CN107451395A - 一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法 - Google Patents
一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107451395A CN107451395A CN201710522156.XA CN201710522156A CN107451395A CN 107451395 A CN107451395 A CN 107451395A CN 201710522156 A CN201710522156 A CN 201710522156A CN 107451395 A CN107451395 A CN 107451395A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- mfrac
- air
- gas
- flue gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
- G16C20/00—Chemoinformatics, i.e. ICT specially adapted for the handling of physicochemical or structural data of chemical particles, elements, compounds or mixtures
- G16C20/10—Analysis or design of chemical reactions, syntheses or processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
本发明涉及一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：具体步骤如下：得到天然气的平均分子式；建立天然气与干空气的理想燃烧化学反应方程式，得到单位摩尔天然气消耗的干空气量和燃烧生成的烟气中各燃烧产物的摩尔分数，进行过量空气和湿度修正，建立天然气与湿空气的实际化学反应方程式，得到单位摩尔天然气消耗的湿空气量、在干基下各燃烧产物的摩尔分数和在湿基下各燃烧产物的摩尔分数；使用烟气分析仪测量烟气中实际的CO2的体积浓度或者O2的体积浓度，求出过量空气系数；求出烟气的排气流量和在湿基下烟气中各成分的摩尔分数；将烟气中各成分的摩尔分数折算成质量分数；计算排气焓值，根据排气焓值和排气流量计算出排气能量。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，属于燃气内燃机领域。
背景技术
天然气分布式能源具有综合能效高、清洁环保、就近供应等优点，近年来，随着人们节 能环保意识的日益增强，以燃气内燃机为原动机的分布式能源得到越来越多的应用。燃气 内燃机排气流量和排气焓值是污染物排放总量统计和余热利用设备(溴化锂吸收式制冷机、 余热锅炉等)的能效测试过程中的关键参数。
内燃机排烟温度较高，且内部为正压，排气烟道直管道较短，传统的靠背管直接测量 排气流量方法并不适用。ASME PTC4.4-2008和ASME PTC22-2005标准介绍了燃机热平衡和 余热锅炉热平衡两种估算燃气轮机排气流量的方法，通过联立燃气轮机或余热锅炉物质守 恒和能量守恒方程，解出过量空气系数，进而求出排气流量和排气成分。但该方法计算过 程复杂，计算结果的准确度受余热锅炉散热损失和燃机各项损失(发电机损失、传动装置 损失、固定损失等)的预估精度影响较大。专利CN 105971738 A公开了一种利用神经网络 模型在线计算燃气轮机排气流量的方法，但该方法计算过程复杂，神经网络模型需要预先 训练。因此有必要寻找一种计算过程简单，计算所需数据较少，计算精度较高的燃气内燃 机排气流量和排气能量计算方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种计算精度较高的燃气 内燃机排气流量和排气能量计算方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算 方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)根据天然气中各个成分的分子式和摩尔分数，进行归一化，得到天然气的平均分子式 Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6；
(2)根据天然气的平均分子式Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6建立天然气与干空气的理想燃烧化学反应方 程式，得到单位摩尔天然气消耗的干空气量和燃烧生成的烟气中各燃烧产物的摩尔分数；
(3)假设过量空气系数为α，对理想燃烧化学反应方程式进行过量空气和湿度修正，建立 天然气与湿空气的实际化学反应方程式，得到在实际情况下，单位摩尔天然气消耗的湿空 气量、在干基下各燃烧产物的摩尔分数和在湿基下各燃烧产物的摩尔分数；
(4)使用烟气分析仪测量烟气中实际的CO2的体积浓度或者O2的体积浓度；
(5)将烟气中实际的CO2的体积浓度或者O2的体积浓度代入步骤(3)中得到的单位摩尔天 然气消耗的湿空气量、在干基下各燃烧产物的摩尔分数和在湿基下各燃烧产物的摩尔分数 中，求出过量空气系数α；
(6)根据过量空气系数α求出烟气的排气流量和在湿基下烟气中各成分的摩尔分数；
(7)将烟气中各成分的摩尔分数折算成质量分数；
(8)计算烟气中每种成分的排烟焓值，所有成分的排烟焓值按照质量分数加权后得到排气 焓值；
(9)根据排气焓值和排气流量计算出排气能量。
步骤(1)中，对天然气的成分进行色谱分析，得出天然气中各个成分的摩尔分数，再 根据天然气中各个成分的分子式和摩尔浓度进行归一化，得到天然气的平均分子式
Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6；
n1＝MF(CH4)+2×MF(C2H6)+3×MF(C3H8)+4×MF(C4H10)+5×MF(C5H12)
+6×MF(C6H14)+MF(CO2)
