CN104504290B - 燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，主要针对设置有煤气加热器的燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法而设计。本发明燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，包括分别获取煤气加热器的运行参数保证值数据和锅炉尾部受热面的实测运行数据；基于第一计算公式、第二计算公式和第三计算公式分别计算煤气加热器进口煤气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差、煤气加热器进口烟气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差和修正后的锅炉排烟温度。本发明燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，简单易行，能够保证修正结果的有效性和可靠性，可为钢铁企业燃高炉煤气锅炉的性能分析与考核评价提供依据，具有重要的实用意义。

Description

燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法

技术领域

本发明涉及热能工程的锅炉领域，尤其涉及一种设置有煤气加热器的燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法。

背景技术

钢铁企业在炼铁工序中产生了大量的高炉煤气，由于高炉煤气具有含氮量高、理论燃烧温度低、着火困难等缺点，许多钢铁企业都直接将高炉煤气进行放散，造成了能源的浪费。如何利用好钢铁生产工艺中副产的高炉煤气资源，是相关技术人员普遍关心的问题。

近年来，随着高炉煤气燃烧技术的日益进步和推广，燃高炉煤气锅炉在钢铁企业得到了广泛应用，越来越多的钢铁厂自备电厂将高炉煤气作为电站锅炉的主燃料，具体利用形式包括全烧高炉煤气锅炉、掺烧转炉煤气或焦炉煤气的高炉煤气锅炉以及高炉煤气与煤粉混烧锅炉等。

锅炉排烟温度是锅炉的重要运行控制指标，也是影响锅炉热效率的关键参数，而后者是机组性能考核的关键指标。目前，工程上对钢铁厂自备电厂燃高炉煤气锅炉的性能考核一般都根据GB 10184-88《电站锅炉性能试验规程》进行，该标准明确指出，锅炉试验期间，基准空气温度、给水温度、燃料特性等初始条件都应符合规定的要求(如设计值或保证值)，当它们与规定值有偏差时，试验所得的锅炉热效率应换算到设计参数下的热效率。这是因为，锅炉设计是在一定的初始条件下进行的，而实际运行时不可能完全处于设计条件下，为了在不同条件下比较锅炉运行状况，就要进行换算修正，将二者置于相同的条件下进行对比。而对于锅炉来说，最重要的修正即是对排烟温度的修正，该修正工作也是整个锅炉热效率修正过程中最为复杂的过程。

在分析燃高炉煤气锅炉排烟温度的修正方法之前，先对燃高炉煤气锅炉尾部受热面的设置形式进行简单介绍。如图1和2所示的目前最常见的两种燃高炉煤气锅炉形式，其中：

图1为传统的燃高炉煤气锅炉，其尾部受热面的设置与传统的电站锅炉相同，即在锅炉尾部烟道中，省煤器与空气预热器沿烟气流程顺次布置，锅炉的最后一级受热面为空气预热器。

图2为设置有煤气加热器的燃高炉煤气锅炉，其尾部烟道增加了一级受热面—煤气加热器。由于煤气换热器系统在冷端是低温煤气，与锅炉排烟具有相当的温差，因此能够大幅降低锅炉的排烟温度，提高锅炉热效率；而低热值的高炉煤气被加热后再送入炉膛燃烧，可使炉内着火和燃烧状况得到改善，有利于解决全烧高炉煤气锅炉着火难、炉膛温度低、燃烧不稳定等问题。因此，该系统自推出以来便迅速得到推广和大范围应用。

在GB10184-88中，对锅炉排烟温度的修正计算主要考虑空气预热器的进口空气温度和省煤器的进口给水温度这两项因素分别偏离保证值所导致的排烟温度变化，且当进口空气温度和给水温度都偏离保证值时，应先对前者进行修正，然后再结合该修正结果对后者进行修正。

对于图1所示的传统燃高炉煤气锅炉，由于其尾部烟道受热面的设置与传统电站锅炉相同(即省煤器与空气预热器沿烟气流程顺次布置)，因此可直接套用GB10184-88中的修正方法，先针对空气预热器进口空气温度偏离保证值进行排烟温度修正，然后结合该修正结果，针对省煤器进口给水温度偏离保证值进行排烟温度的修正。

而对于图2所示的近年来出现并广泛应用的新型燃高炉煤气锅炉，由于改变了以往传统锅炉以空气预热器为末级换热器的布置特点，锅炉排烟温度的修正已不能再套用GB10184-88提供的方法。然而，针对该类锅炉排烟温度修正方法的研究还未见报道，目前大多数燃高炉煤气锅炉仍是套用GB10184-88提供的方法，即按照传统方法进行修正。显然，这样得到的结果会偏离真实值，无法保证其有效性和可靠性。

