CN106096763B - 一种预测运行机组的燃煤发热值的方法 - Google Patents

一种预测运行机组的燃煤发热值的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种预测运行机组的燃煤发热值的方法，其包括燃煤高位发热值的标定以及机组正常运行中燃煤发热值的预测等步骤预测运行机组的燃煤发热值，解决了机组正常运行中的由于燃煤发热值无法准确监测而导致锅炉效率准确性计算困难的问题。

Description

一种预测运行机组的燃煤发热值的方法
技术领域
本发明涉及火力发电技术领域，具体涉及一种预测运行机组的燃煤发热值的方法。
背景技术
火力发电机组中，燃煤发热值指标是极为重要的监测指标。但由于燃煤发热值通常需要一定的实验室检测才能获得准确值，这给现场实时监测这一指标带来了很大的困难，这也直接导致了电厂机组的煤耗率指标的实时监测无法实现。
因此迫切需要一种基于现场测量数据的，能够对火力发电厂机组燃煤发热值指标在线预测的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于燃煤元素分析数据预测运行机组的燃煤发热值的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种预测运行机组的燃煤发热值的方法，其包括如下步骤：
（1）燃煤高位发热值的标定，其包括如下步骤：
A）采集30个不同煤样，并对每个煤样进行元素分析及干燥分析基高位发热值测定；
B）针对每个煤样，根据公式1计算干燥分析基高位发热值HHV GZi；
HHV GZi= (343.20Car i+1210.65Har i+88.096Sar i-114.399Oar i)×100/(100-War i)
公式1
公式1中，i=1,2,3，…，30；Car i、Har i、Oar i、Sar i、War i分别表示第i个煤样中的碳、氢、氧、硫及水分占第i个煤样总质量的百分含量，单位%；
C）计算每个煤样干燥分析基高位发热值的偏差△HHV GZi：
△HHV GZi= HHV T GZi - HHV GZi 公式2
公式2中，i=1,2,3，…，30；HHV T GZi为第i个煤样的干燥分析基高位发热值测定值，HHV GZi为第i个煤样通过公式1计算得到的预测值；
D）煤样干燥分析基高位发热值的平均偏差△HHV GZ：
△HHV GZ=∑(△HHV GZi)/30 公式3
E）针对每个煤样的元素分析，将碳、氢的收到基含量通过公式4和公式5转换为干燥无灰基含量；
C WAFi= Car i ×100/(100-War i-Aar i) 公式4
H WAFi= Har i×100/(100-War i-Aar i) 公式5
公式4和公式5中，i=1,2,3，…，30；C WAFi、H WAFi分别表示干燥无灰基中碳、氢占总质量的百分含量，%；Aar i表示第i个煤样中灰分占第i个煤样的总质量的百分含量，%；
F）将30个煤样的C WAFi和H WAFi进行直线拟合；得到的直线拟合式如公式6所示；
H WAF=a+b×C WAF 公式6
公式6中，a为直线的截距，b为斜率，C WAF和H WAF为变量，分别表示干燥无灰基中碳、氢占总质量的百分含量，%；
（2）机组正常运行中燃煤发热值的预测，其包括如下步骤：
a）根据正常运行中燃煤的元素分析，将碳的收到基含量通过通过公式7转换为干燥无灰基含量；
C WAF= Car×100/(100-War-Aar) 公式7
公式7中，C WAF表示干燥无灰基中碳占总质量的百分含量，%； Car、War、Aar分别表示正常运行燃煤中的碳、水分和灰分占燃煤总质量的百分含量，单位%；
b）将步骤a）得到的C WAF代入公式6，得到氢元素占燃煤的干燥无灰基含量计算值H WAFc；
c）通过公式9计算氢元素占正常运行燃煤收到基含量的理论计算值Harc；
Harc= H WAFc×(100-War-Aar)/100 公式9
d）根据正常运行燃煤的元素分析，通过公式10计算运行燃煤的干燥基高位发热值HHV GZO；
HHV GZO= (343.20Car+1210.65Har+88.096Sar-114.399Oar)×100/(100-War)
公式10
公式10中，Car、Har、Oar、Sar、War分别表示正常运行燃煤中的碳、氢、氧、硫及水分和灰分占燃煤总质量的百分含量，单位%；当(Harc- Har)绝对值大于1，则公式10中取Har=Harc；当(Harc- Har)绝对值小于等于1，则公式10中Har取正常运行燃煤的元素分析得到的氢占燃煤总质量的百分含量值；
e）利用公式11计算运行燃煤的正常高位发热值的收到基预测值HHVar；