n2＝4×MF(CH4)+6×MF(C2H6)+8×MF(C3H8)+10×MF(C4H10)+12×MF(C5H12)
+14×MF(C6H14)+2×MF(H2O)
n3＝2×MF(CO2)+1×MF(H2O)+2×MF(O2)
n4＝MF(H2S)
n5＝2×MF(N2)
n6＝MF(He)+MF(Ar)
其中MF(i)为天然气中成分i的摩尔分数。
步骤(2)中，天然气与干空气的理想燃烧化学反应方程式为
其中Airdry为标准干空气，Airdry中各个成分按摩尔分数计：氮气，78.084％；氧气，20.9476％； 氩气，0.9365％；二氧化碳，0.0319％。
步骤(3)中，湿空气由干空气和H2O组成，湿空气的含湿量为d，则 mair,dry为湿空气中的干空气的质量，为湿空气中的H2O的质量，mair,wet为湿空气的质量；
过量空气系数为α，对理想燃烧化学反应方程式进行过量空气和湿度修正，天然气与 湿空气的实际化学反应方程式为：
Cn1Hn2On3Sn4Nn5Arn6+α×Qair×(Airwet)＝(c1)H2O+(c2)CO2+(c3)N2+(c4)SO2+(c5)Ar+(c6)O2；
c4＝n4；
Airwet为湿空气，α×Qair为Airwet的化学计量系数；
湿基下，烟气中各个燃烧产物的摩尔分数如下：MFH2O为MFCO2为MFN2为 MFSO2为MFAr为MFO2为干基下，烟气中各个燃烧产物的摩尔分数如下： MFCO2为MFN2为MFSO2为MFAr为MFO2为MFi为烟气中燃烧产物i的摩尔分数。
步骤(4)中，使用烟气分析仪测量过程严格按照GB 10184-2016附录B介绍的网格法 多次多点测量CO2的体积浓度或者O2的体积浓度，取算术平均得到的在干基下烟气中CO2的 体积浓度或者O2的体积浓度作为实际烟气中CO2的体积浓度或者O2的体积浓度。
步骤(5)中，将实际烟气中CO2的体积浓度或者O2的体积浓度代入MFi中，求出过量空 气系数α和在干基下烟气中各个成分的摩尔分数。
步骤(6)中，燃气内燃机的烟气在湿基下的排气流量Qout为：
Qout＝Qair,in+Qfuel
上式中Qair,in为燃气内燃机入口处的空气质量流量；Qfuel为天然气质量流量。
步骤(7)中，利用烟气中各成分在湿基下的摩尔分数和对应的相对分子质量，换算成各成 分的质量分数。
步骤(8)中，燃气内燃机的排气焓值等于烟气中各个成分的排烟焓值的质量加权平均， 将任一成分的摩尔流量与该成分的相对分子质量的乘积除以烟气的总质量流量，即可求出 该成分的的质量分数，因此，燃气内燃机的排气焓值hout表示为：
hout＝∑WFihi(TK)
式中WFi为排气中成分i的质量分数，hi(Tk)为烟气中成分i在温度TK下的排烟焓值， hi(Tk)通过查表或者Thermal-Build函数计算得出。
步骤(9)中，将内燃机的排气焓值与排气流量相乘，即得到内燃机的排气能量Hout，
Hout＝hout×Qout。
相比现有技术，本发明计算过程简单，计算所需数据较少，计算精度较高。
具体实施方式
下面结合通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而 本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，具体步骤如下。
步骤(1)：根据天然气中各个成分的分子式和摩尔分数，进行归一化，得到天然气的 平均分子式Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6。
步骤(1)中，对天然气的成分进行色谱分析，得出天然气中各个成分的摩尔分数，再 根据天然气中各个成分的分子式和摩尔浓度进行归一化，得到天然气的平均分子式Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6。其中，
n1＝MF(CH4)+2×MF(C2H6)+3×MF(C3H8)+4×MF(C4H10)+5×MF(C5H12)
+6×MF(C6H14)+MF(CO2)
n2＝4×MF(CH4)+6×MF(C2H6)+8×MF(C3H8)+10×MF(C4H10)+12×MF(C5H12)
+14×MF(C6H14)+2×MF(H2O)
n3＝2×MF(CO2)+1×MF(H2O)+2×MF(O2)
n4＝MF(H2S)
n5＝2×MF(N2)
n6＝MF(He)+MF(Ar)
其中MF(i)为天然气中成分i在天然气中的摩尔分数。MF(CH4)为天然气中CH4的摩尔分数， MF(CH6)为天然气中CH6的摩尔分数，MF(C3H8)为天然气中C3H8的摩尔分数，MF(C4H10)为天然 气中C4H10的摩尔分数，MF(C5H12)为天然气中C5H12的摩尔分数，MF(C6H14)为天然气中C6H14的摩 尔分数，MF(CO2)为天然气中CO2的摩尔分数，MF(H2O)为天然气中H2O的摩尔分数，MF(O2)为 天然气中O2的摩尔分数，MF(H2S)为天然气中H2S的摩尔分数，MF(N2)为天然气中N2的摩尔 分数，MF(He)为天然气中He的摩尔分数，MF(Ar)为天然气中Ar的摩尔分数。
本实施例中选用某天然气分布式能源项目，主机和余热利用设备分别为内燃机和烟气 热水型溴化锂制冷机组，内燃机额定功率为3300kW。内燃机满负荷时，经网格法多次测量 取平均，内燃机的燃烧的烟气中CO2的体积分数为5.2％。经气相色谱分析仪检测分析，天然 气中各个成分的体积分数为CH4，92.63％；C2H6，3.87％；C3H8，0.75％；O2，0.28％；N2，1.16％； CO2，1.31％，天然气流量为830.69Nm3/h，天然气密度为0.669kg/Nm3。将天然气的各个成 分和各个成分的体积比例进行归一化，得n1为1.0393，n2为3.9974，n3为0.0318，n4 为0，n5为0.0232，n6为0，平均天然气分子式C1.0393H3.9974O0.0318N0.0232。
步骤(2)：根据天然气的平均分子式Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6建立天然气与干空气的理想燃烧 化学反应方程式，得到单位摩尔天然气消耗的干空气量和燃烧生成的烟气中各燃烧产物的 摩尔分数。