因此，构建一个设置有煤气加热器的燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，为钢铁企业燃高炉煤气锅炉的性能分析与考核评价提供依据，具有重要的实用意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种针对设置有煤气加热器的燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，简单易行，能够提高修正结果的有效性和可靠性。

为达到上述目的，本发明燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，包括：

获取煤气加热器的运行参数保证值数据，所述的运行参数保证值数据包括煤气加热器进口煤气温度保证值和煤气加热器进口烟气温度保证值；

获取锅炉尾部受热面的实测运行数据，所述的实测运行数据包括煤气加热器进口烟气温度实测值、煤气加热器进口煤气温度实测值和锅炉排烟温度实测值；

基于第一计算公式计算煤气加热器进口煤气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，所述第一计算公式为：

其中，Δθ_py,1为所述煤气加热器进口煤气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差；θ′_mj为所述煤气加热器进口烟气温度实测值；θ_py为所述锅炉排烟温度实测值；t₀为所述煤气加热器进口煤气温度实测值；Δt为煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差；

基于第二计算公式计算煤气加热器进口烟气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，所述第二计算公式为：

其中，Δθ_py,2为所述煤气加热器进口烟气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差；Δθ为煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差；

基于第三计算公式计算修正后的锅炉排烟温度，所述第三计算公式为：

其中，为所述修正后的锅炉排烟温度。

进一步地，基于第四计算公式计算所述煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差，所述第四计算公式为：

其中，Δt为所述煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差；为所述煤气加热器进口煤气温度保证值；t₀为所述煤气加热器进口煤气温度实测值。

进一步地，基于第五计算公式计算所述煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差，所述第五计算公式为：

Δθ＝θ′_mj,b-θ′_mj

其中，Δθ为所述煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差；θ′_mj,b为所述煤气加热器进口烟气温度保证值；θ′_mj为所述煤气加热器进口烟气温度实测值。

对于尾部设置有煤气加热器的燃高炉煤气锅炉，由于改变了以往传统锅炉以空气预热器为末级换热器的布置特点，锅炉排烟温度的修正已不能再套用GB10184-88提供的方法。然而，目前大多数燃高炉煤气锅炉仍是套用GB10184-88提供的方法，即按照传统方法进行修正，这样得到的结果无疑会偏离真实值，无法保证其有效性和可靠性。针对该情况，本发明燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，采用了新的排烟温度修正思想，提供了一种专门针对设置有煤气加热器的燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，进而弥补了传统的燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法中存在的不足，保证了修正结果的有效性和可靠性。

在GB10184-88中，并未考虑煤气加热器运行参数偏离设计值对排烟温度的影响，其对传统锅炉排烟温度的修正计算主要考虑空气预热器的进口空气温度和省煤器的进口给水温度这两项因素分别偏离保证值所导致的排烟温度变化，且当进口空气温度和给水温度都偏离保证值时，应先对前者进行修正，然后再结合该修正结果对后者进行修正。如果依据此思想，对于设有煤气加热器的锅炉，对排烟温度的修正则不仅要考虑空气预热器进口空气温度和给水温度的修正，还需要考虑煤气加热器进口煤气温度的修正，且当三者都偏离保证值时，应先进行煤气加热器进口煤气温度的修正，然后结合其修正结果进行空气预热器进口空气温度的修正，最后再进行给水温度的修正。这不仅会增加修正计算的工作量，更为重要的是，修正项目过多很可能会降低修正结果的有效性(因为每一项修正计算都是基于某些假定条件下的模拟计算)。而另一方面，实际上无论是空气预热器进口空气温度变化导致的空气预热器的换热参数变化，还是给水温度变化造成的省煤器换热参数发生变化，最终都是通过煤气加热器的进口烟气温度的变化来影响煤气加热器的换热，并进而导致排烟温度的变化。因此，对于空气预热器和省煤器的运行条件变化对排烟温度的影响，可以通过煤气加热器进口烟气温度的偏差来进行修正，这样显得更加简便，也更加合理。本发明正是基于这种修正思想，并经过严密推导得出的修正方法，不仅简单易行，而且得到的修正结果具有充分的有效性和可靠性，可为钢铁企业燃高炉煤气锅炉的性能分析与考核评价提供依据，具有重要的实用意义。

