CN109613059B - 基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法 - Google Patents

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CN109613059B CN201811547904.0A CN201811547904A CN109613059B CN 109613059 B CN109613059 B CN 109613059B CN 201811547904 A CN201811547904 A CN 201811547904A CN 109613059 B CN109613059 B CN 109613059B
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Abstract

本发明是基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,该在线测算方法包括获取燃烧系统运行参数的实时数据;对采集到的数据进行预处理,得到用于求解煤气热值的有效数据;根据获取的有效数据,计算得到煤气干基热值;该方法通过干空气量与煤气热值之间的关系间接求解得到煤气干基热值,计算结果可用于指导燃烧设备的燃烧优化调整,为燃烧设备的安全和经济运行提供依据,可解决目前大多数钢厂煤气燃烧系统均未配置煤气热值在线分析仪给燃烧设备运行带来的不便和困难,具有很好的工程实用价值。

Description

基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法
技术领域
本发明是涉及燃烧设备节能技术领域,具体的说是基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法。
背景技术
钢铁企业在生产过程中产生了大量的副产冶金煤气,包括高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气等,其中高炉煤气和转炉煤气热值产量大,但是热值低,因此,其高效利用一直是钢厂降本增效、提高市场竞争力的重要途径。
目前,钢厂主要通过煤气锅炉、轧钢加热炉、高炉热风炉、钢包烘烤器等设备来消化高炉煤气和转炉煤气。对于这些燃烧设备,燃料热值是其燃烧调整的重要依据,也是设备热效率的重要输入参数,燃料热值的变化与波动会对设备的安全和经济运行产生很大影响。然而,由于条件所限,目前大多数钢铁企业都未给燃烧设备配置煤气热值在线测量装置,钢厂基本上仍然是以人工输入定期化验分析值作为当前的煤气热值。而实际上,受上游冶炼工序等因素的影响,煤气的成分和热值很难保持稳定,经常处于波动状态,人工输入的定期化验值很可能会大大偏离当前真实值,这就会在很大程度上干扰运行人员的操作判断,影响燃烧设备的优化运行。
需要一种基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,通过燃烧设备的运行参数辨识出煤气热值,结果可用于指导燃烧设备的燃烧优化调整,为燃烧设备的安全和经济运行提供依据,以解决目前大多数钢铁厂燃烧设备均未配置煤气热值在线分析仪给运行带来的不便和困难。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足,提供基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:该燃烧系统设置有空气预热器,通过获取燃烧系统运行参数,并对运行参数进行处理,求解得到煤气热值,其具体步骤如下:
步骤1,获取燃烧系统运行参数的实时数据;
步骤2,对步骤1获得的数据进行预处理,得到用于求解煤气热值的有效数据;
步骤3,根据步骤2获得的有效数据,求解煤气热值,具体包括以下步骤:
步骤3.1,假定一个初始的煤气干基热值
Figure BDA0001908983320000021
步骤3.2,通过假定的煤气干基热值
Figure BDA00019089833200000219
计算每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA0001908983320000023
和每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure BDA0001908983320000024
步骤3.3,通过理论干空气量和理论干烟气量计算燃料特性因子x;
步骤3.4,通过燃料特性因子计算过量空气系数α;
步骤3.5,通过理论干空气量、理论干烟气量和过量空气系数计算每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy
步骤3.6,计算每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure BDA0001908983320000025
步骤3.7,分别计算干烟气焓、水蒸气焓和空气焓;
步骤3.8,计算每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量Vgk
步骤3.9,计算煤气干基热值Qd
步骤3.10,将Qd
Figure BDA0001908983320000026
的差值的绝对值
Figure BDA0001908983320000027
与设定的误差限值ε进行比较:
Figure BDA0001908983320000028
大于误差限值ε时,重新假定煤气干基热值
Figure BDA0001908983320000029
并再次执行步骤3.2至步骤3.10,当
Figure BDA00019089833200000210
小于或等于误差限值ε时,输出煤气干基热值Qd
所述的步骤3.2的具体计算步骤如下:
步骤3.2.1,计算每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA00019089833200000211
计算公式为:
Figure BDA00019089833200000212
其中,
Figure BDA00019089833200000213
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量;
Figure BDA00019089833200000214
为假定的煤气干基热值;a1、b1为理论干空气量计算系数;
步骤3.2.2,计算每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure BDA00019089833200000215
