CN110222351A - 煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法 - Google Patents
煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，该方法包括获取锅炉运行参数的实时数据，并对实时数据进行预处理，得到可靠的有效数据，然后根据获取的有效数据计算得到入炉煤气热值与锅炉热效率。该方法通过高炉煤气与转炉煤气混烧锅炉的运行参数在线辨识出高炉煤气和转炉煤气的干基热值，并用于锅炉热效率的在线监测，可为锅炉的性能分析和燃烧调整提供可靠依据，具有重要的实用意义。
Description
技术领域
本发明是涉及热能工程的锅炉技术领域，具体的说是煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法。
背景技术
钢铁企业在冶炼工序中产生大量的高炉煤气和转炉煤气，作为冶炼过程的副产资源，高炉煤气和转炉煤气的有效回收利用是钢铁企业节能降耗工作的重点之一。
近年来，随着煤气燃烧技术的发展与进步，一些钢铁厂采用混烧煤气锅炉来吸收钢厂富余的高炉煤气和转炉煤气，并取得了较好的效果。
燃料热值是煤气锅炉燃烧调整的重要依据，同时也是锅炉热效率的基本输入参数，燃料热值的变化与波动会对锅炉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自备电厂煤气锅炉都未配置煤气热值在线测量装置，电厂基本上仍然是以人工输入定期化验分析值作为当前的锅炉入炉燃料热值，许多中小型钢铁厂的自备电厂甚至连煤气定期取样化验分析的条件都不具备，其惯用做法是直接取人工设定值或者上一次热态试验值。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，取人工设定值或者取上一次热态试验值的方式更是如此。显然，煤气热值的不确定性会直接影响到锅炉热效率的求解，进而影响锅炉的性能分析与优化运行。
因此，需要钢厂自备电厂的局限条件下，构建一个高炉煤气和转炉煤气混烧锅炉入炉煤气热值和锅炉热效率的在线监测方法，在线获取煤气热值数据，并将其用于在线分析锅炉热效率，以期为锅炉的运行控制和燃烧调整提供依据，产生良好的经济效益。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：锅炉混烧高炉煤气和转炉煤气，所述监测方法的具体步骤如下：
步骤1，实时采集机组的在线运行数据；
步骤2，对步骤1获得的数据进行预处理，得到用于求解高炉煤气和转炉煤气混烧锅炉的入炉煤气热值与锅炉热效率的有效数据；
步骤3，根据步骤2获得的有效数据，求解高炉煤气和转炉煤气混烧锅炉的入炉煤气热值与锅炉热效率，具体包括以下步骤：
步骤3.1，假定一个初始的高炉煤气干基热值假定一个初始的转炉煤气干基热值
步骤3.2，分别根据假定的高炉煤气干基热值和转炉煤气干基热值进行高炉煤气和转炉煤气燃烧计算，计算内容包括：
步骤3.2.1，根据假定的高炉煤气干基热值进行高炉煤气燃烧计算：
步骤3.2.1.1，通过假定的高炉煤气干基热值计算每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量
步骤3.2.1.2，通过理论干空气量和理论干烟气量计算高炉煤气特性因子χBFG；
步骤3.2.1.3，通过高炉煤气特性因子χBFG计算高炉煤气燃烧对应的过量空气系数αBFG；
步骤3.2.1.4，计算每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)BFG；
步骤3.2.1.5，计算每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
步骤3.2.2，根据假定的转炉煤气干基热值进行转炉煤气燃烧计算：
步骤3.2.2.1，通过假定的转炉煤气干基热值计算每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量
步骤3.2.2.2，通过理论干空气量和理论干烟气量计算转炉煤气特性因子χLDG；
步骤3.2.2.3，通过转炉煤气特性因子χLDG计算转炉煤气燃烧对应的过量空气系数αLDG；
步骤3.2.2.4，计算每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)LDG；
步骤3.2.2.5，计算每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
步骤3.3，分别计算入炉转炉煤气干基流量(Bg)LDG和入炉高炉煤气干基流量(Bg)BFG；
步骤3.4，分别计算空气预热器进、出口换热温度下的干烟气焓、水蒸气焓和空气焓；
步骤3.5，计算空气预热器烟气侧总放热量Qy；
步骤3.6，计算标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk；
步骤3.7，计算流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量(Vgk)BFG；
步骤3.8，计算高炉煤气干基热值(Qd)BFG；
步骤3.9，将(Qd)BFG与的差值的绝对值与设定的误差限值ε1进行比较：
当大于误差限值ε1时，重新假定高炉煤气干基热值并再次执行步骤3.2至步骤3.9，当小于或等于误差限值ε1时，输出高炉煤气干基热值(Qd)BFG；
步骤3.10，计算锅炉输入热量Qr；
步骤3.11，计算煤气锅炉的各项热损失；
步骤3.12，根据步骤3.11中的热损失数据计算锅炉热效率η；
步骤3.13，根据机组运行参数计算锅炉有效利用热Q1；
步骤3.14，计算转炉煤气干基热值(Qd)LDG；
步骤3.15，将(Qd)LDG与的差值的绝对值与设定的误差限值ε2进行比较：
当大于误差限值ε2时，重新假定转炉煤气干基热值并再次执行步骤3.2至步骤3.15，当小于或等于误差限值ε2时，进入下一步骤；