天然气与干空气的理想燃烧化学反应方程式为
其中Airdry为标准干空气，Airdry中各个成分按摩尔分数计：氮气，78.084％；氧气，20.9476％； 氩气，0.9365％；二氧化碳，0.0319％。
本实施例中天然气与干空气的理想燃烧化学反应方程式为：
C1.0393H3.9974O0.0318N0.0232+9.65624Airdry＝1.9987H2O+1.04238CO2+7.55158N2+0.09043Ar
步骤(3)：假设过量空气系数为α，对理想燃烧化学反应方程式进行过量空气和湿度 修正，建立天然气与湿空气的实际化学反应方程式，得到在实际情况下，单位摩尔天然气 消耗的湿空气量、在干基下各燃烧产物的摩尔分数和在湿基下各燃烧产物的摩尔分数。
湿空气由干空气和H2O组成，湿空气的含湿量为d，则 mair,dry为湿空气中的干空气的质量，为湿空气中的H2O的质量，mair,wet为湿空气的质量。含湿量d为1kg干空气中含水蒸气质量，单位为g/kg。
过量空气系数为α，对理想燃烧化学反应方程式进行过量空气和湿度修正，天然气与 湿空气的实际化学反应方程式为：
Cn1Hn2On3Sn4Nn5Arn6+α×Qair×(Airwet)＝(c1)H2O+(c2)CO2+(c3)N2+(c4)SO2+(c5)Ar+(c6)O2；
c4＝n4；
Airwet为湿空气，α×Qair为Airwet的化学计量系数；
湿基下，烟气中各个燃烧产物的摩尔分数如下：MFH2O为MFCO2为MFN2为 MFSO2为MFAr为MFO2为干基下，烟气中各个燃烧产物的摩尔分数如下： MFCO2为MFN2为MFSO2为MFAr为MFO2为MFi为烟气中燃烧产物i的摩尔分数。MFH2O为烟气中燃烧产物H2O的摩尔分数，MFCO2为烟气中燃烧产物CO2的摩 尔分数，MFN2为烟气中燃烧产物N2的摩尔分数，MFSO2为烟气中燃烧产物SO2的摩尔分数，MFAr为烟气中燃烧产物Ar的摩尔分数，MFO2为烟气中燃烧产物O2的摩尔分数。
烟气中各个燃烧产物的摩尔分数在湿基下和干基下的具体表示参见表1。
表1
步骤(4)：使用烟气分析仪测量烟气中实际的CO2的体积浓度或者O2的体积浓度。
使用烟气分析仪测量过程严格按照GB 10184-2016附录B介绍的网格法多次多点测量 CO2的体积浓度或者O2的体积浓度，取算术平均得到的在干基下烟气中CO2的体积浓度或者 O2的体积浓度作为实际烟气中CO2的体积浓度或者O2的体积浓度。
本实施例中相关性能参数以及实验数据参考表2。
表2
步骤(5)：将烟气中实际的CO2的体积浓度或者O2的体积浓度代入步骤(3)中得到的单位摩尔天然气消耗的湿空气量、在干基下各燃烧产物的摩尔分数和在湿基下各燃烧产物的摩尔分数中，求出过量空气系数α。
将实际烟气中CO2的体积浓度或者O2的体积浓度代入MFi中，求出过量空气系数α和在 干基下烟气中各个成分的摩尔分数。
步骤(6)：根据过量空气系数α求出烟气的排气流量和在湿基下烟气中各成分的摩尔 分数。
燃气内燃机的烟气在湿基下的排气流量Qout为：
Qout＝Qair,in+Qfuel
上式中Qair,in为燃气内燃机入口处的空气质量流量；Qfuel为天然气质量流量。Qout同时为 燃气内燃机的烟气在湿基下的质量流量。
步骤(7)：将烟气中各成分的摩尔分数折算成质量分数。
利用烟气中各成分在湿基下的摩尔分数和对应的相对分子质量，换算成各成分的质量 分数。
步骤(8)：计算烟气中每种成分的排烟焓值，所有成分的排烟焓值按照质量分数加权 后得到排气焓值。
燃气内燃机的排气焓值等于烟气中各个成分的排烟焓值的质量加权平均，将任一成分 的摩尔流量与该成分的相对分子质量的乘积除以烟气的总质量流量，即可求出该成分的的 质量分数，因此，燃气内燃机的排气焓值hout表示为：
hout＝∑WFihi(TK)
式中WFi为排气中成分i的质量分数，hi(Tk)为烟气中成分i在温度TK下的排烟焓值， hi(Tk)通过查表或者Thermal-Build函数计算得出。
步骤(9)：根据排气焓值和排气流量计算出排气能量。
将内燃机的排气焓值与排气流量相乘，即得到内燃机的排气能量Hout，Hout＝hout×Qout。
本实施例中分别采用碳平衡法和氧平衡法两种方法进行计算，其计算结果如表3所示。
表3
本实施例中步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)、步骤(6)、 步骤(7)、步骤(8)和步骤(9)依次进行。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)根据天然气中各个成分的分子式和摩尔分数，进行归一化，得到天然气的平均分子式Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6；
(2)根据天然气的平均分子式Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6建立天然气与干空气的理想燃烧化学反应方程式，得到单位摩尔天然气消耗的干空气量和燃烧生成的烟气中各燃烧产物的摩尔分数；
(3)假设过量空气系数为α，对理想燃烧化学反应方程式进行过量空气和湿度修正，建立天然气与湿空气的实际化学反应方程式，得到在实际情况下，单位摩尔天然气消耗的湿空气量、在干基下各燃烧产物的摩尔分数和在湿基下各燃烧产物的摩尔分数；
(4)使用烟气分析仪测量烟气中实际的CO2的体积浓度或者O2的体积浓度；
(5)将烟气中实际的CO2的体积浓度或者O2的体积浓度代入步骤(3)中得到的单位摩尔天然气消耗的湿空气量、在干基下各燃烧产物的摩尔分数和在湿基下各燃烧产物的摩尔分数中，求出过量空气系数α；
(6)根据过量空气系数α求出烟气的排气流量和在湿基下烟气中各成分的摩尔分数；
(7)将烟气中各成分的摩尔分数折算成质量分数；
(8)计算烟气中每种成分的排烟焓值，所有成分的排烟焓值按照质量分数加权后得到排气焓值；
(9)根据排气焓值和排气流量计算出排气能量。
2.根据权利要求1所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：