计算公式为:
Figure BDA00019089833200000216
其中,
Figure BDA00019089833200000217
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量;
Figure BDA00019089833200000218
为假定的煤气干基热值;a2、b2为理论干烟气量计算系数。
所述的步骤3.3中燃料特性因子χ的具体计算公式如下:
Figure BDA0001908983320000031
其中,χ为燃料特性因子;
Figure BDA0001908983320000032
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量;
Figure BDA0001908983320000033
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量。
当所述的步骤1中采集的运行参数包括烟气含氧量时,所述的步骤3.4中过量空气系数α的计算公式如下:
Figure BDA0001908983320000034
其中,α为过量空气系数;χ为燃料特性因子;φ′(O2)为烟气含氧量;
当所述的步骤1中采集的运行参数包括烟气含氧量和烟气中CO含量时,所述的烟气含氧量和烟气中CO含量为同一测点位置的干烟气成分,所述的步骤3.4中过量空气系数α的计算公式如下:
Figure BDA0001908983320000035
其中,α为过量空气系数;x为燃料特性因子;φ′(O2)、φ′(CO)分别为烟气含氧量和烟气中CO含量。
所述的步骤3.5中每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy的计算公式如下:
Figure BDA0001908983320000036
其中,Vgy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量;
Figure BDA0001908983320000037
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量;
Figure BDA0001908983320000038
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量;α为过量空气系数。
所述的步骤3.6中每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure BDA0001908983320000039
的计算公式如下:
对于高炉煤气,计算公式为:
Figure BDA00019089833200000310
对于转炉煤气,计算公式为:
Figure BDA00019089833200000311
其中,
Figure BDA00019089833200000312
为每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量;α为过量空气系数;
Figure BDA00019089833200000313
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量;dk为空气的绝对湿度;dg为煤气含湿量。
所述的步骤1中采集到的燃烧系统运行参数包括当地大气压力、大气相对湿度、环境温度、煤气压力、煤气温度,所述的步骤3.6计算步骤中空气的绝对湿度和煤气含湿量的计算方法如下:
所述的空气绝对湿度dk的计算公式为:
Figure BDA0001908983320000041
其中,dk为空气绝对湿度;pa为当地大气压力;φ为大气相对湿度;ps为环境温度t0下的水蒸气饱和压力;
所述的煤气含湿量dg的计算公式为:
Figure BDA0001908983320000042
其中,dg为煤气含湿量;pa为当地大气压力;pg为煤气压力(表压);ps′为煤气温度tg下的饱和水蒸气分压力。
所述的步骤1中采集到的燃烧系统运行参数包括空气预热器烟气侧进口温度、空气预热器烟气侧出口温度、空气预热器空气侧进口温度和空气预热器空气侧出口温度,所述的步骤3.7中干烟气焓、水蒸气焓和空气焓的计算方法如下:
分别计算干烟气在空气预热器烟气侧进口温度和空气预热器烟气侧出口温度温度下的焓值,计算公式如下:
以高炉煤气为燃料时,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000043
Figure BDA0001908983320000044
以转炉煤气为燃料时,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000045
Figure BDA0001908983320000046
其中,θin为空气预热器烟气侧进口温度;θout为空气预热器烟气侧出口温度;Hgy,in为干烟气在θin温度下的焓值;Hgy,out为干烟气在θout温度下的焓值;
分别计算水蒸气在空气预热器烟气侧进口温度和空气预热器烟气侧出口温度温度下的焓值,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000051
Figure BDA0001908983320000052
其中,θin为空气预热器烟气侧进口温度;θout为空气预热器烟气侧出口温度;
Figure BDA0001908983320000053
为水蒸气在θin温度下的焓值;
Figure BDA0001908983320000054
为水蒸气在θout温度下的焓值;
分别计算每立方米干空气对应的湿空气在空气预热器空气侧进口温度和空气预热器空气侧出口温度下的焓值,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000055
Figure BDA0001908983320000056
其中,tin为空气预热器空气侧进口温度;tout为空气预热器空气侧出口温度;Hk,in为每立方米干空气对应的湿空气在tin温度下的焓值;Hk,out为每立方米干空气对应的湿空气在tout温度下的焓值;dk为空气绝对湿度。
所述的步骤3.8中每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量Vgk的计算公式如下:
Figure BDA0001908983320000057