步骤3.16，输出(Qd)LDG作为最终转炉煤气干基热值，输出(Qd)BFG作为最终高炉煤气干基热值，输出η作为最终煤气锅炉热效率。
所述的步骤3.2中高炉煤气和转炉煤气燃烧计算的内容包括：
步骤3.2.1，根据假定的高炉煤气干基热值进行燃烧计算：
步骤3.2.1.1，通过假定的高炉煤气干基热值计算每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量具体计算公式如下：
每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量；为假定的高炉煤气干基热值；a1、b1为高炉煤气燃烧理论干空气量计算系数；
每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为假定的高炉煤气干基热值；a2、b2为高炉煤气燃烧理论干烟气量计算系数；
步骤3.2.1.2，高炉煤气特性因子χBFG的计算公式如下：
其中，χBFG为高炉煤气特性因子；为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量，；为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量；
步骤3.2.1.3，步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量，高炉煤气燃烧对应的过量空气系数αBFG的计算公式如下：
其中，αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；
当步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量和烟气中CO含量时，高炉煤气燃烧对应的过量空气系数αBFG的计算公式如下：
其中，αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；φ′(CO)为烟气中CO含量；
步骤3.2.1.4，每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)BFG的计算公式如下：
其中，(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；
步骤3.2.1.5，每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量；dk为空气的绝对湿度；(dg)BFG为高炉煤气含湿量；
步骤3.2.2，根据假定的转炉煤气干基热值进行燃烧计算：
步骤3.2.2.1，通过假定的转炉煤气干基热值计算每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量具体计算公式如下：
每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量；为假定的转炉煤气干基热值；a3、b3为转炉煤气燃烧理论干空气量计算系数；
每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为假定的转炉煤气干基热值；a4、b4为转炉煤气燃烧理论干烟气量计算系数；
步骤3.2.2.2，计算转炉煤气特性因子χLDG的计算公式如下：
其中，χLDG为转炉煤气特性因子；为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量；
步骤3.2.2.3，步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量，转炉煤气燃烧对应的过量空气系数αLDG的计算公式如下：
其中，αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；
当步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量和烟气中CO含量时，转炉煤气燃烧对应的过量空气系数αLDG的计算公式如下：
其中，αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；φ′(CO)为烟气中CO含量；
步骤3.2.2.4，每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)LDG的计算公式如下：
其中，(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；
步骤3.2.2.5，每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量；dk为空气的绝对湿度；(dg)LDG为转炉煤气含湿量。
所述的步骤1中采集到的机组的在线运行数据包括转炉煤气温度、当地大气压力、转炉煤气压力、转炉煤气流量、高炉煤气温度、高炉煤气压力和高炉煤气流量，所述的步骤3.3中入炉转炉煤气干基流量(Bg)LDG和入炉高炉煤气干基流量(Bg)BFG的计算公式如下：
入炉转炉煤气干基流量(Bg)LDG的计算公式如下：
其中，(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量；(tg)LDG为转炉煤气温度；pa为当地大气压力；(pg)LDG为转炉煤气压力(表压)；为实测的入炉转炉煤气流量；(dg)LDG为转炉煤气含湿量；
入炉高炉煤气干基流量(Bg)BFG的计算公式如下：
其中，(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量；(tg)BFG为高炉煤气温度；pa为当地大气压力；(pg)BFG为高炉煤气压力(表压)；为实测的入炉高炉煤气流量；(dg)BFG为高炉煤气含湿量。
所述的步骤1中采集到的机组的在线运行数据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3.4中空气预热器进、出口换热温度下的干烟气焓、水蒸气焓和空气焓的计算公式如下：
