CN109099001A - 测量电站锅炉引风机效率的检测平台和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量电站锅炉引风机效率的检测平台，属于燃煤锅炉节能技术领域，包括采样装置，以及控制装置，通过数据采集单元与所述采样装置中各传感器分别电连接，用于采集各传感器所采集的数据，结合录入所述控制装置的电站锅炉原始数据，计算得出电站锅炉引风机效率。还提供了一种测量电站锅炉引风机效率的方法。本发明提供的测量电站锅炉引风机效率的方法，旨在解决目前的引风机效率检测方法试验精度低、高空作业多、劳动强度大和试验耗时长的技术问题。

Description

测量电站锅炉引风机效率的检测平台和方法

技术领域

本发明属于燃煤锅炉节能技术领域，更具体地说，是涉及一种测量电站锅炉引风机效率的检测平台和方法。

背景技术

引风机是电站锅炉中最重要的辅机之一。引风机效率测量试验是电站锅炉重要的试验项目。通过引风机效率试验可以了解引风机的运行特性，根据引风机运行曲线可知引风机所处的工况区域，了解其安全运行状况及节能潜力，为引风机运行和改造提供参考。因此，测量引风机效率试验对电站锅炉安全、经济运行有很大的帮助。

在实际测量引风机效率时，通常需要测量引风机输入功率、引风机前后静压、引风机前后烟气温度、引风机烟气量等参数。在测量引风机烟气量时，通常由试验人员在引风机进口烟道上用网格法逐点测量动压和温度，然后计算出引风机的烟气量。这种方法有以下缺点：

a.试验精度低

为准确测量引风机的烟气量，要求测量截面附近有足够长的直管段。但在实际测量中，受场地布置的影响，引风机入口烟道直管段通常较短，有时候是变截面的，甚至存在弯头管道。这些均会导致烟道内回流区的产生，这会导致引风机烟气量的测量误差增大。

b.高空作业多

通常引风机的烟气量测量截面，大部分位于距地面30m左右的高处，需要搭设脚手架和测量平台。属于高空作业，给试验人员带来高空坠落的危险。

c.劳动强度大

随着锅炉容量的增大，引风机的烟气测量截面也在扩大。在测量引风机烟气量经常用到4m以上的皮托管或靠背管。为了保持测量时皮托管或靠背管水平，整个试验期间需要2人以上手扶皮托管或靠背管。大大提高了劳动强度。而当皮托管或靠背管水平角度大于5°时，也会带来较大的人工误差。

d.试验耗时长

由于频繁上下高空的脚手架，且手扶皮托管或靠背管逐点测量，试验耗时较长。为保证试验质量和试验人员的安全，在试验过程中，还需适当休息，大大增加试验时间。

现阶段，需要一种更为准确测量电站锅炉引风机效率的新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量电站锅炉引风机效率的检测平台和方法，旨在解决目前的引风机效率检测方法试验精度低、高空作业多、劳动强度大和试验耗时长的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种测量电站锅炉引风机效率的方法检测平台，包括：

采样装置，所述采样装置包括分别安装在引风机进口侧的第一静压传感器、第一温度传感器、大气温度传感器、烟气含氧量传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器和一氧化氮传感器，分别安装在所述引风机出口侧的第二静压传感器和第二温度传感器，分别安装在引风机附近的大气压力传感器和相对湿度传感器，以及安装在引风机电度表上的功率传感器；以及

控制装置，通过数据采集单元与所述采样装置中各传感器分别电连接，用于采集各传感器所采集的数据，根据录入所述控制装置的电站锅炉原始数据和所采集的数据，计算得出电站锅炉引风机效率。