其中,Vgk为每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量;Vgy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量;
Figure BDA0001908983320000058
为每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量;Hgy,in为干烟气在θin温度下的焓值;Hgy,out为干烟气在θout温度下的焓值;
Figure BDA0001908983320000059
为水蒸气在θin温度下的焓值;
Figure BDA00019089833200000510
为水蒸气在θout温度下的焓值;Hk,in为每立方米干空气对应的湿空气在tin温度下的焓值;Hk,out为每立方米干空气对应的湿空气在tout温度下的焓值。
所述的步骤3.9中煤气干基热值Qd的计算公式如下:
Figure BDA00019089833200000511
其中,Qd为煤气干基热值计算值;Vgk为每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量);α为过量空气系数;Δα为漏风系数,为综合炉膛漏风和烟气含氧量测点上游烟道漏风后的漏风系数;k为折算系数。
本发明基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法的有益效果是:
第一,本发明用于煤气热值的在线测算,结果可用于指导燃烧设备的燃烧优化调整,为燃烧设备的安全和经济运行提供依据,解决了目前大多数钢厂煤气燃烧系统均未配置煤气热值在线分析仪给燃烧设备运行带来的不便和困难,具有很好的工程实用价值。
第二,本发明热值测算结果具有较高的准确度和可靠性。
第三,本发明投资小,成本低,无需增加昂贵热工仪表即可实现,具有良好的可实施性。
附图说明
图1为本发明基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法的工作流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,本实施例中,基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法的具体实施步骤如下:
步骤1,获取燃烧系统运行参数的实时数据;获取到的燃烧系统运行参数包括但不限于:烟气含氧量、当地大气压力、大气相对湿度、环境温度、煤气压力、煤气温度、空气预热器烟气侧进口温度、空气预热器烟气侧出口温度、空气预热器空气侧进口温度和空气预热器空气侧出口温度;
其中烟气含氧量的测点位置位于空气预热器烟气侧的进口或出口处的烟道中;
当设置有煤气加热器时,采集到的煤气流量、煤气压力、煤气温度均采用进入煤气加热器前的煤气参数。
步骤2,对步骤1获得的数据进行预处理,数据的预处理方式包括但不限于坏点处理和数据平滑处理,得到用于求解煤气热值的有效数据。
步骤3,根据步骤2获得的有效数据,求解煤气热值,具体包括以下步骤:
步骤3.1,假定一个初始的煤气干基低位热值
Figure BDA0001908983320000061
步骤3.2,计算每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA0001908983320000062
和每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure BDA0001908983320000063
具体步骤如下:
步骤3.2.1,计算每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA0001908983320000071
计算公式为:
Figure BDA0001908983320000072
其中,
Figure BDA0001908983320000073
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量,Nm3/Nm3(干煤气);
Figure BDA0001908983320000074
为假定的煤气干基低位热值,kJ/Nm3
对于高炉煤气,a1=1.955×10-4,b1=0;对于转炉煤气,a1=1.858×10-4,b1=0;
步骤3.2.2,计算每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000075
其中,
Figure BDA0001908983320000076
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量,Nm3/Nm3(干煤气);Qd,net为干煤气低位热值,kJ/Nm3
对于高炉煤气,a2=1.470×10-4,b2=1;对于转炉煤气,a2=1.449×10-4,b2=1。
步骤3.3,计算燃料特性因子χ,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000077
其中,x为燃料特性因子x;
Figure BDA0001908983320000078
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量,Nm3/Nm3(干煤气);
Figure BDA0001908983320000079
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量,Nm3/Nm3(干煤气)。
步骤3.4,计算过量空气系数,计算公式为:
Figure BDA00019089833200000710
其中,α为过量空气系数;x为燃料特性因子;φ′(O2)为烟气含氧量,%;
进一步优选的,当步骤1采集到的运行参数还包括烟气中CO含量时,此时,上述过量空气系数计算公式变更为:
Figure BDA00019089833200000711
其中,α为过量空气系数;x为燃料特性因子;φ′(O2)、φ′(CO)分别为烟气含氧量和烟气中CO含量;
所述烟气含氧量和烟气中CO含量为同一测点位置的干烟气成分。
步骤3.5,计算每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量,计算公式为:
Figure BDA00019089833200000712
其中,Vgy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量,Nm3/Nm3(干煤气);
Figure BDA0001908983320000081