(1)高炉煤气燃烧产生的干烟气在空气预热器烟气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值；(Hgy，out)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值；
(2)转炉煤气燃烧产生的干烟气在空气预热器烟气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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)LDG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值；(Hgy，out)LDG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值；
(3)水蒸气在空气预热器烟气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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；为水蒸气在θin温度下的焓值；为水蒸气在θout温度下的焓值；
(4)每立方米干空气对应的湿空气在空气预热器空气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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；
所述的步骤3.5中空气预热器烟气侧总放热量Qy的计算公式如下：
其中，Qy为空气预热器烟气侧总放热量；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；(Hgy，in)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值；(hgy，out)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值；(Hgy，in)LDG为转炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值；(Hgy，out)LDG为转炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值；为水蒸气在θin温度下的焓值；为水蒸气在θout温度下的焓值；
所述的步骤3.6中标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk，计算公式为：
其中，Vgk为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量，Nm3/h；Qy为空气预热器烟气侧总放热量，kJ/h；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(干空气)；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(干空气)。
所述的步骤3.7中流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量(Vgk)BFG的计算公式为：
其中，(Vgk)BFG为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgkgk中高炉煤气燃烧对应的流量；Vgk为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；Δα为漏风系数，为综合炉膛漏风和烟气测点上游烟道漏风后的漏风系数；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量；为假定的转炉煤气干基热值；
所述的步骤3.8中高炉煤气干基热值(Qd)BFG的计算公式为：
其中，(Qd)BFG为高炉煤气干基热值计算值；(Vgk)BFG为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；Δα为漏风系数，为综合炉膛漏风和烟气测点上游烟道漏风后的漏风系数；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量。
所述的步骤3.10中锅炉输入热量Qr的计算公式为：
其中，Qr为锅炉输入热量；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量；(Qd)BFG为高炉煤气干基热值计算值；为假定的转炉煤气干基热值；(dg)BFG为高炉煤气含湿量；(dg)LDG为转炉煤气含湿量。
所述的步骤1中采集到的机组的在线运行数据包括环境温度、锅炉额定负荷下的蒸发量和锅炉实际蒸发量，所述的步骤3.11中煤气锅炉的各项热损失包括排烟热损失q2，化学不完全燃烧热损失q3，散热损失q5，煤气锅炉的各项热损失的计算公式为：
(1)排烟热损失q2的计算公式为：
其中，q2为排烟热损失；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；Qr为锅炉输入热量；θout为空气预热器烟气侧出口温度；t0为基准温度，一般取环境温度；
(2)化学不完全燃烧热损失q3的计算公式为：
其中，q3为化学不完全燃烧热损失；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；φ′(CO)为烟气中CO含量；Qr为锅炉输入热量；
(3)散热损失q5的计算公式为：
其中，q5为散热损失；De为锅炉额定负荷下的蒸发量；D为锅炉实际蒸发量；
所述的步骤3.12中锅炉热效率η的计算公式为：
η＝100-(q2+q3+q5)
其中，η为锅炉热效率；q2为排烟热损失；q3为化学不完全燃烧热损失；q5为散热损失。
所述的步骤3.13中锅炉有效利用热Q1的计算公式为：
