.空气预热器烟气效率η_g的计算：

①按下述公式(13)计算无空气泄漏时的烟气出口侧温度t_y2(NL)：

$t_{y2\left(NL\right)}=\frac{A_L{C}_{PA}(t_{y2}-t_{k1})}{100C_{Py}}+t_{y2}---\left(13\right)$

②按下述公式计算烟气侧效率η_g：

${\mathrm{\η}}_g=\frac{t_{y1}-t_{y2\left(NL\right)}}{t_{y1}-t_{k1}}\×100---\left(14\right)$

上述公式(13)至公式(14)中的各个未知量见步骤(2)和步骤(3)中的a；

c.按下述公式(15)计算空气预热器传热比X：

$X=\frac{t_{y1}-t_{y2\left(NL\right)}}{t_{k2}-t_{k1}}---\left(15\right)$

上述公式(15)中的各个未知量见步骤(2)和步骤(3)中的b。

所述数据采集单元的型号为OM-DAQPRO-6300。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用外部测量及计算的方式，主要通过测量空气预热器空气入口侧温度、空气出口侧温度、烟气入口侧温度、烟气出口侧温度以及烟气入口侧氧量、飞灰中含碳量，获得数据后通过数据采集单元处理，最终在安装有Visual Basic软件的计算机中实现计算和显示，解决正常运行中电站锅炉空气预热器性能的在线监测问题，为电厂锅炉运行和检修提供空气预热器运行状态的定量数据；

(2)本发明中需加装的传感器也比较容易安装，为本发明装置的推广提供了条件。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

本实施例按照发明内容部分中的技术方案具体操作即可

Claims (2)

1.一种检测电站锅炉空气预热器性能的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)组建一个检测平台：

所述检测平台包括安装在空气预热器空气入口侧的第一温度传感器PT1、安装在空气预热器空气出口侧的第二温度传感器PT2、安装在空气预热器烟气入口侧的第三温度传感器PT3、安装在空气预热器烟气出口侧的第四温度传感器PT4、安装在空气预热器烟气入口侧的第一氧气量传感器PO1、安装在空气预热器烟气出口侧的第二氧气量传感器PO2、安装在空气预热器烟气入口侧的含碳量传感器P_C、数据采集单元和安装有Visual Basic软件的计算机；所述第一温度传感器PT1至第四温度传感器PT4、第一氧气量传感器PO1至第二氧气量传感器PO2、含碳量传感器P_C的输出端分别接数据采集单元的相应输入端；所述数据采集单元的相应输出端口接所述计算机的相应输入端口；

(2)采样及输入步骤：

a.采集如下数据：

t_k1为第一温度传感器PT1采集的温度值

t_k2第二温度传感器PT2采集的温度值

t_y1第三温度传感器PT3采集的温度值

t_y2第四温度传感器PT4采集的温度值

M_o1第一氧气量传感器PO1采集的烟气入口侧氧的体积百分比

M_o2第二氧气量传感器PO2采集的烟气出口侧氧的体积百分比

M_F含碳量传感器PC采集碳的质量百分比，

所述上述各温度值的单位为℃；

b.输入如下原始数据：

P_C为燃煤中碳的质量百分比

P_H燃煤中氢的质量百分比

P_O燃煤中氧的质量百分比

P_S燃煤中硫的质量百分比

P_N燃煤中氮的质量百分比

P_A燃煤中灰的质量百分比

P_M燃煤中水的质量百分比

P_K空气中水的质量百分比

a_fh飞灰中灰量占燃煤总灰量的质量百分比

a_lz底渣中灰量占燃煤总灰量的质量百分比

M_l底渣中碳的质量百分比

C_PA空气的平均比热

C_Py烟气的平均比热，

所述上述平均比热的单位为kJ/(m³·K)；

(3)计算步骤：

a.空气预热器漏风率A_L的计算：

①按下述公式(1)和公式(2)计算理论空气量A_θ和碳的燃烧率C_b：

$A_{\mathrm{\θ}}=11.51P_C+34.30(P_H-\frac{P_O}{7.937})+4.335P_S---\left(1\right)$

$C_b=p_C-\frac{(a_{fh}{M}_F+a_{lz}{M}_l)P_A}{100-(a_{fh}{M}_F+a_{lz}{M}_l)}---\left(2\right)$

