CN109632881B - 基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法 - Google Patents

基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法 Download PDF

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CN109632881B CN201811547835.3A CN201811547835A CN109632881B CN 109632881 B CN109632881 B CN 109632881B CN 201811547835 A CN201811547835 A CN 201811547835A CN 109632881 B CN109632881 B CN 109632881B
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Abstract

本发明是基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，该软测量方法基于燃烧系统运行参数的实时数据，通过计算间接求解得到煤气热值，大致思路为：首先假定一个初始的煤气热值，然后根据假定的煤气热值分别求解出实际干烟气量计算值和实际干烟气量校核值，并通过两者的比值对假定的煤气热值进行反复修正，最终得到准确的煤气热值。本方法可用于指导纯烧高炉煤气或纯烧转炉煤气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均未给燃烧设备配置煤气热值在线分析仪给设备运行带来的不便和困难，具有很好的工程实用价值。

Description

基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法
技术领域
本发明是涉及燃烧设备的节能技术领域，具体的说是基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法。
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。
因此，需要针对设置有煤气预热系统的燃烧设备，提出一种基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，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，提供基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，其特征在于：燃烧系统设置有煤气预热器，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 BDA0001908982030000021
步骤3.2，通过假定的煤气干基热值
Figure BDA0001908982030000022
计算每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA0001908982030000023
和每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure BDA0001908982030000024
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，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 BDA0001908982030000025
步骤3.7，计算煤气预热器进、出口换热参数下对应的烟气焓和煤气焓；
步骤3.8，计算每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量Vy；
步骤3.9，计算每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量校核值V′gy；
步骤3.10，将Vgy与V′gy的差值的绝对值|Vgy-V′gy|与设定的误差限值ε进行比较：
当|Vgy-V′gy|大于误差限值ε时，重新假定煤气干基热值
Figure BDA0001908982030000026
并再次执行步骤3.2至步骤3.10，当|Vgy-V′gy|小于或等于误差限值ε时，进入下一步骤；
步骤3.11，输出
Figure BDA0001908982030000027
作为当前煤气干基热值。
所述的步骤3.2中每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA0001908982030000028
和每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure BDA0001908982030000029
的计算公式如下：
每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA00019089820300000210
的计算公式为：
Figure BDA00019089820300000211
其中，
Figure BDA00019089820300000212
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量；
Figure BDA00019089820300000213
为假定的煤气干基热值；a1、b1为理论干空气量计算系数；
每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure BDA00019089820300000214
的计算公式为：
Figure BDA00019089820300000215
其中，
Figure BDA00019089820300000216
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量；
Figure BDA00019089820300000217
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的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000031
其中，χ为燃料特性因子；
Figure BDA0001908982030000032
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量；
Figure BDA0001908982030000033
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量。
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的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000034
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 BDA0001908982030000035
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。
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的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000036
其中，Vgy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量；
Figure BDA0001908982030000037
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量；
Figure BDA0001908982030000038
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 BDA0001908982030000039
的计算公式为：
以高炉煤气为燃料时，每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure BDA00019089820300000310
的计算公式为：
Figure BDA00019089820300000311
以转炉煤气为燃料时，每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure BDA0001908982030000041
的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000042
其中，
Figure BDA0001908982030000043
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 BDA0001908982030000044