当机组不含再热系统时，步骤1中采集的采集机组的在线运行数据还包括过热蒸汽流量、排污水流量、过热蒸汽焓、给水焓和排污水焓，有效利用热Q1的计算公式为：
Q1＝Dgr(h″gr-hgs)+Dpw(hpw-hgs)
其中，Q1为锅炉有效利用热；Dgr为过热蒸汽流量；Dpw为排污水流量；h″gr为过热蒸汽焓；hgs为给水焓；hpw为排污水焓；
当机组包含再热系统时，步骤1中采集的采集机组的在线运行数据则还包括过热蒸汽流量、再热蒸汽流量、排污水流量、过热蒸汽焓、热再热蒸汽焓、冷再热蒸汽焓、给水焓和排污水焓(焓数据好像并不能够直接采集得到)，有效利用热Q1的计算公式为：
Q1＝Dgr(h″gr-hgs)+Dzr(h″zr-h′zr)+Dpw(hpw-hgs)
其中，Q1为锅炉有效利用热；Dgr为过热蒸汽流量；Dzr为再热蒸汽流量；Dpw为排污水流量；h″gr为过热蒸汽焓；h″zr为热再热蒸汽焓；h′zr为冷再热蒸汽焓；hgs为给水焓；hpw为排污水焓。
所述的步骤3.14中转炉煤气干基热值的计算公式为：
其中，(Qd)LDG为转炉煤气干基热值计算值；Q1为锅炉有效利用热；η为锅炉热效率；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量；(Qd)BFG为高炉煤气干基热值计算值；(dg)BFG为高炉煤气含湿量；(dg)LDG为转炉煤气含湿量。
本发明煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法的有益效果是：
第一，本发明用于高炉煤气与转炉煤气混烧锅炉的煤气热值软测量，能够在线辨识出高炉煤气和转炉煤气的干基热值，并用于锅炉热效率的在线监测，可为锅炉的性能分析和燃烧调整提供可靠依据，具有重要的实用意义。
第二，本发明煤气热值和锅炉热效率完全通过锅炉运行参数在线计算得到，无需离线采集数据，无需任何人工输入参数，完全依靠机组在线采集数据即可实现，具有良好的可实施性。
附图说明
图1为本发明煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法的工作流程示意图。
图2为本发明煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法中煤气燃烧计算流程示意图。
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：采用混合燃烧高炉煤气和转炉煤气且采用空气预热技术。
本实施例中，煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法的具体实施步骤如下：
步骤1，获取锅炉运行参数的实时数据；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、入炉高炉煤气压力、入炉高炉煤气温度、入炉高炉煤气流量、入炉转炉煤气压力、入炉转炉煤气温度、入炉转炉煤气流量、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、空气预热器空气侧出口温度；锅炉额定负荷下的蒸发量和锅炉实际蒸发量；过热蒸汽流量、再热蒸汽流量、排污水流量、过热蒸汽焓、热再热蒸汽焓、冷再热蒸汽焓、给水焓和排污水焓。
优选地，所述烟气含氧量的测点位置位于空气预热器烟气侧出口和煤气预热器烟气侧入口之间的烟道中。
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，求解高炉煤气和转炉煤气混烧锅炉的入炉煤气热值与锅炉热效率，具体包括以下步骤：
步骤3.1，假定一个初始的高炉煤气干基低位热值假定一个初始的转炉煤气干基低位热值
步骤3.2，分别根据假定的高炉煤气干基低位热值和转炉煤气干基低位热值进行高炉煤气和转炉煤气燃烧计算：
步骤3.2.1，根据假定的高炉煤气干基低位热值进行高炉燃烧计算：
步骤3.2.1.1，通过假定的高炉煤气干基低位热值计算每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量具体计算公式如下：
每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为假定的高炉煤气干基低位热值，kJ/Nm3；a1＝1.955×10-4，b1＝0。
每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为假定的高炉煤气干基低位热值，kJ/Nm3；a2＝1.470×10-4，b2＝1。
步骤3.2.1.2，高炉煤气特性因子χBFG的计算公式如下：
其中，χBFG为高炉煤气特性因子；为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量，Nm3/Nm3(干煤气)；
步骤3.2.1.3，高炉煤气燃烧对应的过量空气系数αBFG的计算公式如下：
其中，αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量，％；
当步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量和烟气中CO含量时，高炉煤气燃烧对应的过量空气系数αBFG的计算公式如下：
其中，αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量，％；φ′(CO)为烟气中CO含量，％；
步骤3.2.1.4，每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)BFG的计算公式如下：
其中，(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量，Nm3/Nm3(干煤气)；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数。
