CN106055867A - 一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法，采集用于锅炉效率计算的锅炉运行数据，及入炉煤和基准煤的工业成分数据；根据入炉煤和基准煤的工业成分，计算入炉煤和基准煤的元素成分；由入炉煤的元素成分计算锅炉的各项热损失，并根据基准煤质数据对各项热损失进行煤质修正；用经修正的各项热损失计算锅炉效率。在比较入炉煤质有差异的锅炉运行工况的经济性时，采用本发明的方法计算锅炉效率，可使比较结果更具合理性。

Description

一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法

技术领域

本发明涉及能源燃烧领域，具体涉及一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法。

背景技术

对于火电机组，锅炉需要定期或不定期的检修，为考核检修的效果，需要做检修前后的锅炉性能试验，并比较检修前后的锅炉效率，以考核检修的效果。另外，为保证锅炉燃烧的经济性，常常需要通过锅炉燃烧调整试验来找出最佳的燃烧运行方式，这也需要比较各燃烧调整工况的锅炉效率。由于受试验条件的限制，各试验工况的入炉煤质往往有较大差异，为使锅炉效率具有可比性，需要对参与比较的工况的炉效进行煤质修正。本发明基于GB/T 10184-1988国标方法，提出了一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法。

发明内容

发明目的：在比较锅炉运行工况的经济性时，为使计算的锅炉效率具有可比性，本发明提供一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法。

技术方案：本发明提供的一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法，采集用于锅炉效率计算的锅炉运行数据，及入炉煤和基准煤的工业成分数据；根据入炉煤和基准煤的工业成分，计算入炉煤和基准煤的元素成分；由入炉煤的元素成分计算锅炉的各项热损失，并根据基准煤质数据对各项热损失进行煤质修正；用经修正的各项热损失计算锅炉效率。

包括以下步骤：

步骤1：采集用于锅炉效率计算的锅炉运行数据，包括排烟温度θ_py，℃；排烟氧量O_2.py，％和排烟一氧化碳含量CO_py，％；送风机进口空气温度t₀，℃；锅炉实际蒸发量D，t/h；锅炉额定蒸发量D^e，t/h；烟气飞灰含碳量C_fh，％；空气相对湿度％和就地大气压P_act，Pa；入炉煤和基准煤的收到基水分M_ar.i的含量，％；干燥无灰基挥发 分V_daf.i的含量，％；收到基灰分A_ar.i的含量，％；收到基低位发热量Q_ar.net.i，KJ/Kg；收到基高位发热量Q_ar.gr.i，KJ/Kg；收到基硫分S_ar.i的含量，％；其中i＝1,2；i＝1表示入炉煤质，i＝2表示基准煤质；

步骤2：根据煤的工业分析成分，按如下公式计算相应煤的元素成分：

其中N_ar.i为收到基氮元素成分，％；H_ar.i为收到基氢元素成分，％；C_ar.i为收到基碳元素成分，％；O_ar.i为收到基氧元素成分，％；i＝1,2；

步骤3：按如下公式计算修正的排烟热损失q₂：

其中为修正前的锅炉排烟热损失，Δl₁为的煤低位发热量修正量，Δl₂为的煤收到基碳元素含量修正量；

上述计算式中，为理论烟气中水蒸气容积，m³/Kg；V_gy为实际干烟气体积，m³/Kg；

V_gk.o为理论干空气量，m³/Kg；V_gy.o为理论干烟气量，m³/Kg；α为排烟平均过量空 气系数；分别由如下公式计算：

式中c_H2O为烟气中的水蒸气从t₀至θ_py的平均定压比热，kJ/(m³.K)；c_gy为干烟气从t₀到θ_py的烟气平均定压比热，kJ/(m³.K)；c_CO2为二氧化碳从t₀至θ_py平均定压比热kJ/(m³.K)；为氮气从t₀至θ_py平均定压比热，kJ/(m³.K)；c_O2为氧气从t₀至θ_py平均定压比热，kJ/(m³.K)；RO_2.py为排烟RO₂含量，％；N_2.py为排烟N₂含量，％；分别由如下公式计算：