附图说明

图1是传统的燃高炉煤气锅炉结构示意图；

图2是设置有煤气加热器的燃高炉煤气锅炉结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

本发明燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，具体修正过程如下：

通过锅炉生产厂家或煤气加热器生产厂家提供的设备技术资料，获取煤气加热器的运行参数保证值数据，所述的运行参数保证值数据包括：煤气加热器进口煤气温度保证值和煤气加热器进口烟气温度保证值θ′_mj,b。

通过仪表测量获取燃高炉煤气锅炉尾部受热面的实测运行数据，所述的实测运行数据包括：煤气加热器进口煤气温度实测值t₀、煤气加热器进口烟气温度实测值θ′_mj和锅炉排烟温度实测值θ_py。

根据获取的运行参数保证值数据和实测运行数据进行燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正，具体包括如下步骤：

计算煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差：

其中，Δt为所述煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差，℃；为所述煤气加热器进口煤气温度保证值，℃；t₀为所述煤气加热器进口煤气温度实测值，℃。

计算煤气加热器进口煤气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，计算公式如下：

其中，Δθ_py,1为所述煤气加热器进口煤气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，℃；θ′_mj为所述煤气加热器进口烟气温度实测值，℃；θ_py为所述锅炉排烟温度实测值，℃；Δt为所述煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差，℃；

计算煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差：

Δθ＝θ′_mj,b-θ′_mj

其中，Δθ为所述煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差，℃；θ′_mj,b为所述煤气加热器进口烟气温度保证值，℃；θ′_mj为所述煤气加热器进口烟气温度实测值，℃。

计算煤气加热器进口烟气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，计算公式如下：

其中，Δθ_py,2为所述煤气加热器进口烟气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，℃；θ_py为所述锅炉排烟温度实测值，℃；θ′_mj为所述煤气加热器进口烟气温度实测值，℃；t₀为所述煤气加热器进口煤气温度实测值，℃；Δθ为所述煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差，℃。

根据上述计算结果进行修正后的锅炉排烟温度的计算，计算公式如下：

其中，为所述修正后的锅炉排烟温度，℃；θ_py为所述锅炉排烟温度实测值，℃；Δθ_py,1为所述煤气加热器进口煤气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，℃；Δθ_py,2为所述煤气加热器进口烟气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，℃。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种燃高炉煤气锅炉的排烟温度修正方法，其特征在于，包括：

获取煤气加热器的运行参数保证值数据，所述的运行参数保证值数据包括煤气加热器进口煤气温度保证值和煤气加热器进口烟气温度保证值；

获取锅炉尾部受热面的实测运行数据，所述的实测运行数据包括煤气加热器进口烟气温度实测值、煤气加热器进口煤气温度实测值和锅炉排烟温度实测值；

基于第一计算公式计算煤气加热器进口煤气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，所述第一计算公式为：

${\mathrm{\Δ\θ}}_{py,1}=\frac{{\mathrm{\θ}}_{mj}^{\′}-{\mathrm{\θ}}_{py}}{{\mathrm{\θ}}_{mj}^{\′}-t_0}\mathrm{\Δ}t$

其中，△θ_py,1为所述煤气加热器进口煤气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差；θ′_mj为所述煤气加热器进口烟气温度实测值；θ_py为所述锅炉排烟温度实测值；t₀为所述煤气加热器进口煤气温度实测值；△t为煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差；

基于第二计算公式计算煤气加热器进口烟气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差，所述第二计算公式为：

${\mathrm{\Δ\θ}}_{py,2}=\frac{{\mathrm{\θ}}_{py}-t_0}{{\mathrm{\θ}}_{mj}^{\′}-t_0}\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}$

其中，△θ_py,2为所述煤气加热器进口烟气温度偏离保证值造成的锅炉排烟温度偏差；△θ为煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差；

基于第三计算公式计算修正后的锅炉排烟温度，所述第三计算公式为：

${\mathrm{\θ}}_{py}^b={\mathrm{\θ}}_{py}+{\mathrm{\Δ\θ}}_{py,1}+{\mathrm{\Δ\θ}}_{py,2}$

其中，为所述修正后的锅炉排烟温度；

基于第四计算公式计算所述煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差，所述第四计算公式为：

$\mathrm{\Δ}t=t_0^b-t_0$

其中，△t为所述煤气加热器进口煤气温度实测值与保证值的偏差；为所述煤气加热器进口煤气温度保证值；t₀为所述煤气加热器进口煤气温度实测值；

基于第五计算公式计算所述煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差，所述第五计算公式为：

△θ＝θ′_mj,b-θ′_mj

其中，△θ为所述煤气加热器进口烟气温度实测值与保证值的偏差；θ′_mj,b为所述煤气加热器进口烟气温度保证值；θ′_mj为所述煤气加热器进口烟气温度实测值。