步骤3.2.1.5，每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量，Nm3/Nm3(干煤气)；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；为每立方米高炉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；(dg)BFG为高炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)。
上述计算过程中所需的空气的绝对湿度和高炉煤气含湿量数据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高炉煤气含湿量通过计算得到时，具体计算方法如下：
空气绝对湿度dk的计算公式如下：
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；
高炉煤气含湿量(dg)BFG的计算公式如下：
其中，(dg)BFG为高炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)；pa为当地大气压力，Pa；(pg)BFG为高炉煤气压力(表压)，Pa；(ps′)BFG为高炉煤气温度(tg)BFG下的饱和水蒸气分压力，Pa，可通过高炉煤气温度(tg)BFG求解得到；
步骤3.2.2，根据假定的转炉煤气干基低位热值进行转炉煤气燃烧计算：
步骤3.2.2.1，通过假定的转炉煤气干基低位热值计算每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量具体计算公式如下：
每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为假定的转炉煤气干基低位热值，kJ/Nm3；a3＝1.858×10-4，b3＝0。
每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为假定的转炉煤气干基低位热值，kJ/Nm3；a4＝1.449×10-4，b4＝1。
步骤3.2.2.2，计算转炉煤气特性因子χLDG的计算公式如下：
其中，χLDG为转炉煤气特性因子；为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量，Nm3/Nm3(干煤气)；
步骤3.2.2.3，步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量，转炉煤气燃烧对应的过量空气系数αLDG的计算公式如下：
其中，αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；
进一步优选的，当步骤1中采集的运行数据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，转炉煤气燃烧对应的过量空气系数αLDG的计算公式如下：
其中，αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量，％；φ′(CO)为烟气中CO含量，％；
步骤3.2.2.4，每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)LDG的计算公式如下：
其中，(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量，Nm3/Nm3(干煤气)；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数。
步骤3.2.2.5，每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量，Nm3/Nm3(干煤气)；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；为每立方米转炉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；(dg)LDG为转炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)。
上述计算过程中所需的转炉煤气含湿量数据可采用简化的设定值，也可采用计算得到的精确值，当转炉煤气含湿量通过计算得到时，具体计算方法如下：
转炉煤气含湿量(dg)LDG的计算公式如下：
其中，(dg)LDG为转炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)；pa为当地大气压力，Pa；(pg)LDG为转炉煤气压力(表压)，Pa；(ps′)LDG为转炉煤气温度(tg)LDG下的饱和水蒸气分压力，Pa，可通过转炉煤气温度(tg)LDG求解得到。
步骤3.3，分别计算入炉转炉煤气干基流量和入炉高炉煤气干基流量：
入炉转炉煤气干基流量的计算公式如下：
其中，(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量，Nm3/h；(tg)LDG为转炉煤气温度，℃；pa为当地大气压力，Pa；(pg)LDG为转炉煤气压力(表压)，Pa；为实测的入炉转炉煤气流量，m3/h；(dg)LDG为转炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)。
入炉高炉煤气干基流量的计算公式如下：
其中，(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量，Nm3/h；(tg)BFG为高炉煤气温度，℃；pa为当地大气压力，Pa；(pg)BFG为高炉煤气压力(表压)，Pa；为实测的入炉高炉煤气流量，m3/h；(dg)BFG为高炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)。
步骤3.4，分别计算空气预热器进、出口换热温度下的干烟气焓、水蒸气焓和空气焓：