步骤(1)中，对天然气的成分进行色谱分析，得出天然气中各个成分的摩尔分数，再根据天然气中各个成分的分子式和摩尔浓度进行归一化，得到天然气的平均分子式Cn1Hn2On3Sn4Nn5Hen6；
n1＝MF(CH4)+2×MF(C2H6)+3×MF(C3H8)+4×MF(C4H10)+5×MF(C5H12)
+6×MF(C6H14)+MF(CO2)
n2＝4×MF(CH4)+6×MF(C2H6)+8×MF(C3H8)+10×MF(C4H10)+12×MF(C5H12)
+14×MF(C6H14)+2×MF(H2O)
n3＝2×MF(CO2)+1×MF(H2O)+2×MF(O2)
n4＝MF(H2S)
n5＝2×MF(N2)
n6＝MF(He)+MF(Ar)
其中MF(i)为天然气中成分i的摩尔分数。
3.根据权利要求2所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：
步骤(2)中，天然气与干空气的理想燃烧化学反应方程式为
<mfenced open = "" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>H</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>O</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>S</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>He</mi>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>6</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>0.209476</mn>
</mfrac>
<msub>
<mi>Air</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>r</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>H</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mi>O</mi>
<mo>+</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>0.209476</mn>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mn>0.0319</mn>
<mi>%</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>CO</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>+</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>5</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>0.209476</mn>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mn>78.084</mn>
<mi>%</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>N</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>SO</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mn>6</mn>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>0.209476</mn>
</mfrac>
<mo>&times;</mo>
<mn>0.9365</mn>
<mi>%</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>A</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中Airdry为标准干空气，Airdry中各个成分按摩尔分数计：氮气，78.084％；氧气，20.9476％；氩气，0.9365％；二氧化碳，0.0319％。
4.根据权利要求3所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：
步骤(3)中，湿空气由干空气和H2O组成，湿空气的含湿量为d，则 mair,dry为湿空气中的干空气的质量，为湿空气中的H2O的质量，mair,wet为湿空气的质量；
过量空气系数为α，对理想燃烧化学反应方程式进行过量空气和湿度修正，天然气与湿空气的实际化学反应方程式为：
Cn1Hn2On3Sn4Nn5Arn6+α×Qair×(Airwet)＝(c1)H2O+(c2)CO2+(c3)N2+(c4)SO2+(c5)Ar+(c6)O2；
<mrow>
<mi>c</mi>
<mn>1</mn>
<mo>=</mo>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
<mo>/</mo>
<mn>2</mn>
<mo>+</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>*</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>-</mo>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<mn>7.68</mn>
<mo>&times;</mo>
<mi>d</mi>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mn>2</mn>
<mo>=</mo>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<mn>2</mn>