进一步地，所述数据采集单元的型号为YF-DAQPRO-5000。

进一步地，所述控制装置为内设Visual Basic软件的计算机。

测量电站锅炉引风机效率的方法，包括以下步骤：

(1)组建所述测量电站锅炉引风机效率的检测平台；

(2)获取所述检测平台的采集数据和预存入所述控制装置内的电站锅炉原始数据，所述采集数据为所述各传感器所采集的数据；

(3)根据所述采集数据和所述电站锅炉原始数据，依据煤灰的质量平衡，计算得出进入引风机的烟气质量流量；

(4)根据所述采集数据、所述电站锅炉原始数据和所述烟气质量流量，计算得出引风机效率。

进一步地，所述步骤(2)中所述电站锅炉原始数据包括电动机效率、锅炉给煤量、引风机入口截面积、引风机出口截面积、炉渣占燃料总灰量的质量分数、飞灰占燃料总灰量的质量分数、炉渣中可燃物的质量分数、所检测的引风机侧的烟道中的飞灰中可燃物的质量分数，以及原煤中灰分、水分、元素硫、元素氮、元素碳、元素氧和元素氢的质量分数。

进一步地，所述步骤(3)中计算进入引风机的烟气质量流量包括如下步骤：

(31)根据所述采集数据和所述电站锅炉原始数据，依据煤灰的质量平衡，计算得出每千克原煤燃烧产生的干烟气量和每千克原煤燃烧产生的水蒸气量；

(32)根据所述采集数据，计算标准状态下的烟气密度；

(33)根据所述采集数据、所述电站锅炉原始数据、所述每千克原煤燃烧产生的干烟气量、所述每千克原煤燃烧产生的水蒸气量和所述标准状态下的烟气密度，计算进入引风机的烟气质量流量。