HHVar=(HHV GZO+△HHV GZ)×(100-War)/100 公式11
f）利用公式12计算运行燃煤的正常低位发热值的收到基预测值LHVar；
LHVar=HHVar-24.416×(Har×8.937+War) 公式12。
上述方法中，燃煤的元素分析数据可以通过煤质在线监测技术获得。本方法中燃煤的发热值的测定根据国家标准GB/T 213-2008 煤的发热量测定方法进行。
本发明的有益效果在于：本发明基于机组运行中在线获取的燃煤元素分析数据，通过特定的计算方法及操作步骤，可以比较准确地确定正常运行中机组燃煤发热值指标，解决了机组正常运行中的由于燃煤发热值无法准确监测而导致锅炉效率准确性计算困难的问题。为电厂正常运行中在线监测燃煤发热值及机组煤耗率指标提供了依据及方法，既满足了电厂经济性分析的需要，也可为今后实现电网对电厂机组的节能调度提供依据和指导。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
实施例1
（一）某电厂燃煤高位发热值的标定，参见如下示例。
30个煤样的元素分析数据及干燥分析基高位发热值测定值如下表1中数据。
表1、30个煤样的原始数据。
30个煤样干燥分析基高位发热值的偏差结果见表2。
表2、30个煤样干燥分析基高位发热值的偏差结果。
煤样干燥分析基高位发热值的平均偏差△HHV GZ=-178.19 kJ/kg。
根据表1中计算得到的30个煤样的C WAF和H WAF数据进行直线拟合；得到的直线拟合式为：H WAF=6.462-0.019×C WAF。
（二）电厂机组正常运行燃煤发热值的预测及验证，参见如下示例。
以某机组正常运行中某一燃煤的元素分析数据为例，数据如表3所示。
表3、机组正常运行中某一燃煤的元素分析数据。
根据上述元素分析数据，计算碳的干燥无灰基含量C WAF=81.02。代入直线拟合式：H WAF=6.462-0.019×C WAF，计算得到氢元素占燃煤的干燥无灰基含量计算值H WAFc为4.923。转化为氢元素占正常运行燃煤收到基含量的理论计算值Harc为3.607。
判断(Harc- Har)绝对值，因为(3.607-3.55)=0.057<1，因此计算燃煤热值时氢元素取实测值3.55。
运行燃煤的干燥基高位发热值HHVGZO根据公式计算结果为27213.79 kJ/kg。
运行燃煤的正常高位发热值的收到基预测值HHVar根据公式计算结果为23494.83kJ/kg。
运行燃煤的正常低位发热值的收到基预测值LHVar根据公式计算结果为22401.53kJ/kg。燃煤在实验室根据国家标准测试得到的收到基低位发热值LHVarT为22465.52 kJ/kg，与通过本发明提供方法得到的预测值的偏差为22465.52-22401.53=63.99 kJ/kg。
按照上述步骤对正常运行中得到的五个燃煤样品数据进行了验证，数据汇总如下表4。
表4、机组正常运行中燃煤数据。
项目 单位 燃煤1 燃煤2 燃煤3 燃煤4 燃煤5
<i>Car</i> % 59.36 56.28 61.74 60.84 58.04
<i>Har</i> % 3.55 3.41 3.71 3.66 3.46
<i>Oar</i> % 9.20 8.80 9.06 8.86 9.11
<i>Nar</i> % 0.77 0.70 0.81 0.79 0.74
<i>Sar</i> % 0.43 0.31 0.29 0.29 0.46
<i>War</i> % 13.10 16.03 11.56 12.30 14.72
<i>Aar</i> % 13.63 14.31 12.82 13.26 13.47
<i>C</i><sub>MAF</sub> % 81.02 80.80 81.64 81.72 80.83
<i>H</i><sub>MAFc</sub> % 4.92 4.93 4.91 4.91 4.93
<i>H</i><sub>ARc</sub> % 3.61 3.43 3.71 3.65 3.54
<i>H</i><sub>ARc</sub>-<i>H</i><sub>AR</sub> % 0.062 0.020 0.001 -0.004 0.082
<i>HHV</i><sub>GZO</sub> kJ/kg 27213.79 26758.76 27898.44 27730.83 27089.60
<i>HHV</i>ar kJ/kg 23494.83 22319.04 24515.10 24164.22 22949.38
<i>LHV</i>ar kJ/kg 22401.53 21182.97 23422.70 23065.75 21836.01