(1)高炉煤气燃烧产生的干烟气在空气预热器烟气侧进口温度、空气预热器烟气侧出口温度下的焓值的计算公式如下：
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)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值，kJ/Nm3；(Hgy，out)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值，kJ/Nm3；
(2)转炉煤气燃烧产生的干烟气在空气预热器烟气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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)LDG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值，kJ/Nm3；(Hgy，out)LDG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值，kJ/Nm3；
(3)水蒸气在空气预热器烟气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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，℃；为水蒸气在θin温度下的焓值，kJ/Nm3；为水蒸气在θout温度下的焓值，kJ/Nm3；
(4)每立方米干空气对应的湿空气在空气预热器空气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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(干空气)；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(干空气)；
步骤3.5，计算空气预热器烟气侧总放热量Qy，计算公式为：
其中，Qy为空气预热器烟气侧总放热量，kJ/h；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量，Nm3/h；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量，Nm3/Nm3(干煤气)；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量，Nm3/h；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量，Nm3/Nm3(干煤气)；(Hgy，in)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值，kJ/Nm3；(Hgy，out)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值，kJ/Nm3；(Hgy，in)LDG为转炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值，kJ/Nm3；(Hgy，out)LDG为转炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值，kJ/Nm3；为水蒸气在θin温度下的焓值，kJ/Nm3；为水蒸气在θout温度下的焓值，kJ/Nm3；
步骤3.6，计算标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk，计算公式为：
其中，Vgk为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量，Nm3/h；Qy为空气预热器烟气侧总放热量，kJ/h；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(干空气)；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(干空气)。
步骤3.7，计算流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量(Vgk)BFG，计算公式为：
其中，(Vgk)BFG为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量，Nm3/h；Vgk为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量，Nm3/h；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；Δa为漏风系数，为综合炉膛漏风和烟气测点上游烟道漏风后的漏风系数，可采用设定值；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量，Nm3/h为假定的转炉煤气干基低位热值，kJ/Nm3。
步骤3.8，计算高炉煤气干基低位热值(Qd，net)BFG，计算公式为：
其中，(Qd，net)BFG为高炉煤气干基低位热值计算值，kJ/Nm3；(Vgk)BFG为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量，Nm3/h；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；Δα为漏风系数，为综合炉膛漏风和烟气测点上游烟道漏风后的漏风系数，可采用设定值；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量，Nm3/h。
步骤3.9，将(Qd，net)BFG与的差值的绝对值与设定的误差限值ε1进行比较：
当大于设定的误差限值ε1时，重新假定高炉煤气干基低位热值并再次执行步骤3.2至步骤3.9，当小于或等于设定值ε1时，输出高炉煤气干基低位热值(Qd，net)BFG。