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，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公式如下：
所述的空气绝对湿度dk的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000045
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；
所述的计算煤气含湿量dg的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000046
其中，dg为煤气含湿量；pa为当地大气压力；pg为煤气预热器煤气侧进口压力(表压)；ps′为煤气预热器煤气侧进口温度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煤气预热器烟气侧进口温度、煤气预热器烟气侧出口温度、煤气预热器煤气侧进口温度、煤气预热器煤气侧出口温度，所述的步骤3.7中煤气预热器进、出口换热参数下的烟气焓和煤气焓的计算内容包括：
(1)计算烟气在煤气预热器烟气侧进口温度、煤气预热器烟气侧出口温度下的焓值：
以高炉煤气为燃料时，计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000047
Figure BDA0001908982030000048
以转炉煤气为燃料时，计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000049
Figure BDA00019089820300000410
其中，θ1为煤气预热器烟气侧进口温度；θ2为煤气预热器烟气侧出口温度；Hy，1为烟气在θ1温度下的焓值；Hy，2为烟气在θ2温度下的焓值；
(2)计算煤气在煤气预热器煤气侧进口温度、煤气预热器煤气侧出口温度下的焓值：
以高炉煤气为燃料时，计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000051
Figure BDA0001908982030000052
以转炉煤气为燃料时，计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000053
Figure BDA0001908982030000054
其中，tm1为煤气预热器煤气侧进口温度；tm2为煤气预热器煤气侧出口温度；Hm，1为煤气在tm1温度下的焓值；Hm，2为煤气在tm2温度下的焓值。
所述的步骤3.8每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量Vy的计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000055
其中，Vy为每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量；Hy，1为烟气在θ1温度下的焓值；Hy，2为烟气在θ2温度下的焓值；Hm，1为煤气在tm1温度下的焓值；Hm，2为煤气在tm2温度下的焓值。
所述的每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量校核值V′gy的计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000056
其中，V′gy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量校核值；Vy为每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量；
Figure BDA0001908982030000057
为每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量。
本发明基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法的有益效果是：
第一，本发明用于煤气热值的软测量，结果可用于指导纯烧高炉煤气或纯烧转炉煤气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铁厂均未给燃烧设备配置煤气热值在线分析仪给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，本发明热值软.测量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为本发明基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法的工作流程图。
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，煤气燃烧设备具备的特性包括采用煤气预热技术。
本实施例中，基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量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、煤气预热器煤气侧进口压力、煤气预热器煤气侧进口温度、煤气预热器煤气侧出口温度、煤气预热器烟气侧进口温度、煤气预热器烟气侧出口温度。
优选地，所述烟气含氧量的测点位置位于煤气预热器入口或煤气预热器出口的烟道中。
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 BDA0001908982030000061
步骤3.2，每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA0001908982030000062
和每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure BDA0001908982030000063
的计算公式如下：
每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure BDA0001908982030000064
的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000065
其中，
Figure BDA0001908982030000066
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 BDA0001908982030000067
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。
每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000068
其中，
Figure BDA0001908982030000069
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 BDA00019089820300000610
为假定的煤气干基低位热值，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，燃料特性因子χ的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000071
其中，χ为燃料特性因子；
Figure BDA0001908982030000072
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 BDA0001908982030000073
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，过量空气系数α的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000074
其中，α为过量空气系数；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，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，此时，过量空气系数α的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000075
其中，α为过量空气系数；φ′(O2)、φ′(CO)分别为烟气含氧量和烟气中CO含量。
步骤3.5，每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000076
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 BDA0001908982030000077
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 BDA0001908982030000078
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，每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量的计算公式为：
