CN107702745A - 一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法及系统 - Google Patents

一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法及系统 Download PDF

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CN107702745A CN201710823751.7A CN201710823751A CN107702745A CN 107702745 A CN107702745 A CN 107702745A CN 201710823751 A CN201710823751 A CN 201710823751A CN 107702745 A CN107702745 A CN 107702745A
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Abstract

本发明提供了一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，包括以下步骤：S1、设定锅炉本体参数；S2、计算烟气流量；S3、计算烟气净化漏风率；S4、计算总漏风率；S5、计算炉膛烟气标态流量；S6、在炉膛中从高至低布置多个参数监测点，计算每个参数监测点的烟气流量；S7、计算相邻参数监测点的有效高度；S8、计算设定温度的标高线；S9、计算相邻参数监测点的有效容积；S11、计算相邻参数监测点的烟气停留时间；S12、计算停留总时间。本发明还提供了一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算系统。本发明的有益效果是：能够在线动态计算垃圾焚烧炉烟气停留时间。

Description

一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法及系统
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧炉，尤其涉及一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法及系统。
背景技术
根据国家标准“GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》”中有一项重要指标：“炉膛内焚烧温度≥850℃”且“烟气停留时间≥2秒”。然而实际生产中，仅有炉膛温度测量，但无烟气停留时间测量仪器仪表，唯一能证明“烟气停留时间≥2秒”的仅有锅炉设计计算书，这个计算书不能实时动态反映工况。
“GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》”，对“炉膛烟气温度≥850℃及停留时间≥2秒”有明确要求。同时，在各种环保、评级检查中，均要求提供烟气停留时间的计算或≥2秒的有效计算书等相关证据。
因此，亟需找到合适的计算方法，构成一个易实施的系统，可以计算出烟气停留时间，能够在线、实时、动态反映出工况是否符合环保要求。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法及系统。
本发明提供了一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，包括以下步骤：
S1、设定锅炉本体参数；
S2、计算烟气流量；
S3、计算烟气净化漏风率；
S4、计算总漏风率；
S5、计算炉膛烟气标态流量；
S6、在炉膛中从高至低布置多个参数监测点，计算每个参数监测点的烟气流量；
S7、计算相邻参数监测点的有效高度；
S8、计算设定温度的标高线；
S9、计算相邻参数监测点的有效容积；
S11、计算相邻参数监测点的烟气停留时间；
S12、计算停留总时间。
作为本发明的进一步改进，步骤S1包括设定参数如下：
T0H:炉膛温度TO测点标高；
T1H:炉膛温度T1测点标高；
T2H:炉膛温度T2测点标高；
T3H:炉膛温度T3测点标高；
C3:二次风口至T3点水平线间侧面积；
LTK:炉膛宽度；
LTS:炉膛深度。
作为本发明的进一步改进，步骤S2包括：
将烟囱中的烟气流速测量仪表dP通过AI采集模块的I/O通道送至烟气流量计算块计算出烟气流速YV，采用如下公式1：
公式1说明：YV—烟道烟气流速，k—烟气及仪表总系数，dP—烟气流速测量仪表差压；
将烟囱中的烟气压力测量仪表YP、烟囱中的烟气温度测量仪表YT通过AI采集模块的I/O通道，以及烟气流速YV三参数送至烟气标态流量计算块计算出烟气标态流量YQF，采用公式2：
公式2说明：YQF—烟道烟气标态流量，r—烟道半径，YP--烟气压力，YT—烟气温度，PN—标准状态压力101.325kPa,TN—标准状态温度273.15K；
如果对烟气直接测量标态流量，则省略公式1、2的计算。
作为本发明的进一步改进，步骤S3包括：
将烟囱中的烟气氧量测量仪表YO2、锅炉出口中的烟气压力测量仪表GP、锅炉出口中的烟气温度测量仪表GT、锅炉出口中的烟气氧量测量仪表GO2通过AI采集模件的I/O通道，传送至烟气净化工艺漏风率计算块计算出烟气净化漏风率WLFV，采用公式3：