进一步地，所述步骤(31)中计算所述每千克原煤燃烧产生的干烟气量时分别通过如下公式计算：

V_fg.d＝V_fg.d.th+(α-1)V_a.d.th

V_a.d.th＝0.0888w_c.b+0.0333w_S.ar+0.2647w_H.ar-0.0334w_O.ar

式中：

V_fg.d为每千克原煤燃烧生成的干烟气量，m³/kg；

V_fg.d.th为每千克原煤燃烧生成的理论干烟气量，m³/kg；

α为引风机入口处的过剩空气系数；

V_a.d.th为每千克原煤燃烧需要的理论空气量，m³/kg；

w_c,b为原煤中实际燃烧碳的质量分数，％；

w_S.ar为原煤中元素氮的质量分数，％；

w_N.ar为原煤中元素氮的质量分数，％；

w_as.ar为原煤中灰分的质量分数，％；

w_c.rs.m为灰渣平均可燃物的质量分数，％；

w_s、w_as分别为炉渣、飞灰占燃料总灰量的质量分数，％，且w_s+w_as＝1；

w_c.s、w_c.as分别为炉渣、飞灰中可燃物的质量分数，％；

w_O.ar为原煤中元素氧的质量分数，％；

w_H.ar为原煤中元素氢的质量分数，％；

w_C.ar为原煤中元素碳的质量分数，％；

为烟气中O₂的体积分数，％；

所述步骤(31)中计算所述每千克原煤燃烧产生的水蒸气量所依据公式，包括如下公式：

p_wv.sat＝611.7927+42.7809t_a+1.6883t_a ²+1.2079×10^-2t_a ³+6.1637×10^-4t_a ⁴

式中：

V_wv,fg为每千克原煤燃烧生成的烟气中水蒸气体积，m³/kg；

h_a.re为空气相对湿度，％；

t_a为空气温度，℃；

p_wv.sat为饱和空气压力，Pa；

h_a.ab为绝对湿度，％；

w_m.ar为原煤中水分的质量分数，％；

所述步骤(32)中计算所述标准状态下的烟气密度所依据公式为：

式中，ρ₀为标准状态下的烟气密度，km/m³； 分别为烟气中CO₂、CO、SO₂、N₂、NO和水蒸气的体积分数，％，且

所述步骤(33)中计算所述进入引风机的烟气质量流量所依据公式为：

其中，q_m为进入引风机的烟气质量流量，kg/s；B为锅炉给煤量，kg/s。

进一步地，所述步骤(4)中计算所述引风机效率包括如下步骤：

(41)根据录入所述控制装置中的所述电站锅炉原始数据，计算风机轴功率；

(42)根据所述步骤(2)获取的数据，计算风机空气功率；

(43)根据风机效率计算公式，计算引风机功率；

其中，计算所述风机轴功率所依据公式为P_a＝P_eη_e，P_e为电动机输入功率，W；η_e为电动机效率，％；

所述风机功率计算公式为P_u为风机空气功率，W；P_a为风机轴功率，W。

进一步地，所述步骤(42)中计算所述风机空气功率所依据公式为

P_u＝q_my_F

其中，y_F为风机单位质量功，W/(kg/s)；

p₂为引风机出口烟气静压，Pa；p₁为引风机进口烟气静压，Pa；ρ_m为引风机进出口平均烟气密度，kg/m³，且V₁为引风机进口烟气速度，m/s；V₂为引风机出口烟气速度，m/s。

进一步地，所述引风机进口的烟气速度所依据公式为：

其中，ρ₁为引风机入口的烟气密度，km/m³；A₁引风机入口截面积，m²；ρ₀为标准状态下的烟气密度，km/m³；p_a为大气压力，Pa；p₁引风机入口烟气静压，Pa；θ₁为引风机入口的烟气温度，℃；0.00269为常数，℃/Pa；

所述引风机出口烟气速度所依据公式为：

其中，ρ₂为引风机入口的烟气密度，km/m³；A₂引风机入口截面积，m²；ρ₀为标准状态下的烟气密度，km/m³；p_a为大气压力，Pa；p₂引风机入口烟气静压，Pa；θ₂为引风机入口的烟气温度，℃；0.00269为常数，℃/Pa。

本发明提供的测量电站锅炉引风机效率的检测平台的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的测量电站锅炉引风机效率的检测平台，与现有技术相比，改变了引风机效率计算所需的测量方式，测量时不再对引风机烟气量进行测量，而是通过对入炉原煤、大渣进行采样分析，对引风机侧的飞灰大渣进行采样分析，和对引风机入口烟气分析，从燃料平衡的角度建立烟气量计算模型，从而计算得出引风机空气功率和效率。

本发明提供了一种结构简单、数据准确、符合工作实际的检测燃煤电站锅炉引风机效率的检测平台，实现了引风机相关数据的实时采集，包括引风机进口静压值、温度及烟气中氧、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮含量，引风机出口静压值和温度，引风机附件大气压值、温度和湿度，以及风机轴功率，使用时结合电站锅炉原始数据，如电动机效率、锅炉给煤量、引风机入口截面积、引风机出口截面积、炉渣占燃料总灰量的质量分数、飞灰占燃料总灰量的质量分数、炉渣中可燃物的质量分数、所检测的引风机侧的烟道中的飞灰中可燃物的质量分数，以及原煤中灰分、水分、元素硫、元素氮、元素碳、元素氧和元素氢的质量分数，可直接计算出进入引风机的烟气质量流量，之后便可通过计算得出的烟气质量流量，计算得出引风机空气功率，进而得到引风机功率，无需对引风机烟气量进行测量，减少试验工作人员的数量、试验工作人员进行高空作业的次数和试验耗时，提高了风机效率试验的安全性和试验精度，适用于燃煤电站锅炉引风机性能评价，进行引风机风量、效率、运行工况判断等试验。

本发明提供的测量电站锅炉引风机效率的方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明计算方法改变了传统的引风机效率计算方法，无需对引风机烟气量进行测量，通过引风机烟气量来计算引风机空气功率和效率，创新性的提出了一种测量电站锅炉引风机效率的新方法。该方法是通过对入炉原煤、大渣进行采样分析，对引风机侧的飞灰大渣进行采样分析，及对引风机入口烟气分析，从燃料平衡的角度建立烟气量计算模型，直接计算得出引风机空气功率和效率。本发明在计算引风机入口烟气量时，假定进入引风机的理论干烟气量相同，基于最基本的物质平衡原理的煤燃烧化学分析，提取排烟气体成分中蕴含的大量有用信息，符合工作实际，计算方法简单，简化了现场的测试工作量。