以高炉煤气为燃料时，每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure BDA0001908982030000079
的计算公式为：
Figure BDA00019089820300000710
以转炉煤气为燃料时，每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure BDA00019089820300000711
的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000081
其中，
Figure BDA0001908982030000082
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 BDA0001908982030000083
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为空气绝对湿度，kg/kg；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：
空气绝对湿度dk的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000084
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；
煤气含湿量dg的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000085
其中，dg为煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)；pa为当地大气压力，Pa；pg为煤气预热器煤气侧进口压力(表压)，Pa；ps′为煤气预热器煤气侧进口温度下的饱和水蒸气分压力，Pa，通过煤气预热器煤气侧进口温度求解得到。
步骤3.7，煤气预热器进、出口换热参数下的烟气焓和煤气焓的计算公式如下：
(1)烟气在煤气预热器烟气侧进口温度、煤气预热器烟气侧出口温度下的焓值的计算公式如下：
以高炉煤气为燃料时，烟气在煤气预热器烟气侧进口温度、煤气预热器烟气侧出口温度下的焓值的计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000086
Figure BDA0001908982030000087
以转炉煤气为燃料时，烟气在煤气预热器烟气侧进口温度、煤气预热器烟气侧出口温度下的焓值的计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000091
Figure BDA0001908982030000092
其中，θ1为煤气预热器烟气侧进口温度，℃；θ2为煤气预热器烟气侧出口温度，℃；Hy，1为烟气在θ1温度下的焓值，kJ/Nm3；Hy，2为烟气在θ2温度下的焓值，kJ/Nm3；
(2)煤气在煤气预热器煤气侧进口温度、煤气预热器煤气侧出口温度下的焓值的计算公式如下：
以高炉煤气为燃料时，煤气在煤气预热器煤气侧进口温度、煤气预热器煤气侧出口温度下的焓值的计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000093
Figure BDA0001908982030000094
以转炉煤气为燃料时，煤气在煤气预热器煤气侧进口温度、煤气预热器煤气侧出口温度下的焓值的计算公式如下：
Figure BDA0001908982030000095
Figure BDA0001908982030000096
其中，tm1为煤气预热器煤气侧进口温度，℃；tm2为煤气预热器煤气侧出口温度，℃；Hm，1为煤气在tm1温度下的焓值，kJ/Nm3；Hm，2为煤气在tm2温度下的焓值，kJ/Nm3。
步骤3.8，每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量Vy的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000097
其中，Vy为每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；Hy，1为烟气在θ1温度下的焓值，kJ/Nm3；Hy，2为烟气在θ2温度下的焓值，kJ/Nm3；Hm，1为煤气在tm1温度下的焓值，kJ/Nm3；Hm，2为煤气在tm2温度下的焓值，kJ/Nm3。
步骤3.9，每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量校核值V′gy的计算公式为：
Figure BDA0001908982030000098
其中，V′gy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量校核值，Nm3/Nm3(干煤气)；Vy为每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；
Figure BDA0001908982030000099
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)。
步骤3.10，将Vgy与V′gy的差值的绝对值|Vgy-V′gy|与设定的误差限值ε进行比较：
当|Vgy-V′gy|大于设定的误差限值ε时，重新假定煤气干基低位热值
Figure BDA0001908982030000101
并再次执行步骤3.2至步骤3.10，当|Vgy-V′gy|小于或等于设定值ε时，输出
Figure BDA0001908982030000102
进一步的，当|Vgy-V′gy|大于设定的误差限值ε时，将
Figure BDA0001908982030000103
赋值给所述假定的煤气干基低位热值
Figure BDA0001908982030000104
再次执行步骤3.2至步骤3.10，直至|Vgy-V′gy|小于或等于设定的误差限值ε。
步骤3.11，输出
Figure BDA0001908982030000105
作为当前煤气干基低位热值。
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.基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，其特征在于：燃烧系统设置有煤气预热器，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 FDA0002835954720000011
步骤3.2，通过假定的煤气干基热值
Figure FDA0002835954720000012
计算每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure FDA0002835954720000013
和每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure FDA0002835954720000014
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，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 FDA0002835954720000015
步骤3.7，计算煤气预热器进、出口换热参数下对应的烟气焓和煤气焓；
步骤3.8，计算每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量Vy；
步骤3.9，计算每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量校核值V′gy；
步骤3.10，将Vgy与V′gy的差值的绝对值|Vgy-V′gy|与设定的误差限值ε进行比较：
当|Vgy-V′gy|大于误差限值ε时，重新假定煤气干基热值
Figure FDA0002835954720000016
并再次执行步骤3.2至步骤3.10，当|Vgy-V′gy|小于或等于误差限值ε时，进入下一步骤；
步骤3.11，输出
Figure FDA0002835954720000017
作为当前煤气干基热值；
所述的步骤3.8中，每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量Vy的计算公式为：
Figure FDA0002835954720000018
其中，Vy为每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；Hy,1为烟气在θ1温度下的焓值，kJ/Nm3；Hy,2为烟气在θ2温度下的焓值，kJ/Nm3；Hm,1为煤气在tm1温度下的焓值，kJ/Nm3；Hm,2为煤气在tm2温度下的焓值，kJ/Nm3；θ1为煤气预热器烟气侧进口温度；θ2为煤气预热器烟气侧出口温度；tm1为煤气预热器煤气侧进口温度；tm2为煤气预热器煤气侧出口温度；dg为煤气含湿量。
2.如权利要求1所述的基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，其特征在于：所述的步骤3.2中每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure FDA0002835954720000021