公式3说明：GLF—锅炉出口烟气标态流量，WQF—尾气补气标态流量，YQF—烟道烟气标态流量，GLF1--锅炉出口烟气流量，WQF1—尾气补气流量，YQF1—烟道烟气流量；
再利用气体流体动态公式4:
将公式4代入公式3，求出烟气净化漏风率WLFV，采用公式5：
公式5说明：WLFV--烟气净化漏风率。
作为本发明的进一步改进，步骤S4包括：
采用锅炉风动场试验标定出锅炉漏风率设定GLFV的数据，通过显示操作站进行设定后,将烟气净化漏风率(WLFV送到总漏风率计算块计算出总漏风率LFV，采用公式6：
LFV＝1-(1-GLFV)*(1-WLFV)……………………………公式6
公式6说明：LFV--总漏风率，GLFV--操作站输入锅炉漏风率设定值或固化于控制站的常量。
作为本发明的进一步改进，步骤S5包括：
将烟气标态流量YQF、总漏风率LFV送至炉膛烟气计算块计算出炉膛烟气标态流量LTF，采用公式7：
LTF＝YQF*LFV……………………………………………公式7
公式7说明：LTF—炉膛烟气标态风量。
作为本发明的进一步改进，步骤S6包括：
S61、计算T0点烟气流量TOF
将炉膛T0点的烟气压力测量仪表P0、炉膛T0点的烟气温度测量仪表T0通过AI采集模块的I/O通道，以及炉膛烟气标态流量LTF送入T0点烟气流量计算块计算出T0点烟气流量TOF，采用公式8：
公式8说明：TOF--炉膛温度T0点烟气流量，P0—炉膛温度T0点烟气压力，T0—炉膛温度T0点烟气温度；
S62、计算T1点烟气流量T1F
将炉膛T1点的烟气压力测量仪表P1、炉膛T1点的烟气温度测量仪表T1通过AI采集模块的I/O通道，以及炉膛烟气标态流量LTF送入T1点烟气流量计算块计算出T1点烟气流量T1F，采用公式9：
公式9说明：T1F--炉膛温度T1点烟气流量，P1—炉膛温度T1点烟气压力，T1—炉膛温度T1点烟气温度，如果若无P1测点，则通过公式10计算：
公式10说明：P1—炉膛温度T1点烟气压力，利用趋势线性关系来计算P1，P2--炉膛温度T2点烟气压力；
S63、计算T2点烟气流量T2F
将炉膛T2点的烟气压力测量仪表P2、炉膛T2点的烟气温度测量仪表T2通过AI采集模块的I/O通道，以及炉膛烟气标态流量LTF送入T2点烟气流量计算块计算出T2点烟气流量T2F，采用公式11：
公式11说明：T2F--炉膛温度T2点烟气流量，P2—炉膛温度T2点烟气压力，T2—炉膛温度T2点烟气温度；
S64、计算T3点烟气流量T3F
将炉膛T2点的烟气压力测量仪表P3、炉膛T3点的烟气温度测量仪表T3通过AI采集模块的I/O通道，以及炉膛烟气标态流量LTF送入T3点烟气流量计算块计算出T3点烟气流量T3F，采用公式12：
公式12说明：T3F--炉膛温度T3点烟气流量，P3—炉膛温度T3点烟气压力，T3—炉膛温度T3点烟气温度，如果无P3测点，则通过公式13计算：
P3＝(P2)……………………………………………………公式13
公式13说明：P3—炉膛温度T3点烟气压力。
作为本发明的进一步改进，步骤S7包括：
S71、计算T1至T0点有效高度L10
将炉膛温度T1、TO温度点送至T1至T0点有效高度计算块计算出T1至T0点有效高度L10，采用公式14：
公式14说明：L10--炉膛温度T1至T0点的炉膛温度高于850℃有效高度；
S72、计算T2至T1点有效高度L21
将炉膛温度T2、T1温度点送至T2至T1点有效高度计算块计算出T2至T1点有效高度L21，采用如下公式15：
公式15说明：L21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃有效高度；
S73、计算T3至T2点有效高度L32
将炉膛温度T3、T2温度点送至T3至T2点有效高度计算块计算出T3至T2点有效高度L32，采用如下公式16：
公式16说明：L32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效高度；
作为本发明的进一步改进，步骤S8包括：
计算850℃的标高线
将有效高度L10、L21、L32送入标高汇总模块计算出850℃标高线850H，采用公式17：
850H＝T3H+L10+L21+L32…………………………………公式17
公式17说明：850H—炉膛烟气温度等于850℃时的标高线。
作为本发明的进一步改进，步骤S9包括：
S91、计算T1至T0点锅炉有效容积A10
将锅炉宽度LTK、深度LTS、T1至T0点有效高度L10信号送入T1至T0点有效容积计算块计算出T1至T0点锅炉有效容积A10，采用公式18：
A10＝LTK*LTS*L10……………………………………公式18
公式18说明:A10--炉膛温度T1至T0点炉膛温度高于850℃有效容积；
S92、计算T2至T1点锅炉有效容积A21
将锅炉宽度LTK、深度LTS、T2至T1点有效高度L21信号送入T2至T1点有效容积计算块计算出T2至T1点锅炉有效容积A21，采用公式19：
A21＝LTK*LTS*L21……………………………………公式19