本发明中采用的方法，通过计算引风机入口烟气量，减少由于引风机入口烟道直管段少、烟道内回流区带来的负面影响，克服了试验人员操作带来的人工误差，提高了试验的准确性。其获得精确的数据指导运行人员及时的调整风机状态，可以得到更为理想的运行工况，进一步提高风机运行效率，对提高锅炉运行的安全性、经济性、和高效性，都具有十分重要的意义。

本发明中采用的方法，无需对引风机烟气量进行测量，减少试验工作人员的数量，提高了风机效率试验的安全性，适用于燃煤电站锅炉引风机性能评价，进行引风机风量、效率、运行工况判断等试验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的测量电站锅炉引风机效率的检测平台的控制结构框线示意图。

图中：1、采样装置；2、控制装置；3、数据采集单元。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1，现对本发明实施例提供的测量电站锅炉引风机效率的方法进行说明。所述测量电站锅炉引风机效率的检测平台，包括采样装置1，所述采样装置1包括分别安装在引风机进口侧的第一静压传感器、第一温度传感器、大气温度传感器、烟气含氧量传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器和一氧化氮传感器，分别安装在所述引风机出口侧的第二静压传感器和第二温度传感器，分别安装在引风机附近的大气压力传感器和相对湿度传感器，以及安装在引风机电度表上的功率传感器；以及

控制装置2，通过数据采集单元3与所述采样装置1中各传感器分别电连接，用于采集各传感器所采集的数据，根据录入所述控制装置的电站锅炉原始数据和所采集的数据，计算得出电站锅炉引风机效率。

本发明提供的测量电站锅炉引风机效率的检测平台，与现有技术相比，改变了引风机效率计算所需的测量方式，测量时不再对引风机烟气量进行测量，而是通过对入炉原煤、大渣进行采样分析，对引风机侧的飞灰大渣进行采样分析，和对引风机入口烟气分析，从燃料平衡的角度建立烟气量计算模型，从而计算得出引风机空气功率和效率。

本发明提供了一种结构简单、数据准确、符合工作实际的检测燃煤电站锅炉引风机效率的检测平台，实现了引风机相关数据的实时采集，包括引风机进口静压值、温度及烟气中氧、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮含量，引风机出口静压值和温度，引风机附件大气压值、温度和湿度，以及风机轴功率，使用时搭建好检测平台，再将电站锅炉原始数据录入控制装置2，如电动机效率、锅炉给煤量、引风机入口截面积、引风机出口截面积、炉渣占燃料总灰量的质量分数、飞灰占燃料总灰量的质量分数、炉渣中可燃物的质量分数、所检测的引风机侧的烟道中的飞灰中可燃物的质量分数，以及原煤中灰分、水分、元素硫、元素氮、元素碳、元素氧和元素氢的质量分数，控制装置2通过其内预先输入的计算公式，便可直接计算出进入引风机的烟气质量流量，之后便可通过计算得出的烟气质量流量，计算得出引风机空气功率，进而得到引风机功率，无需对引风机烟气量进行测量，减少试验工作人员的数量、试验工作人员进行高空作业的次数和试验耗时，提高了风机效率试验的安全性和试验精度，适用于燃煤电站锅炉引风机性能评价，进行引风机风量、效率、运行工况判断等试验。其中，数据采集单元3的设置将采样装置1中各传感器接收的信号转化为控制装置2可接收的电信号，保证了各传感器所采集数据可准确、清晰的传递给控制装置2，进而确保了计算结果的准确性。