<i>LHV</i>ar<sub>T</sub> kJ/kg 22465.52 21247.08 23503.19 22936.12 21783.50
<i>LHV</i>ar<sub>T</sub>-<i>LHV</i>ar kJ/kg 63.99 64.11 80.49 -129.63 -52.51
由机组正常运行中的五个燃煤验证数据可以看到，实验室实测燃煤低位发热值与本方法预测值之间的偏差绝对值可以控制在150kJ/kg之内，可以满足现场锅炉效率在线计算工程应用的需求。
根据上述的实施例对本发明作了详细描述。需说明的是，以上的实施例仅仅为了举例说明发明而已。在不偏离本发明的精神和实质的前提下，本领域技术人员可以设计出本发明的多种替换方案和改进方案，其均应被理解为再本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种预测运行机组的燃煤发热值的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）燃煤高位发热值的标定，其包括如下步骤：
A）采集30个不同煤样，并对每个煤样进行元素分析及干燥分析基高位发热值测定；
B）针对每个煤样，根据公式1计算干燥分析基高位发热值HHV GZi；
HHV GZi= (343.20Car i+1210.65Har i+88.096Sar i-114.399Oar i)×100/(100-War i)
公式1
公式1中，i=1,2,3，…，30；Car i、Har i、Oar i、Sar i、War i分别表示第i个煤样中的碳、氢、氧、硫及水分占第i个煤样总质量的百分含量，单位为%；
C）计算每个煤样干燥分析基高位发热值的偏差△HHV GZi：
△HHV GZi= HHV T GZi - HHV GZi 公式2
公式2中，i=1,2,3，…，30；HHV T GZi为第i个煤样的干燥分析基高位发热值测定值，HHV GZi为第i个煤样通过公式1计算得到的预测值；
D）煤样干燥分析基高位发热值的平均偏差△HHV GZ：
△HHV GZ=∑(△HHV GZi)/30 公式3
E）针对每个煤样的元素分析，将碳、氢的收到基含量通过公式4和公式5转换为干燥无灰基含量；
C WAFi= Car i ×100/(100-War i-Aar i) 公式4
H WAFi= Har i×100/(100-War i-Aar i) 公式5
公式4和公式5中，i=1,2,3，…，30；C WAFi、H WAFi分别表示干燥无灰基中碳、氢占总质量的百分含量，单位为%；Aar i表示第i个煤样中灰分占第i个煤样的总质量的百分含量，单位为%；
F）将30个煤样的C WAFi和H WAFi进行直线拟合；得到的直线拟合式如公式6所示；
H WAF=a+b×C WAF 公式6
公式6中，a为直线的截距，b为斜率，C WAF和H WAF为变量，分别表示干燥无灰基中碳、氢占总质量的百分含量，单位为%；
（2）机组正常运行中燃煤发热值的预测，其包括如下步骤：
a）根据正常运行中燃煤的元素分析，将碳的收到基含量通过公式7转换为干燥无灰基含量；
C WAF= Car×100/(100-War-Aar) 公式7
公式7中，C WAF表示干燥无灰基中碳占总质量的百分含量，单位为%； Car、War、Aar分别表示正常运行燃煤中的碳、水分和灰分占燃煤总质量的百分含量，单位为%；
b）将步骤a）得到的C WAF代入公式6，得到氢元素占燃煤的干燥无灰基含量计算值H WAFc；
c）通过公式9计算氢元素占正常运行燃煤收到基含量的理论计算值Harc；
Harc= H WAFc×(100-War-Aar)/100 公式9
d）根据正常运行燃煤的元素分析，通过公式10计算运行燃煤的干燥基高位发热值HHV GZO；
HHV GZO= (343.20Car+1210.65Har+88.096Sar-114.399Oar)×100/(100-War)
公式10
公式10中，Car、Har、Oar、Sar、War分别表示正常运行燃煤中的碳、氢、氧、硫及水分和灰分占燃煤总质量的百分含量，单位为%；当(Harc- Har)绝对值大于1，则公式10中取Har=Harc；当(Harc- Har)绝对值小于等于1，则公式10中Har取正常运行燃煤的元素分析得到的氢占燃煤总质量的百分含量值；
e）利用公式11计算运行燃煤的正常高位发热值的收到基预测值HHVar；
HHVar=(HHV GZO+△HHV GZ)×(100-War)/100 公式11
f）利用公式12计算运行燃煤的正常低位发热值的收到基预测值LHVar；
LHVar=HHVar-24.416×(Har×8.937+War) 公式12。
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