公式19说明:A21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃有效容积；
S93、计算T3至T2点锅炉有效容积A32
将锅炉宽度LTK)、深度LTS、T3至T2点有效高度L32信号送入T3至T2点有效容积计算块计算出T3至T2点锅炉有效容积A32，采用公式20：
A32＝LTK*LTS*L32……………………………………公式20
公式20说明:A32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效容积；
S94、计算二次风口至T3点锅炉有效容积A3
将炉膛T3点烟气温度测量仪表T3由AI采集模块和锅炉宽度LTK、T3点下有效侧面积C3信号送入二次风口至T3点有效容积计算块计算出二次风口至T3点锅炉有效容积(A3)，采用公式21：
公式21说明:A32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效容积；
作为本发明的进一步改进，步骤S10包括：
S101、计算T1至T0点烟气停留时间S10
将T1至T0点锅炉有效容积(A10)、炉膛烟气标态流量LTF及炉膛温度T1、T0信号送入T1至T0点烟气停留时间计算块计算T1至T0烟气停留时间S10，采用公式22：
公式22说明：S10--炉膛温度T1至T0点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T—T1至T0点炉膛温度，用于定积分计算变量,T10F—T1至T0点随炉膛温度T变化的烟气流量；
S102、计算T2至T1点烟气停留时间S21
将T2至T1点锅炉有效容积A21、炉膛烟气标态流量LTF及炉膛温度T2、T1信号送入T2至T1点烟气停留时间计算块计算T2至T1烟气停留时间S21，采用公式23：
公式23说明：S21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T--T2至T1点炉膛温度，用于定积分计算变量,T21F—T2至T1点随炉膛温度T变化的烟气流量；
S103、计算T3至T2点烟气停留时间S32
将T3至T2点锅炉有效容积A32、炉膛烟气标态流量LTF及炉膛温度T3、T2信号送入T3至T2点烟气停留时间计算块计算T3至T2烟气停留时间S32，采用公式24：
公式24说明：S32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T—T3至T2点炉膛温度，用于定积分计算变量,T32F—T3至T2点随炉膛温度T变化的烟气流量；
S104、计算二次风口至T3点烟气停留时间S3
将二次风口至T3点锅炉有效容积A3、T3点烟气流量T3F信号送入二次风口至T3点烟气停留时间计算块计算二次风口至T3点烟气停留时间S3，采用公式25：
公式25说明：S3—二次风口至炉膛温度T3点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间；
作为本发明的进一步改进，步骤S12包括：
将T1至T0点烟气停留时间S10、T1至T0点烟气停留时间S21、T3至T2点烟气停留时间S32、二次风口至T3点烟气停留时间S3信号送入时间汇总模块计算出烟气停留总时间S，采用公式26：
S＝S10+S21+S32+S3………………………………………公式26
公式26说明：S—炉膛温度高于850℃烟气停留时间的总和。
本发明还提供了一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算系统，包括检测仪表和与所述检测仪表连接的过程计算控制站系统，所述过程计算控制站系统包括I/O通道、控制站、通讯接口和显示操作站，所述检测仪表的输出端通过所述I/O通道与所述控制站连接，所述控制站通过所述通讯接口与所述显示操作站连接。
本发明的有益效果是：通过上述方案，能够在线动态计算垃圾焚烧炉烟气停留时间。
附图说明
图1是本发明一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算系统的示意图。
图2是本发明一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法的参数监测点示意图。
图3是本发明一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
术语解释：
烟气停留停时间：指生活垃圾焚烧炉燃烧所产生的烟气处于高温段(高于850℃)的持续时间，也就是锅炉第一烟道(后面简称“炉膛”)二次风口以上至烟气温度(后面简称“炉膛温度”)等于850℃层间的烟气总的经过时间。
如图1所示,一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算系统，包括检测仪表和与所述检测仪表连接的过程计算控制站系统，所述过程计算控制站系统包括I/O通道、控制站、通讯接口和显示操作站，所述检测仪表的输出端通过所述I/O通道与所述控制站连接，所述控制站通过所述通讯接口与所述显示操作站连接。