本实施例中数据采集单元3的型号为YF-DAQPRO-5000。

本实施例中控制装置2为内设Visual Basic软件的计算机。

本发明还提供一种检测电站锅炉引风机效率的方法，包括以下步骤：

(1)组建一个检测平台

所述检测平台包括安装在引风机进口的第一静压传感器PP1、安装在引风机出口的第二静压传感器PP2、安装在引风机附近的大气压力传感器PP3、安装在引风机附近的相对湿度传感器PHre、安装在引风机进口的第一温度传感器PT1、安装在引风机出口的第二温度传感器PT2、安装在引风机进口的大气温度传感器PTa、安装在引风机进口的烟气含氧量传感器PO2、安装在引风机进口的二氧化碳传感器PCO2、安装在引风机进口的一氧化碳传感器PPCO、安装在引风机进口的二氧化硫传感器PSO2、安装在引风机进口的一氧化氮传感器PPNO、安装在引风机电度表的功率传感器PPe、数据采集单元和安装有Visual Basic软件的计算机；所第一静压传感器PP1、第二静压传感器PP2、大气压力传感器PP3、第一温度传感器PT1、第二温度传感器PT2、氧量传感器PO2、二氧化碳传感器PPCO2、一氧化碳传感器PPCO、一氧化氮传感器PPNO、功率传感器PP的输出端分别接数据采集单元的相应输入端；所述数据的采集单元的相应输出端口接所述计算机的相应输入端口。

(2)采样及输入步骤

a.采集如下数据：

p₁为第一静压传感器PP1所采集的静压值，单位kPa；

p₂为第二静压传感器PP2所采集的静压值，单位kPa；

p₃为大气压力传感器PP3所采集的大气压力值，单位kPa；

θ₁为第一温度传感器PT1所采集的温度值，单位℃；

θ₂为第二温度传感器PT2所采集的温度值，单位℃；

Ta为大气温度传感器PTa所采集的温度值，单位℃；

Ha,re为大气相对湿度传感器PHre所采集的大气相对湿度值，单位％；

O2为烟气含氧量传感器PO2所采集的烟气中氧的体积百分数，单位％；

CO2为二氧化碳传感器PCO2所采集的烟气中二氧化碳的体积百分数，单位％；

CO为一氧化碳传感器PCO所采集的烟气中一氧化碳的体积百分数，单位％；

SO2为二氧化硫传感器PSO2所采集的烟气中二氧化硫的体积百分数，单位％；

NO为一氧化氮传感器PNO所采集的烟气中氧的体积百分数，单位％；

Pe为功率传感器PPe所采集的功率值，单位kW。

b.输入如下原始数据：

η_e电动机效率，单位％；

B锅炉给煤量，单位t/h；

A₁引风机入口截面积，单位m²；

A₂引风机出口截面积，单位m²；

w_as.ar原煤中灰分的质量分数，单位％；

w_S.ar原煤中元素氮的质量分数，单位％；

w_N.ar原煤中元素氮的质量分数，单位％；

w_C.ar原煤中元素碳的质量分数，单位％；

w_O.ar原煤中元素氧的质量分数，单位％；

w_H.ar原煤中元素氢的质量分数，单位％；

w_as.ar原煤中灰分的质量分数，单位％；

w_m.ar原煤中水分的质量分数，单位％；

w_s炉渣占燃料总灰量的质量分数，单位％；

w_as飞灰占燃料总灰量的质量分数，单位％；

w_c.s炉渣中可燃物的质量分数，单位％；

w_c.as所检测的引风机侧的烟道中的飞灰中可燃物的质量分数，单位％。

(3)计算步骤

a.风机效率η_a的计算

①按下述公式(1)和公式(2)计算风机效率η_a和风机轴功率P_a

P_u——风机空气功率，W；

P_a——风机轴功率，W。

风机轴功率P_a

P_a＝P_eη_e (2)

P_e——电动机输入功率，W；

η_e——电动机效率，％。

②按下述公式(3)和(4)计算风机空气功率P_u和风机单位质量功y_F

风机空气功率P_u

P_u＝q_my_F (3)