上述计算式中，d_k为空气绝对湿度，kg/kg；Pb₀为在t₀下水蒸气饱和压力，Pa；β_r为按实际烧掉碳含量计算的燃料特性系数；分别由如下公式计算：

步骤4：按如下公式计算化学未完全燃烧热损失q₃：q₃＝3.2CO_py·α

步骤5：按如下公式计算修正的机械未完全燃烧热损失q₄：

其中为修正前的锅炉机械未完全燃烧热损失，Δl₃为的煤低位发热量修正量，Δl₄为的煤收到基灰分修正量，C_pj为折算灰渣含碳量，％；由如下公式计算：

式中a_fh为飞灰中灰量占燃煤总灰量的百分比，％；

步骤6：按如下公式计算锅炉散热损失q₅：

步骤7：按如下公式计算锅炉效率η_b：

η_b＝1-q₂-q₃-q₄-q₅

有益效果：在比较入炉煤质有差异的锅炉运行工况的经济性时，采用本发明的方法计算锅炉效率，可使比较结果更具合理性。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行详细说明：

实施例：

本文采用某电站300MW机组运行数据，对该技术方案进行阐述。

第一步：根据专利说明书中的步骤1，采集需要使用的数据。锅炉运行数据如表1-1所示，入炉煤与基准煤的工业分析成分分别如表1-2与表1-3所示：

表1-1锅炉运行数据

表1-2入炉煤质的工业分析成分

表1-3基准煤质的工业分析成分

第二步：根据专利说明书中的步骤2，计算入炉煤与基准煤的各元素成分，分别如表1-4与1-5所示：

表1-4入炉煤质的元素成分

表1-5基准煤质的元素成分

第三步：根据专利说明书中的步骤3，计算出该工况下锅炉修正的排烟热损失，如表1-6所列：

表1-6修正的排烟热损失

第四步：根据专利说明书中的步骤4，计算出该工况下锅炉化学未完全燃烧热损失，如表1-7所列：

表1-7化学未完全燃烧热损失

第五步：根据专利说明书中的步骤5，计算出该工况下锅炉修正的机械未完全燃烧热损失，如表1-8所列：

表1-8修正的机械未完全燃烧热损失

第六步：根据专利说明书中的步骤6，计算出该工况下锅炉散热损失，如表1-9所列：

表1-9散热损失

第七步：根据本专利说明书中的步骤7，计算出修正的锅炉效率η_b＝0.8802。

Claims (4)

1.一种考虑煤质修正的锅炉效率计算方法，其特征在于：采集用于锅炉效率计算的锅炉运行数据，及入炉煤和基准煤的工业成分数据；根据入炉煤和基准煤的工业成分，计算入炉煤和基准煤的元素成分；由入炉煤的元素成分计算锅炉的各项热损失，并根据基准煤质数据对各项热损失进行煤质修正；用经修正的各项热损失计算锅炉效率。

2.根据权利要求1所述的锅炉效率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采集用于锅炉效率计算的锅炉运行数据，包括排烟温度θ_py，℃；排烟氧量O_2.py，％和排烟一氧化碳含量CO_py，％；送风机进口空气温度t₀，℃；锅炉实际蒸发量D，t/h；锅炉额定蒸发量D^e，t/h；烟气飞灰含碳量C_fh，％；空气相对湿度％和就地大气压P_act，Pa；入炉煤和基准煤的收到基水分M_ar.i的含量，％；干燥无灰基挥发分V_daf.i的含量，％；收到基灰分A_ar._i的含量，％；收到基低位发热量Q_ar.net.i，KJ/Kg；收到基高位发热量Q_ar.gr.i，KJ/Kg；收到基硫分S_ar.i的含量，％；其中i＝1,2；i＝1表示入炉煤质，i＝2表示基准煤质；