检测仪表：主要对垃圾焚烧炉及烟道过程工况参数测量仪表，主要由压力仪表、温度仪表、流量仪表、氧量仪表组成。压力仪表主要采用压力变送器，用于后述所有压力测量，输出4～20mA标准电气信号；温度仪表主要采用热电阻、热电偶，热电阻用于烟道烟气温度，输出三线制的电阻信号，热电偶用于炉膛温度、锅炉出口烟气温度，输出标准毫伏信号；流量仪表主要采用巴类测量仪表，用于烟道烟气流量的流速测量，通过差压变送器输出4～20mA标准电气信号；氧量仪表主要采用氧化锆测量仪表，用于烟道、锅炉出口氧量测量。
过程计算控制站系统：主要采用主流工业级的PLC(或DCS)系统，由I/O通道、控制站、通讯接口、显示操作站，及其组成的软件系统。I/O通道主要接受检测仪表送来的电气信号，转换成计算机数据通讯给控制站；控制站主要进行数学模型公式的计算程序的软件运行，计算结果送至通讯接口；通讯接口，是控制站与显示操作站数据通讯接口；显示操作站主要用于显示控制站计算数据，同时发出锅炉本体及测标高固定等参数。
如图2至图3所示，一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，包括：
在整个锅炉系统的工艺系统中，参与烟气停留时间计算的参数监测点图2所示：
1)引风机后烟道烟气参数
YV:烟道烟气流速；
YP:烟道烟气压力；
YT:烟道烟气温度；
YO2:烟道烟气氧量。
2)锅炉出口烟气参数
GP:锅炉出口烟气压力；
GT:锅炉出口烟气温度；
GO2:锅炉出口烟气氧量。
3)锅炉炉膛(第一烟道)参数
T0:炉膛出口烟气温度；
P0:炉膛出口烟气压力；
T1:炉膛上部烟气温度；
P1:炉膛上部烟气压力；
T2:炉膛中部烟气温度；
P2:炉膛中部烟气压力；
T3:炉膛下部烟气温度；
P3:炉膛下部烟气压力。
3、检测参数及计算方法原理框图
检测主要通过“就地仪表”对所有参数的测量，转化为标准电气信号，通过“计算系统”的“I/O通道”传递到“控制站”中，根据原理框图的各种计算公式的软件程序计算结果通过通讯接口后传送给“显示操作站”，同时“控制站”也接收“显示操作站”对锅炉本体参数的设定值。
整个控制原理框图如图3所示：
1)锅炉本体参数设定，主要参数如下：
T0H:炉膛温度TO测点标高；
T1H:炉膛温度T1测点标高；
T2H:炉膛温度T2测点标高；
T3H:炉膛温度T3测点标高；
另：C3:二次风口至T3点水平线间侧面积；
LTK:炉膛宽度；
LTS:炉膛深度。
2)烟气流量(YQF)的计算
来自“烟囱：烟气流速测量仪表dP”通过“AI采集模块”的I/O通道送至“烟气流量计算块”计算出“烟气流速YV”，采用如下公式1：
公式1说明：YV—烟道烟气流速，k—烟气及仪表总系数，dP—烟气流速测量仪表差压。
“烟囱：烟气压力测量仪表YP”、“烟囱：烟气温度测量仪表YT”通过“AI采集模块”的I/O通道，以及“烟气流速YV”三参数送至“烟气标态流量计算块”计算出“烟气标态流量(YQF)”，采用公式2：
公式2说明：YQF—烟道烟气标态流量，r—烟道半径，YP--烟气压力，YT—烟气温度。PN—标准状态压力101.325kPa,TN—标准状态温度273.15K，后述公式中直接引用参数。
若工艺系统中，对烟气直接测量标态流量，可省略公式1、2的计算。
3)烟气净化漏风率(WLFV)
“烟囱：烟气氧量测量仪表YO2”、“锅炉出口：烟气压力测量仪表GP”、“锅炉出口：烟气温度测量仪表GT”、“锅炉出口：烟气氧量测量仪表GO2”通过“AI采集模件”的I/O通道，传送至“烟气净化工艺漏风率计算块”计算出“烟气净化漏风率(WLFV)”，采用公式3：
公式3说明：GLF—锅炉出口烟气标态流量，WQF—尾气补气标态流量，YQF—烟道烟气标态流量，GLF1--锅炉出口烟气流量，WQF1—尾气补气流量，YQF1—烟道烟气流量。
再利用气体流体动态公式4:
将公式4代入公式3，求出“烟气净化漏风率(WLFV)”，采用公式5：
公式5说明：WLFV--烟气净化漏风率。
4)总漏风率(LFV)
“锅炉漏风率设定(GLFV)”(此数据主要采用锅炉风动场试验标定出数据)通过显示操作站进行设定后,“烟气净化漏风率(WLFV)”送到“总漏风率计算块”计算出“总漏风率(LFV)”，采用公式6：
LFV＝1-(1-GLFV)*(1-WLFV)………………………………公式6
公式6说明：LFV--总漏风率，GLFV--操作站输入锅炉漏风率设定值(或固化于控制站的常量)。
5)炉膛烟气标态流量(LTF)
“烟气标态流量(YQF)”、“总漏风率(LFV)”送至“炉膛烟气计算块”计算出“炉膛烟气标态流量(LTF)”，采用公式7：
LTF＝YQF*LFV……………………………………………………公式7
公式7说明：LTF—炉膛烟气标态风量，其它上述计算量。
6)T0点烟气流量(TOF)
“炉膛T0点：烟气压力测量仪表P0”、“炉膛T0点：烟气温度测量仪表T0”通过“AI采集模块”的I/O通道，以及“炉膛烟气标态流量(LTF)”送入“T0点烟气流量计算块”计算出“T0点烟气流量(TOF)”，采用公式8：
公式8说明：TOF--炉膛温度T0点烟气流量，P0—炉膛温度T0点烟气压力，T0—炉膛温度T0点烟气温度。
7)T1点烟气流量(T1F)