<mo>+</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>*</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<mn>0.0015</mn>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mn>3</mn>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>5</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>*</mo>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
</mrow>
<mo>)</mo>
<mo>*</mo>
<mn>3.727</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
c4＝n4；
<mrow>
<mi>c</mi>
<mn>5</mn>
<mo>=</mo>
<mi>n</mi>
<mn>6</mn>
<mo>+</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&times;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<mn>0.0447</mn>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mi>c</mi>
<mn>6</mn>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>-</mo>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>i</mi>
<mi>r</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mi>n</mi>
<mn>4</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>n</mi>
<mn>3</mn>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
</mrow>
<mn>0.209476</mn>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
Airwet为湿空气，α×Qair为Airwet的化学计量系数；
湿基下，烟气中各个燃烧产物的摩尔分数如下：MFH2O为MFCO2为MFN2为MFSO2为MFAr为MFO2为干基下，烟气中各个燃烧产物的摩尔分数如下：MFCO2为MFN2为MFSO2为MFAr为MFO2为MFi为烟气中燃烧产物i的摩尔分数。
5.根据权利要求4所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：步骤(4)中，使用烟气分析仪测量过程严格按照GB 10184-2016附录B介绍的网格法多次多点测量CO2的体积浓度或者O2的体积浓度，取算术平均得到的在干基下烟气中CO2的体积浓度或者O2的体积浓度作为实际烟气中CO2的体积浓度或者O2的体积浓度。
6.根据权利要求5所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：步骤(5)中，将实际烟气中CO2的体积浓度或者O2的体积浓度代入MFi中，求出过量空气系数α和在干基下烟气中各个成分的摩尔分数。
7.根据权利要求6所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：步骤(6)中，燃气内燃机的烟气在湿基下的排气流量Qout为：
Qout＝Qair,in+Qfuel
上式中Qair,in为燃气内燃机入口处的空气质量流量；Qfuel为天然气质量流量。
8.根据权利要求7所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：步骤(7)中，利用烟气中各成分在湿基下的摩尔分数和对应的相对分子质量，换算成各成分的质量分数。
9.根据权利要求8所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：步骤(8)中，燃气内燃机的排气焓值等于烟气中各个成分的排烟焓值的质量加权平均，将任一成分的摩尔流量与该成分的相对分子质量的乘积除以烟气的总质量流量，即可求出该成分的的质量分数，因此，燃气内燃机的排气焓值hout表示为：
hout＝∑WFihi(TK)
式中WFi为排气中成分i的质量分数，hi(Tk)为烟气中成分i在温度TK下的排烟焓值，hi(Tk)通过查表或者Thermal-Build函数计算得出。
10.根据权利要求9所述的燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法，其特征在于：步骤(9)中，将内燃机的排气焓值与排气流量相乘，即得到内燃机的排气能量Hout，
Hout＝hout×Qout。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710522156.XA CN107451395A (zh) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | 一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710522156.XA CN107451395A (zh) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | 一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107451395A true CN107451395A (zh) | 2017-12-08 |
Family