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量,Nm3/Nm3(干煤气);
Figure BDA0001908983320000082
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量,Nm3/Nm3(干煤气);α为过量空气系数。
步骤3.6,计算每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量:
对于高炉煤气,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000083
对于转炉煤气,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000084
其中,
Figure BDA0001908983320000085
为每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量,Nm3/Nm3(干煤气);α为过量空气系数;
Figure BDA0001908983320000086
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量,Nm3/Nm3(干煤气);dk为空气的绝对湿度,kg/kg(干空气);dg为煤气含湿量,kg/Nm3(干煤气)。
本实施例中,步骤3.6中的计算所需的空气绝对湿度以及煤气含湿量均可采用简化的设定值,也可采用计算得到的精确值,当空气绝对湿度以及煤气含湿量通过计算得到时,具体计算步骤如下:
计算空气绝对湿度dk,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000087
其中,dk为空气绝对湿度,kg/kg(干空气);pa为当地大气压力,Pa;φ为大气相对湿度,%;ps为环境温度t0下的水蒸气饱和压力,Pa,可通过环境温度t0求解得到;
计算煤气含湿量dg,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000088
其中,dg为煤气含湿量,kg/Nm3(干煤气);pa为当地大气压力,Pa;pg为煤气压力(表压),Pa;ps′为煤气温度tg下的饱和水蒸气分压力,Pa,可通过煤气温度tg求解得到。
步骤3.7,分别计算干烟气焓、水蒸气焓和空气焓,计算公式为:
分别计算干烟气在空气预热器烟气侧进口温度和空气预热器烟气侧出口温度温度下的焓值,计算步骤如下:
以高炉煤气为燃料时,计算公式如下
Figure BDA0001908983320000091
Figure BDA0001908983320000092
以转炉煤气为燃料时,计算公式如下:
Figure BDA0001908983320000093
Figure BDA0001908983320000094
其中,θin为空气预热器烟气侧进口温度,℃;θout为空气预热器烟气侧出口温度,℃;Hgy,in为干烟气在θin温度下的焓值,kJ/Nm3;Hgy,out为干烟气在θout温度下的焓值,kJ/Nm3
分别计算水蒸气在空气预热器烟气侧进口温度和空气预热器烟气侧出口温度温度下的焓值,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000095
Figure BDA0001908983320000096
其中,θin为空气预热器烟气侧进口温度,℃;θout为空气预热器烟气侧出口温度,℃;
Figure BDA0001908983320000097
为水蒸气在θin温度下的焓值,kJ/Nm3
Figure BDA0001908983320000098
为水蒸气在θout温度下的焓值,kJ/Nm3
分别计算每立方米干空气对应的湿空气在空气预热器空气侧进口温度和空气预热器空气侧出口温度下的焓值,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000099
Figure BDA00019089833200000910
其中,tin为空气预热器空气侧进口温度,℃;tout为空气预热器空气侧出口温度,℃;Hk,in为每立方米干空气对应的湿空气在tin温度下的焓值,kJ/Nm3;Hk,out为每立方米干空气对应的湿空气在tout温度下的焓值,kJ/Nm3;dk为空气绝对湿度,kg/kg(干空气);
步骤3.8,计算每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量Vgk,计算公式为:
Figure BDA00019089833200000911
其中,Vgk为每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量,Nm3/Nm3(干煤气);Vgy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量,Nm3/Nm3(干煤气);
Figure BDA00019089833200000912
为每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量,Nm3/Nm3(干煤气);Hgy,in为干烟气在θin温度下的焓值,kJ/Nm3;Hgy,out为干烟气在θout温度下的焓值,kJ/Nm3
Figure BDA00019089833200001012
为水蒸气在θin温度下的焓值,kJ/Nm3
Figure BDA0001908983320000101
为水蒸气在θout温度下的焓值,kJ/Nm3;Hk,in为每立方米干空气对应的湿空气在tin温度下的焓值,kJ/Nm3;Hk,out为每立方米干空气对应的湿空气在tout温度下的焓值,kJ/Nm3
步骤3.9,计算煤气干基低位热值Qd,net,计算公式为:
Figure BDA0001908983320000102
其中,Qd,net为煤气干基低位热值计算值,kJ/Nm3;Vgk为每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量,Nm3/Nm3(干煤气);α为过量空气系数;Δα为漏风系数,为综合炉膛漏风和烟气含氧量测点上游烟道漏风后的漏风系数,对于炉膛和烟道处于正压运行的燃烧设备取值为0,对于炉膛和烟道处于负压运行的燃烧设备则可采用设定值;k为折算系数,对于高炉煤气,k=5122;对于转炉煤气,k=5381。
步骤3.10,将Qd,net
Figure BDA0001908983320000103