“炉膛T1点：烟气压力测量仪表P1”、“炉膛T1点：烟气温度测量仪表T1”通过“AI采集模块”的I/O通道，以及“炉膛烟气标态流量(LTF)”送入“T1点烟气流量计算块”计算出“T1点烟气流量(T1F)”，采用公式9：
公式9说明：T1F--炉膛温度T1点烟气流量，P1—炉膛温度T1点烟气压力，T1—炉膛温度T1点烟气温度。特别地，P1若无此测点，可以通过公式10计算：
公式10说明：P1—炉膛温度T1点烟气压力(利用趋势线性关系来计算)，P2--炉膛温度T2点烟气压力。
8)T2点烟气流量(T2F)
“炉膛T2点：烟气压力测量仪表P2”、“炉膛T2点：烟气温度测量仪表T2”通过“AI采集模块”的I/O通道，以及“炉膛烟气标态流量(LTF)”送入“T2点烟气流量计算块”计算出“T2点烟气流量(T2F)”，采用公式11：
公式11说明：T2F--炉膛温度T2点烟气流量，P2—炉膛温度T2点烟气压力，T2—炉膛温度T2点烟气温度。
9)T3点烟气流量(T3F)
“炉膛T2点：烟气压力测量仪表P3”、“炉膛T3点：烟气温度测量仪表T3”通过“AI采集模块”的I/O通道，以及“炉膛烟气标态流量(LTF)”送入“T3点烟气流量计算块”计算出“T3点烟气流量(T3F)”，采用公式12：
公式12说明：T3F--炉膛温度T3点烟气流量，P3—炉膛温度T3点烟气压力，T3—炉膛温度T3点烟气温度。特别地，P3若无此测点，可以通过公式13计算：
P3＝(P2)…………………………………………………………公式13
公式13说明：P3—炉膛温度T3点烟气压力(利用炉膛压力变化量对(P3+101.325kPa)的压力值对计算结果影响较小,可采用P2近似关系计算)。
10)T1至T0点有效高度L10
当炉膛温度T1、TO温度点送至“T1至T0点有效高度计算块”计算出“T1至T0点有效高度L10”，采用公式14：
公式14说明：L10--炉膛温度T1至T0点的炉膛温度高于850℃有效高度。
11)T2至T1点有效高度L21
当炉膛温度T2、T1温度点送至“T2至T1点有效高度计算块”计算出“T2至T1点有效高度L21”，采用如下公式15：
公式15说明：L21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃有效高度。
12)T3至T2点有效高度L32
当炉膛温度T3、T2温度点送至“T3至T2点有效高度计算块”计算出“T3至T2点有效高度L32”，采用如下公式16：
公式16说明：L32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效高度。
13)850℃标高线(850H)
有效高度L10、L21、L32送入“标高汇总模块”计算出“850℃标高线(850H)”，采用公式17：
850H＝T3H+L10+L21+L32…………………………………公式17
公式17说明：850H—炉膛烟气温度等于850℃时的标高线。
14)T1至T0点锅炉有效容积(A10)
“锅炉宽度(LTK)”、“深度(LTS)”、“T1至T0点有效高度L10”信号送入“T1至T0点有效容积计算块”计算出“T1至T0点锅炉有效容积(A10)”，采用公式18：
A10＝LTK*LTS*L10………………………………………公式18
公式18说明:A10--炉膛温度T1至T0点炉膛温度高于850℃有效容积。
15)T2至T1点锅炉有效容积(A21)
“锅炉宽度(LTK)”、“深度(LTS)”、“T2至T1点有效高度L21”信号送入“T2至T1点有效容积计算块”计算出“T2至T1点锅炉有效容积(A21)”，采用公式19：
A21＝LTK*LTS*L21………………………………………公式19
公式19说明:A21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃有效容积。
16)T3至T2点锅炉有效容积(A32)
“锅炉宽度(LTK)”、“深度(LTS)”、“T3至T2点有效高度L32”信号送入“T3至T2点有效容积计算块”计算出“T3至T2点锅炉有效容积(A32)”，采用公式20：
A32＝LTK*LTS*L32………………………………………公式20
公式20说明:A32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效容积。
17)二次风口至T3点锅炉有效容积(A3)
“炉膛T3点：烟气温度测量仪表T3”由“AI采集模块”和“锅炉宽度(LTK)”、“T3点下有效侧面积(C3)”信号送入“二次风口至T3点有效容积计算块”计算出“二次风口至T3点锅炉有效容积(A3)”，采用公式21：
公式21说明:A32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效容积。
18)T1至T0点烟气停留时间(S10)
“T1至T0点锅炉有效容积(A10)”、“炉膛烟气标态流量(LTF)”及“炉膛温度T1、T0”信号送入“T1至T0点烟气停留时间计算块”计算“T1至T0烟气停留时间(S10)”，采用公式22：
公式22说明：S10--炉膛温度T1至T0点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T—T1至T0点炉膛温度(用于定积分计算变量),T10F—T1至T0点随炉膛温度T变化的烟气流量。