y_F——风机单位质量功，W/(kg/s)；

q_m——进入风机的烟气质量流量，kg/s。

风机单位质量功y_F

p₂——引风机出口烟气静压，Pa；

p₁——引风机进口烟气静压，Pa；

ρ_m——引风机进出口平均烟气密度，kg/m³；

V₂——引风机出口烟气速度，m/s；

V₁——引风机进口烟气速度，m/s。

b.引风机进口的烟气速度V₁和引风机出口烟气速度V₂的计算

①按下述公式(5)和公式(6)计算引风机进口的烟气速度V₁和引风机出口烟气速度V₂：

引风机进口的烟气速度V₁，由进入引风机的烟气质量流量、引风机进出口截面积和引风机入口的烟气密度计算得出：

ρ₁——引风机入口的烟气密度，kg/m³；

A₁——引风机入口截面积，m²；

引风机出口烟气速度V₂，由下式计算得出：

ρ₂——引风机出口的烟气密度，kg/m³；

A₂——引风机出口截面积，m²。

②按下述公式(7)、公式(8)分别计算引风机入口烟气密度ρ₁和引风机出口烟气密度ρ₂：

引风机入口的烟气密度ρ₁

ρ₀——标准状态下的烟气密度，kg/m³；

p_a——大气压力，Pa；

p₁——引风机入口烟气静压，Pa；

θ₁——引风机入口的烟气温度，℃；

0.00269——常数，℃/Pa。

引风机出口的烟气密度ρ₂

ρ₀——标准状态下的烟气密度，kg/m³；

p₂——引风机出口烟气静压，Pa；

θ₂——引风机出口的烟气温度，℃；

0.00269——常数，℃/Pa。

③按下述公式(9)和公式(10)计算和标准状态下的烟气密度ρ0：

标准状态下的烟气密度ρ₀

式(9)中：

——分别为烟气中O₂、CO₂、CO、SO₂、N₂、NO和水蒸气的体积分数，％，其中：

c.进入引风机的烟气质量流量q_m的计算

按公式(11)至公式(20)计算进入引风机的烟气质量流量q_m：

进入引风机的烟气质量流量q_m由每1kg原煤产生的烟气量和锅炉的给煤量计算得出。一般情况下每台锅炉配备两台引风机，且出力相近，可以认为进入引风机的理论干烟气量相同，因此进入引风机的烟气量需在锅炉出口烟气量除以2：

每1kg原煤产生的干烟气量和水蒸气量由入炉原煤的工业和元素分析、飞灰大渣的可燃物分析及空气中的水分析，再由煤灰的质量平衡计算得出：

V_fg.d＝V_fg.d.th+(α-1)V_a.d.th (12)

V_a.d.th＝0.0888w_c.b+0.0333w_S.ar+0.2647w_H.ar-0.0334w_O.ar (16)

p_wv.sat＝611.7927+42.7809t_a+1.6883t_a ²+1.2079×10^-2t_a ³+6.1637×10^-4t_a ⁴ (20)

V_fg.d.th——每千克原煤燃烧生成的理论干烟气量，m³/kg；

α——引风机入口处的过剩空气系数；

V_a.d.th——每千克原煤燃烧需要的理论空气量，m³/kg。

B——锅炉给煤量，kg/s；

V_fg.d——每千克原煤燃烧生成的干烟气体积，m³/kg；

V_wv,fg——每千克原煤燃烧生成的烟气中水蒸气体积，m³/kg；

w_c,b——原煤中实际燃烧碳的质量分数，％。

w_as.ar——原煤中灰分的质量分数，％；

w_c.rs.m——灰渣平均可燃物的质量分数，％

w_S.ar——原煤中元素氮的质量分数，％。

w_N.ar——原煤中元素氮的质量分数，％。

w_C.ar——原煤中元素碳的质量分数，％。

w_O.ar——原煤中元素氧的质量分数，％。

w_H.ar——原煤中元素氢的质量分数，％。

w_as.ar——原煤中灰分的质量分数，％。

w_m.ar——原煤中水分的质量分数，％。

w_s、w_as——分别为炉渣、飞灰占燃料总灰量的质量分数，％，且w_s+w_as＝1；

w_c.s、w_c.as——分别为炉渣、引风机烟道的飞灰中可燃物的质量分数，％；

h_a.re——空气相对湿度，％；

t_a——空气温度，℃。

本发明计算方法改变了传统的引风机效率计算方法，无需对引风机烟气量进行测量，通过引风机烟气量来计算引风机空气功率和效率，创新性的提出了一种测量电站锅炉引风机效率的新方法。该方法是通过对入炉原煤、大渣进行采样分析，对引风机侧的飞灰大渣进行采样分析，及对引风机入口烟气分析，从燃料平衡的角度建立烟气量计算模型，直接计算得出引风机空气功率和效率。本发明在计算引风机入口烟气量时，假定进入引风机的理论干烟气量相同，基于最基本的物质平衡原理的煤燃烧化学分析，提取排烟气体成分中蕴含的大量有用信息，符合工作实际，计算方法简单，简化了现场的测试工作量。