的差值的绝对值
Figure BDA0001908983320000104
与设定的误差限值ε进行比较:
Figure BDA0001908983320000105
大于设定的误差限值ε时,重新假定煤气干基低位热值
Figure BDA0001908983320000106
并再次执行步骤3.2至步骤3.10,当
Figure BDA0001908983320000107
小于或等于设定的误差限值ε时,输出煤气干基低位热值Qd,net
进一步的,当
Figure BDA0001908983320000108
大于设定的误差限值ε时,将
Figure BDA0001908983320000109
赋值给所述假定的煤气干基低位热值
Figure BDA00019089833200001010
再次执行步骤3.2至步骤3.10,直至
Figure BDA00019089833200001011
小于或等于设定的误差限值ε。
本实施例中,煤气热值采用煤气干基低位热值进行求解。在具体实施过程中,煤气热值也可采用煤气干基高位热值进行求解,只是各公式的相关系数要做相应调整。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:该燃烧系统设置有空气预热器,通过获取燃烧系统运行参数,并对运行参数进行处理,求解得到煤气热值,其具体步骤如下:
步骤1,获取燃烧系统运行参数的实时数据;
步骤2,对步骤1获得的数据进行预处理,得到用于求解煤气热值的有效数据;
步骤3,根据步骤2获得的有效数据,求解煤气热值,具体包括以下步骤:
步骤3.1,假定一个初始的煤气干基热值
Figure FDA0003011143180000011
步骤3.2,通过假定的煤气干基热值
Figure FDA0003011143180000012
计算每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure FDA0003011143180000013
和每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure FDA0003011143180000014
步骤3.3,通过理论干空气量和理论干烟气量计算燃料特性因子χ;
步骤3.4,通过燃料特性因子计算过量空气系数α;
步骤3.5,通过理论干空气量、理论干烟气量和过量空气系数计算每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy
步骤3.6,计算每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure FDA0003011143180000015
步骤3.7,分别计算干烟气焓、水蒸气焓和空气焓;
步骤3.8,计算每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量Vgk
步骤3.9,计算煤气干基热值Qd
煤气干基热值Qd的计算公式如下:
Figure FDA0003011143180000016
其中,Qd为煤气干基热值计算值;Vgk为每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量;α为过量空气系数;Δα为漏风系数,为综合炉膛漏风和烟气含氧量测点上游烟道漏风后的漏风系数;k为折算系数;
步骤3.10,将Qd
Figure FDA0003011143180000017
的差值的绝对值
Figure FDA0003011143180000018
与设定的误差限值ε进行比较:
Figure FDA0003011143180000019
大于误差限值ε时,重新假定煤气干基热值
Figure FDA00030111431800000110
并再次执行步骤3.2至步骤3.10,当
Figure FDA00030111431800000111
小于或等于误差限值ε时,输出煤气干基热值Qd
2.如权利要求1所述的基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:所述的步骤3.2的具体计算步骤如下:
步骤3.2.1,计算每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure FDA0003011143180000021
计算公式为:
Figure FDA0003011143180000022
其中,
Figure FDA0003011143180000023
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量;
Figure FDA0003011143180000024
为假定的煤气干基热值;a1、b1为理论干空气量计算系数;
步骤3.2.2,计算每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure FDA0003011143180000025
计算公式为:
Figure FDA0003011143180000026
其中,
Figure FDA0003011143180000027
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量;
Figure FDA0003011143180000028
为假定的煤气干基热值;a2、b2为理论干烟气量计算系数。
3.如权利要求2所述的基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:所述的步骤3.3中燃料特性因子χ的具体计算公式如下:
Figure FDA0003011143180000029
其中,χ为燃料特性因子;
Figure FDA00030111431800000210
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量;
Figure FDA00030111431800000211
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量。
4.如权利要求3所述的基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:所述的步骤1中采集的运行参数包括烟气含氧量,所述的步骤3.4中过量空气系数α的计算公式如下:
Figure FDA00030111431800000212
其中,α为过量空气系数;χ为燃料特性因子;φ′(O2)为烟气含氧量;