19)T2至T1点烟气停留时间(S21)
“T2至T1点锅炉有效容积(A21)”、“炉膛烟气标态流量(LTF)”及“炉膛温度T2、T1”信号送入“T2至T1点烟气停留时间计算块”计算“T2至T1烟气停留时间(S21)”，采用公式23：
公式23说明：S21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T--T2至T1点炉膛温度(用于定积分计算变量),T21F—T2至T1点随炉膛温度T变化的烟气流量。
20)T3至T2点烟气停留时间(S32)
“T3至T2点锅炉有效容积(A32)”、“炉膛烟气标态流量(LTF)”及“炉膛温度T3、T2”信号送入“T3至T2点烟气停留时间计算块”计算“T3至T2烟气停留时间(S32)”，采用公式24：
公式24说明：S32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T—T3至T2点炉膛温度(用于定积分计算变量),T32F—T3至T2点随炉膛温度T变化的烟气流量。
21)二次风口至T3点烟气停留时间(S3)
“二次风口至T3点锅炉有效容积(A3)”、“T3点烟气流量(T3F)”信号送入“二次风口至T3点烟气停留时间计算块”计算“二次风口至T3点烟气停留时间(S3)”，采用公式25：
公式25说明：S3—二次风口至炉膛温度T3点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间。
22)烟气停留总时间(S)
“T1至T0点烟气停留时间(S10)”、“T1至T0点烟气停留时间(S21)”、“T3至T2点烟气停留时间(S32)”、“二次风口至T3点烟气停留时间(S3)”信号送入“时间汇总模块”计算出“烟气停留总时间(S)”，采用公式26：
S＝S10+S21+S32+S3…………………………………………公式26
公式26说明：S—炉膛温度高于850℃烟气停留时间的总和。
本发明提供的一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法及系统具有以下特点：
1、采用主流的PLC(或DCS)作为整个测量与计算、显示平台，结构简单、可靠、经济；
2、搭建了完整的数学模型，完整的计算公式：
1)采用了实时采集工况参数参与计算，得出的数值为实时、在线、动态的真实结果；
2)采用烟气量反推炉膛烟气流量，烟气状态仅与对应点压力、温度有关，化学成份变化小，因此比用一次、二次送风量来推算炉膛烟气更加准确；
3)采用尾气净化系统前后氧量变化来计算尾气净化工艺中的漏风率，提高锅炉出口烟气流量数据的准确性；
4)采用锅炉动力场试验结果的锅炉漏风率计算出锅炉炉膛烟气量，进一步提高锅炉炉膛烟气流量数据的准确性；
5)根据各标高层的炉膛温度的判断，计算出烟气等于850℃的动态标高线，显示直观，同时对应分段计算出各段烟气高于850℃有效高度及容积；
6)采用分段式计算各段烟气温度高于850℃时的烟气停留时间，清晰地展现各段烟气停留时间；
7)采用线性化方式计算监测点欠缺的区间，且数据偏差量较小，使得计算顺利开展；
8)采用定积分计算烟气停留时间，提高各区间段的计算结果的精确性。
本发明提供的一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法及系统具有以下优点：
1)在线、实时、动态计算出当前工况状态；
2)采用锅炉、烟气净化工艺的漏风率，提高炉膛烟气量的准确性；
3)分层式计算(区间化)，提高模型计算的准确性；
4)采用链式计算的数学模型公式，进一步提高数据的清晰度、逻辑性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设定锅炉本体参数；
S2、计算烟气流量；
S3、计算烟气净化漏风率；
S4、计算总漏风率；
S5、计算炉膛烟气标态流量；
S6、在炉膛中从高至低布置多个参数监测点，计算每个参数监测点的烟气流量；
S7、计算相邻参数监测点的有效高度；
S8、计算炉温850℃温度点的标高线；
S9、计算相邻参数监测点的有效容积；
S11、计算相邻参数监测点的烟气停留时间；
S12、计算停留总时间。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，
其特征在于，步骤S1包括设定参数如下：
T0H:炉膛温度TO测点标高；
T1H:炉膛温度T1测点标高；
T2H:炉膛温度T2测点标高；
T3H:炉膛温度T3测点标高；
C3:二次风口至T3点水平线间侧面积；
LTK:炉膛宽度；
LTS:炉膛深度。
3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，
其特征在于，步骤S2包括：
将烟囱中的烟气流速测量仪表dP通过AI采集模块的I/O通道送至烟气流量计算块计算出烟气流速YV，采用如下公式1：
公式1说明：YV—烟道烟气流速，k—烟气及仪表总系数，dP—烟气流速测量仪表差压；
将烟囱中的烟气压力测量仪表YP、烟囱中的烟气温度测量仪表YT通过AI采集模块的I/O通道，以及烟气流速YV三参数送至烟气标态流量计算块计算出烟气标态流量YQF，采用公式2：