ID=60487486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710522156.XA Pending CN107451395A (zh) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | 一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107451395A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113436033A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-09-24 | 西安热工研究院有限公司 | 一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法 |
| WO2022252414A1 (zh) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | 一种燃煤机组煤风同步动态协控方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1401071A (zh) * | 2000-02-16 | 2003-03-05 | 微动公司 | 用于测量质量流量和能含量的装置 |
| CN1584572A (zh) * | 2004-06-03 | 2005-02-23 | 西安交通大学 | 燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法 |
| CN102494714A (zh) * | 2011-11-11 | 2012-06-13 | 东南大学 | 电站锅炉效率与燃煤热值、灰分和水分的同步测算方法 |
| CN102567637A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-11 | 华南理工大学 | O2/co2气氛燃烧下燃料燃烧推算和热平衡推算方法 |
| CN102879201A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-16 | 西南石油大学 | 往复式天然气压缩机组用燃气发动机效率的测量方法 |
| CN203249864U (zh) * | 2013-05-20 | 2013-10-23 | 昆山市佰奥自动化设备科技有限公司 | 碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪用含碳气体成分分析模块 |
| CN103542904A (zh) * | 2013-10-29 | 2014-01-29 | 成都千嘉科技有限公司 | 基于能量计量的燃气计量方法及装置 |
| CN104698149A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-06-10 | 常州英集动力科技有限公司 | 一种燃煤锅炉煤质在线软测量方法及测量系统 |
| CN104699937A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-06-10 | 河北省电力建设调整试验所 | 一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法 |
| CN105867132A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-08-17 | 东南大学 | 稳态追踪自矫正的联合循环机组排烟含氧量在线测量方法 |
| CN106649945A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-05-10 | 赵志渊 | 一种确定单轴燃气轮机发电功率及排烟参数的计算方法 |
-
2017
- 2017-06-30 CN CN201710522156.XA patent/CN107451395A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1401071A (zh) * | 2000-02-16 | 2003-03-05 | 微动公司 | 用于测量质量流量和能含量的装置 |
| CN1584572A (zh) * | 2004-06-03 | 2005-02-23 | 西安交通大学 | 燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法 |
| CN102494714A (zh) * | 2011-11-11 | 2012-06-13 | 东南大学 | 电站锅炉效率与燃煤热值、灰分和水分的同步测算方法 |
| CN102567637A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-11 | 华南理工大学 | O2/co2气氛燃烧下燃料燃烧推算和热平衡推算方法 |
| CN102879201A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-16 | 西南石油大学 | 往复式天然气压缩机组用燃气发动机效率的测量方法 |
| CN203249864U (zh) * | 2013-05-20 | 2013-10-23 | 昆山市佰奥自动化设备科技有限公司 | 碳平衡法汽车燃料消耗量测试仪用含碳气体成分分析模块 |
| CN103542904A (zh) * | 2013-10-29 | 2014-01-29 | 成都千嘉科技有限公司 | 基于能量计量的燃气计量方法及装置 |
| CN104699937A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-06-10 | 河北省电力建设调整试验所 | 一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法 |