步骤2：根据煤的工业分析成分，按如下公式计算相应煤的元素成分：

$\left\{\begin{array}{c}{N}_{ar.i}=\left(0.016V_{daf.i}+0.90\right)\·\frac{100-M_{ar.i}-A_{ar.i}}{100}\\ H_{ar.i}=\frac{Q_{ar.gr.i}-Q_{ar.net.i}-25M_{ar.i}}{226}\\ C_{ar.i}=\frac{1}{448}\left(Q_{ar.net.i}-1137H_{ar.i}-84M_{ar.i}-109A_{ar.i}-218S_{ar.i}-109N_{ar.i}+10900\right)\\ O_{ar.i}=100-M_{ar.i}-A_{ar.i}-S_{ar.i}-N_{ar.i}-H_{ar.i}-C_{ar.i}\end{array}\right.$

其中N_ar.i为收到基氮元素成分，％；H_ar.i为收到基氢元素成分，％；C_ar.i为收到基碳元素成分，％；O_ar.i为收到基氧元素成分，％；i＝1,2；

步骤3：按如下公式计算修正的排烟热损失q₂：

$\left\{\begin{array}{c}{q}_2=l_{G_2}+{\mathrm{\Δl}}_1+{\mathrm{\Δl}}_2\\ l_{G_2}=\frac{1}{Q_{ar.net.1}}\left(V_{H_{2}O}\·c_{H_{2}O}\·\left({\mathrm{\θ}}_{py}-t_0\right)+V_{gy}\·c_{gy}\·\left({\mathrm{\θ}}_{py}-t_0\right)\right)\\ {\mathrm{\Δl}}_1=-\frac{\left(V_{gy}\·c_{gy}+V_{H_{2}O}\·c_{H2O}\right)\·\left({\mathrm{\θ}}_{py}-t_0\right)}{{\left(Q_{ar.net.1}\right)}^2}\·\left(Q_{ar.net.1}-Q_{ar.net.2}\right)\\ {\mathrm{\Δl}}_2=\frac{\left(0.143\mathrm{\α}\·d_k\·c_{H2O}+0.089\mathrm{\α}\·c_{gy}\right)\·\left({\mathrm{\θ}}_{py}-t_0\right)}{Q_{ar.net.1}}\·\left(C_{ar.1}-C_{ar.2}\right)\\ +\frac{\left(0.01V_{gy}\×\left(c_{{\mathrm{CO}}_2}-c_{N_2}\right)\·\frac{2.35\left(H_{ar.1}-0.125O_{ar.1}+0.038N_{ar.1}\right)}{{\left(C_{ar.1}+0.375S_{ar.1}\right)}^2}\·\frac{21-O_{2.py}}{{\left(1+{\mathrm{\β}}_r\right)}^2}\right)\·\left({\mathrm{\θ}}_{py}-t_0\right)}{Q_{ar.net.1}}\·\left(C_{ar.1}-C_{ar.2}\right)\end{array}\right.$

其中为修正前的锅炉排烟热损失，Δl₁为的煤低位发热量修正量，Δl₂为的煤收到基碳元素含量修正量；

上述计算式中，为理论烟气中水蒸气容积，m³/Kg；V_gy为实际干烟气体积，m³/Kg；V_gk.o为理论干空气量，m³/Kg；V_gy.o为理论干烟气量，m³/Kg；α为排烟平均过量空气系数；分别由如下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_{H_{2}O}=1.24\left(\left(9H_{ar.1}+M_{ar.1}\right)/100+1.293\mathrm{\α}\·V_{gk.o}\·d_k\right)\\ V_{gy}=V_{gy.o}+\left(\mathrm{\α}-1\right)\·V_{gk.o}\\ V_{gk.o}=0.089\left(C_{ar.1}+0.375S_{ar.1}\right)+0.265H_{ar.1}-0.0333M_{ar.1}\\ V_{gy.o}=\frac{1.866\·\left(C_{ar.1}+0.375S_{ar.1}\right)+0.8N_{ar.1}}{100}+0.79V_{gk.o}\\ \mathrm{\α}=\frac{21}{21-O_{2.py}}\end{array}\right.$