公式2说明：YQF—烟道烟气标态流量，r—烟道半径，YP--烟气压力，YT—烟气温度，PN—标准状态压力101.325kPa,TN—标准状态温度273.15K；
如果对过程测量有烟气直接测量标态流量，则省略公式1、2的计算。
4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，
其特征在于，步骤S3包括：
将烟囱中的烟气氧量测量仪表YO2、锅炉出口中的烟气压力测量仪表GP、锅炉出口中的烟气温度测量仪表GT、锅炉出口中的烟气氧量测量仪表GO2通过AI采集模件的I/O通道，传送至烟气净化工艺漏风率计算块计算出烟气净化漏风率WLFV，采用公式3：
公式3说明：GLF—锅炉出口烟气标态流量，WQF—尾气补气标态流量，YQF—烟道烟气标态流量，GLF1--锅炉出口烟气流量，WQF1—尾气补气流量，YQF1—烟道烟气流量；
再利用气体流体动态公式4:
将公式4代入公式3，求出烟气净化漏风率WLFV，采用公式5：
公式5说明：WLFV--烟气净化漏风率。
5.根据权利要求4所述的垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，
其特征在于，步骤S4包括：
采用锅炉风动场试验标定出锅炉漏风率设定GLFV的数据，通过显示操作站进行设定后,将烟气净化漏风率(WLFV送到总漏风率计算块计算出总漏风率LFV，采用公式6：
LFV＝1-(1-GLFV)*(1-WLFV)……………………………公式6
公式6说明：LFV--总漏风率，GLFV--操作站输入锅炉漏风率设定值或固化于控制站的常量。
6.根据权利要求5所述的垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，
其特征在于，步骤S5包括：
将烟气标态流量YQF、总漏风率LFV送至炉膛烟气计算块计算出炉膛烟气标态流量LTF，采用公式7：
LTF＝YQF*LFV……………………………………………公式7
公式7说明：LTF—炉膛烟气标态风量。
7.根据权利要求6所述的垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，
其特征在于，步骤S6包括：
S61、计算T0点烟气流量TOF
将炉膛T0点的烟气压力测量仪表P0、炉膛T0点的烟气温度测量仪表T0通过AI采集模块的I/O通道，以及炉膛烟气标态流量LTF送入T0点烟气流量计算块计算出T0点烟气流量TOF，采用公式8：
公式8说明：TOF--炉膛温度T0点烟气流量，P0—炉膛温度T0点烟气压力，T0—炉膛温度T0点烟气温度；
S62、计算T1点烟气流量T1F
将炉膛T1点的烟气压力测量仪表P1、炉膛T1点的烟气温度测量仪表T1通过AI采集模块的I/O通道，以及炉膛烟气标态流量LTF送入T1点烟气流量计算块计算出T1点烟气流量T1F，采用公式9：
公式9说明：T1F--炉膛温度T1点烟气流量，P1—炉膛温度T1点烟气压力，T1—炉膛温度T1点烟气温度，如果若无P1测点，则通过公式10计算：
公式10说明：P1—炉膛温度T1点烟气压力，利用趋势线性关系来计算P1，P2--炉膛温度T2点烟气压力；
S63、计算T2点烟气流量T2F
将炉膛T2点的烟气压力测量仪表P2、炉膛T2点的烟气温度测量仪表T2通过AI采集模块的I/O通道，以及炉膛烟气标态流量LTF送入T2点烟气流量计算块计算出T2点烟气流量T2F，采用公式11：
公式11说明：T2F--炉膛温度T2点烟气流量，P2—炉膛温度T2点烟气压力，T2—炉膛温度T2点烟气温度；
S64、计算T3点烟气流量T3F
将炉膛T2点的烟气压力测量仪表P3、炉膛T3点的烟气温度测量仪表T3通过AI采集模块的I/O通道，以及炉膛烟气标态流量LTF送入T3点烟气流量计算块计算出T3点烟气流量T3F，采用公式12：
公式12说明：T3F--炉膛温度T3点烟气流量，P3—炉膛温度T3点烟气压力，T3—炉膛温度T3点烟气温度，如果无P3测点，则通过公式13计算：
P3＝(P2)……………………………………………………公式13
公式13说明：P3—炉膛温度T3点烟气压力。
8.根据权利要求7所述的垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，
其特征在于，步骤S7包括：
S71、计算T1至T0点有效高度L10
将炉膛温度T1、TO温度点送至T1至T0点有效高度计算块计算出T1至T0点有效高度L10，采用公式14：
公式14说明：L10--炉膛温度T1至T0点的炉膛温度高于850℃有效高度；
S72、计算T2至T1点有效高度L21
将炉膛温度T2、T1温度点送至T2至T1点有效高度计算块计算出T2至T1点有效高度L21，采用如下公式15：
公式15说明：L21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃有效高度；
S73、计算T3至T2点有效高度L32
将炉膛温度T3、T2温度点送至T3至T2点有效高度计算块计算出T3至T2点有效高度L32，采用如下公式16：