本发明中采用的方法，通过计算引风机入口烟气量，减少由于引风机入口烟道直管段少、烟道内回流区带来的负面影响，克服了试验人员操作带来的人工误差，提高了试验的准确性。其获得精确的数据指导运行人员及时的调整风机状态，可以得到更为理想的运行工况，进一步提高风机运行效率，对提高锅炉运行的安全性、经济性、和高效性，都具有十分重要的意义。

本发明中采用的方法，无需对引风机烟气量进行测量，减少试验工作人员的数量、试验工作人员进行高空作业的次数和试验耗时，提高了风机效率试验的安全性和试验精度，适用于燃煤电站锅炉引风机性能评价，进行引风机风量、效率、运行工况判断等试验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.测量电站锅炉引风机效率的检测平台，其特征在于，包括：

采样装置，所述采样装置包括分别安装在引风机进口侧的第一静压传感器、第一温度传感器、大气温度传感器、烟气含氧量传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器和一氧化氮传感器，分别安装在所述引风机出口侧的第二静压传感器和第二温度传感器，分别安装在引风机附近的大气压力传感器和相对湿度传感器，以及安装在引风机电度表上的功率传感器；以及

控制装置，通过数据采集单元与所述采样装置中各传感器分别电连接，用于采集各传感器所采集的数据，根据录入所述控制装置的电站锅炉原始数据和所采集的数据，计算得出电站锅炉引风机效率。

2.如权利要求1所述的测量电站锅炉引风机效率的检测平台，其特征在于：所述数据采集单元的型号为YF-DAQPRO-5000。

3.如权利要求1或2所述的测量电站锅炉引风机效率的检测平台，其特征在于：所述控制装置为内设Visual Basic软件的计算机。

4.测量电站锅炉引风机效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)组建权利要求1-3任一项所述测量电站锅炉引风机效率的检测平台；

(2)获取所述检测平台的采集数据和预存入所述控制装置内的电站锅炉原始数据，所述采集数据为所述各传感器所采集的数据；

(3)根据所述采集数据和所述电站锅炉原始数据，依据煤灰的质量平衡，计算得出进入引风机的烟气质量流量；

(4)根据所述采集数据、所述电站锅炉原始数据和所述烟气质量流量，计算得出引风机效率。

5.如权利要求4所述的测量电站锅炉引风机效率的方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述电站锅炉原始数据包括电动机效率、锅炉给煤量、引风机入口截面积、引风机出口截面积、炉渣占燃料总灰量的质量分数、飞灰占燃料总灰量的质量分数、炉渣中可燃物的质量分数、所检测的引风机侧的烟道中的飞灰中可燃物的质量分数，以及原煤中灰分、水分、元素硫、元素氮、元素碳、元素氧和元素氢的质量分数。

6.如权利要求4所述的测量电站锅炉引风机效率的方法，其特征在于：所述步骤(3)中计算进入引风机的烟气质量流量包括如下步骤：

(31)根据所述采集数据和所述电站锅炉原始数据，依据煤灰的质量平衡，计算得出每千克原煤燃烧产生的干烟气量和每千克原煤燃烧产生的水蒸气量；

(32)根据所述采集数据，计算标准状态下的烟气密度；

(33)根据所述采集数据、所述电站锅炉原始数据、所述每千克原煤燃烧产生的干烟气量、所述每千克原煤燃烧产生的水蒸气量和所述标准状态下的烟气密度，计算进入引风机的烟气质量流量。