和每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure FDA0002835954720000022
的计算公式如下：
每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量
Figure FDA0002835954720000023
的计算公式为：
Figure FDA0002835954720000024
其中，
Figure FDA0002835954720000025
为每立方米干煤气燃烧所需的理论干空气量；
Figure FDA0002835954720000026
为假定的煤气干基热值；a1、b1为理论干空气量计算系数；
每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量
Figure FDA0002835954720000027
的计算公式为：
Figure FDA0002835954720000028
其中，
Figure FDA0002835954720000029
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量；
Figure FDA00028359547200000210
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所述的基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，其特征在于：所述的步骤3.3中燃料特性因子χ的计算公式为：
Figure FDA00028359547200000211
其中，χ为燃料特性因子；
Figure FDA00028359547200000212
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量；
Figure FDA00028359547200000213
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所述的基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，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的计算公式为：
Figure FDA00028359547200000214
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 FDA0002835954720000031
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所述的基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，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的计算公式为：
Figure FDA0002835954720000032
其中，Vgy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量；
Figure FDA0002835954720000033
为每立方米干煤气燃烧产生的理论干烟气量；
Figure FDA0002835954720000034
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所述的基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，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 FDA0002835954720000035
的计算公式为：
以高炉煤气为燃料时，每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure FDA0002835954720000036
的计算公式为：
Figure FDA0002835954720000037
以转炉煤气为燃料时，每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
Figure FDA0002835954720000038
的计算公式为：
Figure FDA0002835954720000039
其中，
Figure FDA00028359547200000310
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 FDA00028359547200000311
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所述的基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，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，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公式如下：
所述的空气绝对湿度dk的计算公式为：
Figure FDA00028359547200000312
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；
所述的计算煤气含湿量dg的计算公式为：
Figure FDA0002835954720000041
其中，dg为煤气含湿量；pa为当地大气压力；pg为煤气预热器煤气侧进口压力，表压；ps′为煤气预热器煤气侧进口温度下的饱和水蒸气分压力。
8.如权利要求6所述的基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，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煤气预热器烟气侧进口温度、煤气预热器烟气侧出口温度、煤气预热器煤气侧进口温度、煤气预热器煤气侧出口温度，所述的步骤3.7中煤气预热器进、出口换热参数下的烟气焓和煤气焓的计算内容包括：
(1)计算烟气在煤气预热器烟气侧进口温度、煤气预热器烟气侧出口温度下的焓值：
以高炉煤气为燃料时，计算公式如下：
Figure FDA0002835954720000042
Figure FDA0002835954720000043
以转炉煤气为燃料时，计算公式如下：
Figure FDA0002835954720000044
Figure FDA0002835954720000045
其中，θ1为煤气预热器烟气侧进口温度；θ2为煤气预热器烟气侧出口温度；Hy,1为烟气在θ1温度下的焓值；Hy,2为烟气在θ2温度下的焓值；
(2)计算煤气在煤气预热器煤气侧进口温度、煤气预热器煤气侧出口温度下的焓值：
以高炉煤气为燃料时，计算公式如下：
Figure FDA0002835954720000046
Figure FDA0002835954720000047
以转炉煤气为燃料时，计算公式如下：
Figure FDA0002835954720000048
Figure FDA0002835954720000051
其中，tm1为煤气预热器煤气侧进口温度；tm2为煤气预热器煤气侧出口温度；Hm,1为煤气在tm1温度下的焓值；Hm,2为煤气在tm2温度下的焓值。
9.如权利要求8所述的基于煤气预热系统换热参数的冶金煤气热值软测量方法，其特征在于：所述的每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量校核值V′gy的计算公式如下：
Figure FDA0002835954720000052
其中，V′gy为每立方米干煤气燃烧产生的实际干烟气量校核值；Vy为每立方米干煤气燃烧产生的湿烟气量；
Figure FDA0002835954720000053
为每立方米干煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量。
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Assignee: Wuxi Baianton Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: JIANGSU MARITIME INSTITUTE

Contract record no.: X2022980021715

Denomination of invention: Soft Measurement Method of Metallurgical Gas Calorific Value Based on Heat Transfer Parameters of Gas Preheating System

Granted publication date: 20210209

License type: Common License

Record date: 20221114