公式16说明：L32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效高度；步骤S8包括：
计算850℃的标高线
将有效高度L10、L21、L32送入标高汇总模块计算出850℃标高线850H，采用公式17：
850H＝T3H+L10+L21+L32…………………………………公式17
公式17说明：850H—炉膛烟气温度等于850℃时的标高线。
9.根据权利要求8所述的垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算方法，
其特征在于，步骤S9包括：
S91、计算T1至T0点锅炉有效容积A10
将锅炉宽度LTK、深度LTS、T1至T0点有效高度L10信号送入T1至T0点有效容积计算块计算出T1至T0点锅炉有效容积A10，采用公式18：
A10＝LTK*LTS*L10……………………………………公式18
公式18说明:A10--炉膛温度T1至T0点炉膛温度高于850℃有效容积；
S92、计算T2至T1点锅炉有效容积A21
将锅炉宽度LTK、深度LTS、T2至T1点有效高度L21信号送入T2至T1点有效容积计算块计算出T2至T1点锅炉有效容积A21，采用公式19：
A21＝LTK*LTS*L21……………………………………公式19
公式19说明:A21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃有效容积；S93、计算T3至T2点锅炉有效容积A32
将锅炉宽度LTK、深度LTS、T3至T2点有效高度L32信号送入T3至T2点有效容积计算块计算出T3至T2点锅炉有效容积A32，采用公式20：
A32＝LTK*LTS*L32……………………………………公式20
公式20说明:A32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效容积；S94、计算二次风口至T3点锅炉有效容积A3
将炉膛T3点烟气温度测量仪表T3由AI采集模块和锅炉宽度LTK、T3点下有效侧面积C3信号送入二次风口至T3点有效容积计算块计算出二次风口至T3点锅炉有效容积A3，采用公式21：
公式21说明:A32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃有效容积；步骤S10包括：
S101、计算T1至T0点烟气停留时间S10
将T1至T0点锅炉有效容积(A10)、炉膛烟气标态流量LTF及炉膛温度T1、T0信号送入T1至T0点烟气停留时间计算块计算T1至T0烟气停留时间S10，采用公式22：
公式22说明：S10--炉膛温度T1至T0点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T—T1至T0点炉膛温度，用于定积分计算变量,T10F—T1至T0点随炉膛温度T变化的烟气流量；
S102、计算T2至T1点烟气停留时间S21
将T2至T1点锅炉有效容积A21、炉膛烟气标态流量LTF及炉膛温度T2、T1信号送入T2至T1点烟气停留时间计算块计算T2至T1烟气停留时间S21，采用公式23：
公式23说明：S21—炉膛温度T2至T1点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T--T2至T1点炉膛温度，用于定积分计算变量,T21F—T2至T1点随炉膛温度T变化的烟气流量；
S103、计算T3至T2点烟气停留时间S32
将T3至T2点锅炉有效容积A32、炉膛烟气标态流量LTF及炉膛温度T3、T2信号送入T3至T2点烟气停留时间计算块计算T3至T2烟气停留时间S32，采用公式24：
公式24说明：S32—炉膛温度T3至T2点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间，T—T3至T2点炉膛温度，用于定积分计算变量,T32F—T3至T2点随炉膛温度T变化的烟气流量；
S104、计算二次风口至T3点烟气停留时间S3
将二次风口至T3点锅炉有效容积A3、T3点烟气流量T3F信号送入二次风口至T3点烟气停留时间计算块计算二次风口至T3点烟气停留时间S3，采用公式25：
公式25说明：S3—二次风口至炉膛温度T3点的炉膛温度高于850℃烟气停留时间；
步骤S12包括：
将T1至T0点烟气停留时间S10、T1至T0点烟气停留时间S21、T3至T2点烟气停留时间S32、二次风口至T3点烟气停留时间S3信号送入时间汇总模块计算出烟气停留总时间S，采用公式26：
S＝S10+S21+S32+S3………………………………………公式26
公式26说明：S—炉膛温度高于850℃烟气停留时间的总和。
10.一种垃圾焚烧炉烟气停留时间的在线动态计算系统，其特征在于：包括检测仪表和与所述检测仪表连接的过程计算控制站系统，所述过程计算控制站系统包括I/O通道、控制站、通讯接口和显示操作站，所述检测仪表的输出端通过所述I/O通道与所述控制站连接，所述控制站通过所述通讯接口与所述显示操作站连接。
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