式中c_H2O为烟气中的水蒸气从t₀至θ_py的平均定压比热，kJ/(m³.K)；c_gy为干烟气从t₀到θ_py的烟气平均定压比热，kJ/(m³.K)；c_CO2为二氧化碳从t₀至θ_py平均定压比热kJ/(m³.K)；为氮气从t₀至θ_py平均定压比热，kJ/(m³.K)；c_O2为氧气从t₀至θ_py平均定压比热，kJ/(m³.K)；RO_2.py为排烟RO₂含量，％；N_2.py为排烟N₂含量，％；分别由如下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{c}_{H2O}=1.5052+0.0171\left({\mathrm{\θ}}_{py}-100\right)/100\\ c_{gy}=\frac{c_{{\mathrm{CO}}_2}\·{\mathrm{RO}}_{2.py}+c_{O2}\·O_{2.py}+N_{2.py}\·c_{N_2}}{100}\\ c_{{\mathrm{CO}}_2}=1.59981+1.07732{\mathrm{\θ}}_{py}/1000-7.70675{\mathrm{\θ}}_{py}^2\·{10}^{-7}+3.43519{\mathrm{\θ}}_{py}^3\·{10}^{-10}\\ c_{N_2}=1.29465+7.31852{\mathrm{\θ}}_{py}/1000000+1.79523{\mathrm{\θ}}_{py}^2\·{10}^{-7}-6.3889{\mathrm{\θ}}_{py}^3\·{10}^{-10}\\ c_{O2}=1.30586+8.22434{\mathrm{\θ}}_{py}/100000+4.00158{\mathrm{\θ}}_{py}^2\·{10}^{-7}-3.92592{\mathrm{\θ}}_{py}^3\·{10}^{-10}\\ {\mathrm{RO}}_{2.py}=\frac{21-O_{2.py}}{1+{\mathrm{\β}}_r}\\ N_{2.py}=100-O_{2.py}-{\mathrm{RO}}_{2.py}\end{array}\right.$

上述计算式中，d_k为空气绝对湿度，kg/kg；Pb₀为在t₀下水蒸气饱和压力，Pa；β_r为按实际烧掉碳含量计算的燃料特性系数；分别由如下公式计算：

步骤4：按如下公式计算化学未完全燃烧热损失q₃：q₃＝3.2CO_py·α

步骤5：按如下公式计算修正的机械未完全燃烧热损失q₄：

$\left\{\begin{array}{c}{q}_4=l_{G_4}+{\mathrm{\Δl}}_3+{\mathrm{\Δl}}_4\\ l_{G_4}=\frac{3.3727A_{ar.1}\·C_{pj}}{Q_{ar.net.1}}\\ {\mathrm{\Δl}}_3=\frac{-3.3727A_{ar.1}\·C_{pj}}{{\left(Q_{ar.net.1}\right)}^2}\·\left(Q_{ar.net.1}-Q_{ar.net.2}\right)\\ {\mathrm{\Δl}}_4=\frac{3.3727C_{pj}}{Q_{ar.net.1}}\·\left(A_{ar.1}-A_{ar.2}\right)\end{array}\right.$

其中为修正前的锅炉机械未完全燃烧热损失，Δl₃为的煤低位发热量修正量，Δl₄为的煤收到基灰分修正量，C_pj为折算灰渣含碳量，％；由如下公式计算：

$C_{pj}=\frac{a_{fh}\·C_{fh}}{100-C_{fh}}$

式中a_fh为飞灰中灰量占燃煤总灰量的百分比，％；

步骤6：按如下公式计算锅炉散热损失q₅：

$q_5=5.28\·{\left(D^e\right)}^{-0.38}\·\frac{D^e}{100D}$

步骤7：按如下公式计算锅炉效率η_b：

η_b＝1-q₂-q₃-q₄-q₅。

3.根据权利要求1或2所述的锅炉效率计算方法，其特征在于：所述基准煤质取参与经济性比较工况的入炉煤质的平均值。

4.根据权利要求2所述的锅炉效率计算方法，其特征在于：所述步骤5中a_fh在工程实际中取90％。