其中，A_θ为燃烧一千克燃煤所需要的空气量，单位为kg；

②按下述公式(3)和公式(4)计算烟气入口侧的过剩空气量A_X1和烟气出口侧的过剩空气量A_X2：

$A_{X1}=\frac{M_{o1}(31.32P_C+11.528P_S+13.443P_N+A_{\mathrm{\θ}})}{A_{\mathrm{\θ}}(2.73-13.068M_{o1})}---\left(3\right)$

$A_{X2}=\frac{M_{o2}(31.32P_C+11.528P_S+13.443P_N+A_{\mathrm{\θ}})}{A_{\mathrm{\θ}}(2.73-13.068M_{o2})}---\left(4\right)$

其中，A_X1、A_X2为实际空气量与理论空气量的差值和理论空气量比值；

③按下述公式(5)和公式(6)计算烟气入口侧CO₂的体积百分含量P_V1和烟气出口侧CO₂的体积百分含量P_V2：

$P_{V1}=\frac{31.32C_b+11.528P_s}{31.32C_b+11.528P_S+13.443P_N+A_{\mathrm{\θ}}(10.331+13.068A_{X1})}---\left(5\right)$

$P_{V2}=\frac{31.32C_b+11.528P_S}{31.32C_b+11.528P_S+13.443P_N+A_{\mathrm{\θ}}(10.331+13.068A_{X2})}---\left(6\right)$

④按下述公式(7)和公式(8)计算烟气入口侧N₂的体积百分含量P_V3和烟气出口侧N₂的体积百分含量P_V4

P_V3＝100-M_o1-P_V1 (7)

P_V4＝100-M_o2-P_V2 (8)

⑤按下述公式(9)和公式(10)计算空气预热器烟气入口侧干烟气量W_G1和空气预热器烟气出口侧干烟气量W_G2：

$W_{G1}=\frac{44.01P_{V1}+32M_{o1}+28.02P_{V3}}{12.01P_{V1}})(C_b+\frac{12.01}{32.07}{P}_S)---\left(9\right)$

$W_{G2}=\frac{44.01P_{V2}+32M_{o2}+28.02P_{V4}}{12.01P_{V2}})(C_b+\frac{12.01}{32.07}{P}_S)---\left(10\right)$

其中，W_G1为燃烧一千克燃煤烟气入口侧所需要的干烟气量，单位为kg，

W_G2为燃烧一千克燃煤烟气出口侧所需要的干烟气量，单位为kg；

⑥按下述公式(11)计算空气预热器烟气入口侧水的含量W_MG：

$W_{MG}=8.936P_H+P_K\[\frac{28.02P_{V3}(C_b+\frac{12.01}{32.07}{P}_S)}{12.01*0.7685P_{V1}}-\frac{P_N}{0.7685}\]+P_M---\left(11\right)$

其中，W_MG为燃烧一千克燃煤烟气入口侧所需要的水含量，单位为kg；

⑦漏风率A_L的计算公式为：

$A_L=\frac{W_{G2}-W_{G1}}{W_{G1}+W_{MG}}*100---\left(12\right)$

上述公式(1)至公式(12)中的各个未知量见步骤(2)；

b.空气预热器烟气效率η_g的计算：

①按下述公式(13)计算无空气泄漏时的烟气出口侧温度t_y2(NL)：

$t_{y2\left(NL\right)}=\frac{A_L{C}_{PA}(t_{y2}-t_{k1})}{100C_{Py}}+t_{y2}---\left(13\right)$

②按下述公式计算烟气侧效率η_g：

${\mathrm{\η}}_g=\frac{t_{y1}-t_{y2\left(NL\right)}}{t_{y1}-t_{k1}}\×100---\left(14\right)$

上述公式(13)至公式(14)中的各个未知量见步骤(2)和步骤(3)中的a；

c.按下述公式(15)计算空气预热器传热比X：

$X=\frac{t_{y1}-t_{y2\left(NL\right)}}{t_{k2}-t_{k1}}---\left(15\right)$

上述公式(15)中的各个未知量见步骤(2)和步骤(3)中的b。

2.根据权利要求1所述的一种检测电站锅炉空气预热器性能的方法，其特征在于所述数据采集单元的型号为OM-DAQPRO-6300。