7.如权利要求6所述的测量电站锅炉引风机效率的方法，其特征在于：所述步骤(31)中计算所述每千克原煤燃烧产生的干烟气量时分别通过如下公式计算：

V_fg.d＝V_fg.d.th+(α-1)V_a.d.th

V_a.d.th＝0.0888w_c.b+0.0333w_S.ar+0.2647w_H.ar-0.0334w_O.ar

式中：

V_fg.d为每千克原煤燃烧生成的干烟气量，m³/kg；

V_fg.d.th为每千克原煤燃烧生成的理论干烟气量，m³/kg；

α为引风机入口处的过剩空气系数；

V_a.d.th为每千克原煤燃烧需要的理论空气量，m³/kg；

w_c,b为原煤中实际燃烧碳的质量分数，％；

w_S.ar为原煤中元素氮的质量分数，％；

w_N.ar为原煤中元素氮的质量分数，％；

w_as.ar为原煤中灰分的质量分数，％；

w_c.rs.m为灰渣平均可燃物的质量分数，％；

w_s、w_as分别为炉渣、飞灰占燃料总灰量的质量分数，％，且w_s+w_as＝1；

w_c.s、w_c.as分别为炉渣、飞灰中可燃物的质量分数，％；

w_O.ar为原煤中元素氧的质量分数，％；

w_H.ar为原煤中元素氢的质量分数，％；

w_C.ar为原煤中元素碳的质量分数，％；

为烟气中O₂的体积分数，％；

所述步骤(31)中计算所述每千克原煤燃烧产生的水蒸气量所依据公式，包括如下公式：

p_wv.sat＝611.7927+42.7809t_a+1.6883t_a ²+1.2079×10^-2t_a ³+6.1637×10^-4t_a ⁴

式中：

V_wv,fg为每千克原煤燃烧生成的烟气中水蒸气体积，m³/kg；

h_a.re为空气相对湿度，％；

t_a为空气温度，℃；

p_wv.sat为饱和空气压力，Pa；

h_a.ab为绝对湿度，％；

w_m.ar为原煤中水分的质量分数，％；

所述步骤(32)中计算所述标准状态下的烟气密度所依据公式为：

其中，ρ₀为标准状态下的烟气密度，km/m³； 分别为烟气中CO₂、CO、SO₂、N₂、NO和水蒸气的体积分数，％，且

所述步骤(33)中计算所述进入引风机的烟气质量流量所依据公式为：

其中，q_m为进入引风机的烟气质量流量，kg/s；B为锅炉给煤量，kg/s。

8.如权利要求7所述的测量电站锅炉引风机效率的方法，其特征在于：所述步骤(4)中计算所述引风机效率包括如下步骤：

(41)根据录入所述控制装置中的所述电站锅炉原始数据，计算风机轴功率；

(42)根据所述步骤(2)获取的数据，计算风机空气功率；

(43)根据风机效率计算公式，计算引风机功率；

其中，计算所述风机轴功率所依据公式为P_a＝P_eη_e，P_e为电动机输入功率，W；η_e为电动机效率，％；

所述风机功率计算公式为P_u为风机空气功率，W；P_a为风机轴功率，W。

9.如权利要求8所述的测量电站锅炉引风机效率的方法，其特征在于：所述步骤(42)中计算所述风机空气功率所依据公式为

P_u＝q_my_F

其中，y_F为风机单位质量功，W/(kg/s)；

p₂为引风机出口烟气静压，Pa；p₁为引风机进口烟气静压，Pa；ρ_m为引风机进出口平均烟气密度，kg/m³，且V₁为引风机进口烟气速度，m/s；V₂为引风机出口烟气速度，m/s。

10.如权利要求9所述的测量电站锅炉引风机效率的方法，其特征在于：所述引风机进口的烟气速度所依据公式为：

其中，ρ₁为引风机入口的烟气密度，km/m³；A₁引风机入口截面积，m²；ρ₀为标准状态下的烟气密度，km/m³；p_a为大气压力，Pa；p₁引风机入口烟气静压，Pa；θ₁为引风机入口的烟气温度，℃；0.00269为常数，℃/Pa；

所述引风机出口烟气速度所依据公式为：

其中，ρ₂为引风机入口的烟气密度，km/m³；A₂引风机入口截面积，m²；ρ₀为标准状态下的烟气密度，km/m³；p_a为大气压力，Pa；p₂引风机入口烟气静压，Pa；θ₂为引风机入口的烟气温度，℃；0.00269为常数，℃/Pa。