当所述的步骤1中采集的运行参数包括烟气含氧量和烟气中CO含量时,所述的烟气含氧量和烟气中CO含量为同一测点位置的干烟气成分,所述的步骤3.4中过量空气系数α的计算公式如下:
Figure FDA00030111431800000213
其中,α为过量空气系数;χ为燃料特性因子;φ′(O2)、φ′(CO)分别为烟气含氧量和烟气中CO含量。
5.如权利要求4所述的基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:所述的步骤3.5中每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量Vgy的计算公式如下:
Figure FDA0003011143180000031
其中,Vgy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量;
Figure FDA0003011143180000032
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量;
Figure FDA0003011143180000033
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量;α为过量空气系数。
6.如权利要求5所述的基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:所述的步骤3.6中每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure FDA0003011143180000034
的计算公式如下:
对于高炉煤气,计算公式为:
Figure FDA0003011143180000035
对于转炉煤气,计算公式为:
Figure FDA0003011143180000036
其中,
Figure FDA0003011143180000037
为每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量;α为过量空气系数;
Figure FDA0003011143180000038
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量;dk为空气的绝对湿度;dg为煤气含湿量。
7.如权利要求6所述的基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:所述的步骤1中采集到的燃烧系统运行参数包括当地大气压力、大气相对湿度、环境温度、煤气压力、煤气温度,所述的步骤3.6计算步骤中空气的绝对湿度和煤气含湿量的计算方法如下:
空气绝对湿度dk的计算公式为:
Figure FDA0003011143180000039
其中,dk为空气绝对湿度;pa为当地大气压力;φ为大气相对湿度;ps为环境温度t0下的水蒸气饱和压力;
所述的煤气含湿量dg的计算公式为:
Figure FDA00030111431800000310
其中,dg为煤气含湿量;pa为当地大气压力;pg为煤气压力;ps′为煤气温度tg下的饱和水蒸气分压力。
8.如权利要求6所述的基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:所述的步骤1中采集到的燃烧系统运行参数包括空气预热器烟气侧进口温度、空气预热器烟气侧出口温度、空气预热器空气侧进口温度和空气预热器空气侧出口温度,所述的干烟气焓、水蒸气焓和空气焓的计算方法如下:
分别计算干烟气在空气预热器烟气侧进口温度和空气预热器烟气侧出口温度下的焓值,计算公式如下:
以高炉煤气为燃料时,计算公式为:
Figure FDA0003011143180000041
Figure FDA0003011143180000042
以转炉煤气为燃料时,计算公式为:
Figure FDA0003011143180000043
Figure FDA0003011143180000044
其中,θin为空气预热器烟气侧进口温度;θout为空气预热器烟气侧出口温度;Hgy,in为干烟气在θin温度下的焓值;Hgy,out为干烟气在θout温度下的焓值;
分别计算水蒸气在空气预热器烟气侧进口温度和空气预热器烟气侧出口温度下的焓值,计算公式为:
Figure FDA0003011143180000045
Figure FDA0003011143180000046
其中,θin为空气预热器烟气侧进口温度;θout为空气预热器烟气侧出口温度;
Figure FDA0003011143180000047
为水蒸气在θin温度下的焓值;
Figure FDA0003011143180000048
为水蒸气在θout温度下的焓值;
分别计算每立方米干空气对应的湿空气在空气预热器空气侧进口温度和空气预热器空气侧出口温度下的焓值,计算公式为:
Figure FDA0003011143180000049
Figure FDA00030111431800000410
其中,tin为空气预热器空气侧进口温度;tout为空气预热器空气侧出口温度;Hk,in为每立方米干空气对应的湿空气在tin温度下的焓值;Hk,out为每立方米干空气对应的湿空气在tout温度下的焓值;dk为空气绝对湿度。
9.如权利要求8所述的基于燃烧系统运行参数的冶金煤气热值在线测算方法,其特征在于:所述的步骤3.8中每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量Vgk的计算公式如下:
Figure FDA0003011143180000051
其中,Vgk为每立方米干煤气对应的流经空气预热器的干空气流量;Vgy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量;
Figure FDA0003011143180000052
为每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量;Hgy,in为干烟气在θin温度下的焓值;Hgy,out为干烟气在θout温度下的焓值;HH2O,in为水蒸气在θin温度下的焓值;
Figure FDA0003011143180000053
为水蒸气在θout温度下的焓值;Hk,in为每立方米干空气对应的湿空气在tin温度下的焓值;Hk,out为每立方米干空气对应的湿空气在tout温度下的焓值。
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