| CN104698149A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-06-10 | 常州英集动力科技有限公司 | 一种燃煤锅炉煤质在线软测量方法及测量系统 |
| CN105867132A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-08-17 | 东南大学 | 稳态追踪自矫正的联合循环机组排烟含氧量在线测量方法 |
| CN106649945A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-05-10 | 赵志渊 | 一种确定单轴燃气轮机发电功率及排烟参数的计算方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 郭必清等: "柴油机排气流量的精确算法", 《世界海运 船舶机电技术》 * |
| 阎维平等: "增压富氧煤燃烧烟气焓值计算方法的研究", 《华北电力大学学报》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022252414A1 (zh) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | 一种燃煤机组煤风同步动态协控方法 |
| US11822316B2 (en) | 2021-05-31 | 2023-11-21 | Suzhou Tpri Ener & Enviro Tech Co., Ltd. | Coal-air synchronous dynamic coordinated control method for coal-fired unit |
| CN113436033A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-09-24 | 西安热工研究院有限公司 | 一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106094755B (zh) | 一种基于大数据的燃气-蒸汽联合循环发电机组远程能效诊断方法 | |
| CN102252784B (zh) | 基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统 | |
| CN103528846B (zh) | 煤气锅炉热效率与煤气特性的实时监测方法 | |
| CN107796851B (zh) | 高炉煤气锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法 | |
| CN104699937A (zh) | 一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法 | |
| Hacatoglu et al. | Sustainability of a wind-hydrogen energy system: Assessment using a novel index and comparison to a conventional gas-fired system | |
| WO2005083447A1 (fr) | Procede et dispositif de controle en ligne pour un appareil de conversion de combustible fossile | |
| CN102494714A (zh) | 电站锅炉效率与燃煤热值、灰分和水分的同步测算方法 | |
| CN103729691B (zh) | 基于均匀设计的多目标配煤方法 | |
| CN106228464A (zh) | 一种基于b/s架构的集团化火力发电企业碳排放控制方法 | |
| CN107451395A (zh) | 一种燃气内燃机排气流量和排气能量计算方法 | |
| CN115238597A (zh) | 涉及园区级综合能源系统源网荷碳排放模型的构建方法 | |
| CN107844682A (zh) | 基于煤气热值和烟气成分的转炉煤气成分软测量方法 | |
| CN109184933A (zh) | 沼气内燃发电机组的协同优化控制方法及系统 | |
| Ratlamwala et al. | Thermodynamic analysis of an integrated geothermal based quadruple effect absorption system for multigenerational purposes | |
| CN106649945A (zh) | 一种确定单轴燃气轮机发电功率及排烟参数的计算方法 | |
| CN105548477B (zh) | 一种火力发电厂烟气成分测量方法及测量系统 | |
| CN107315908A (zh) | 一种燃煤锅炉燃烧效率在线快速计算方法 | |
| CN100394167C (zh) | 燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法 | |
| CN108595723A (zh) | 一种锅炉暖风器回热量计算方法及装置 | |
| CN106845134B (zh) | 一种锅炉机组相对性能指标计算方法及装置 | |
| Zhang et al. | Numerical study on operating characteristics of self-driven total heat recovery system for wet-hot flue gas | |
| CN105610199B (zh) | 考虑网架约束的风光配比确定方法及其装置 | |
| CN114996892A (zh) | 一种基于着色Petri网的电力碳足迹计算方法及装置 | |
| CN104238534B (zh) | 一种高炉煤气锅炉省煤器沸腾度在线监测装置和监测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171208 |