进一步的，当大于设定的误差限值ε1时，将赋值给所述假定的高炉煤气干基低位热值再次执行步骤3.2至步骤3.9，直至小于或等于设定的误差限值ε1。
步骤3.10，求解锅炉输入热量Qr：
其中，Qr为锅炉输入热量，kJ/h；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量，Nm3/h；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量，Nm3/h；(Qd，net)BFG为高炉煤气干基低位热值，kJ/Nm3；为假定的转炉煤气干基低位热值，kJ/Nm3；(dg)BFG为高炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)；(dg)LDG为转炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)；
步骤3.11，求解煤气锅炉的各项热损失，包括排烟热损失q2，化学不完全燃烧热损失q3，散热损失q5，具体如下：
(1)排烟热损失q2的计算公式如下：
其中，q2为排烟热损失，％；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量，Nm3/h；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量，Nm3/Nm3(干煤气)；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量，Nm3/h；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量，Nm3/Nm3(干煤气)；Qr为锅炉输入热量，kJ/h；θout为空气预热器烟气侧出口温度，℃；t0为基准温度，一般取环境温度；
(2)化学不完全燃烧热损失q3的计算公式如下：
其中，q3为化学不完全燃烧热损失，％；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量，Nm3/h；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量，Nm3/h；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量，Nm3/Nm3(干煤气)；φ′(CO)为烟气中CO含量，％；Qr为锅炉输入热量，kJ/Nm3。
(3)散热损失q5的计算公式如下：
其中，q5为散热损失，％；De为锅炉额定负荷下的蒸发量，t/h；D为锅炉实际蒸发量，t/h；
步骤3.12，根据锅炉各项热损失求解锅炉热效率η，计算公式为：
η＝100-(q2+q3+q5)
其中，η为锅炉热效率，％；q2为排烟热损失，％；q3为化学不完全燃烧热损失，％；q5为散热损失，％。
步骤3.13，根据机组运行参数求解锅炉有效利用热Q1，计算公式为：
当机组含再热系统时，计算公式为：
Q1＝Dgr(h″gr-hgs)+Dzr(h″zr-h′zr)+Dpw(hpw-hgs)
其中，Q1为锅炉有效利用热，kJ/h；Dgr为过热蒸汽流量，kg/h；Dzr为再热蒸汽流量，kg/h；Dpw为排污水流量，kgg/h；h″gr为过热蒸汽焓，kJ/kg；h″zr为热再热蒸汽焓，kJ/kg；h′zr为冷再热蒸汽焓，kJ/kg；hgs为给水焓，kJ/kg；hpw为排污水焓，kJ/kg；
当机组不含再热系统时，计算公式为：
Q1＝Dgr(h″gr-hgs)+Dpw(hpw-hgs)
其中，Q1为锅炉有效利用热，kJ/h；Dgr为过热蒸汽流量，kg/h；Dpw为排污水流量，kg/h；h″gr为过热蒸汽焓，kJ/kg；hgs为给水焓，kJ/kg；hpw为排污水焓，kJ/kg。
步骤3.14，计算转炉煤气干基低位热值，计算公式为：
其中，(Qd，net)LDG为转炉煤气干基低位热值计算值，kJ/Nm3；Q1为锅炉有效利用热，kJ/h；η为锅炉热效率，％；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量，Nm3/h；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量，Nm3/h；(Qd，net)BFG为高炉煤气干基低位热值计算值，kJ/Nm3；(dg)BFG为高炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)；(dg)LDG为转炉煤气含湿量，kg/Nm3(干煤气)；
步骤3.15，将(Qd，net)LDG与的差值的绝对值与设定的误差限值ε2进行比较：
当大于设定的误差限值ε2时，重新假定转炉煤气干基低位热值并再次执行步骤3.2至步骤3.15，当小于或等于设定值ε2时，进入下一步骤。
进一步的，当大于设定的误差限值ε2时，将赋值给所述假定的转炉煤气干基低位热值再次执行步骤3.2至步骤3.15，直至小于或等于设定的误差限值ε2。
步骤3.16，输出(Qd，net)LDG作为最终转炉煤气干基低位热值，输出(Qd，net)BFG作为最终高炉煤气干基低位热值，输出η作为最终煤气锅炉热效率。
步骤3.17，发布步骤3.16输出的计算结果，使得终端用户可以实时浏览。
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 (10)
1.煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：锅炉混烧高炉煤气和转炉煤气，所述监测方法的具体步骤如下：
步骤1，实时采集机组的在线运行数据；
步骤2，对步骤1获得的数据进行预处理，得到用于求解高炉煤气和转炉煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率的有效数据；
步骤3，根据步骤2获得的有效数据，求解高炉煤气和转炉煤气混烧锅炉的入炉煤气热值与锅炉热效率，具体包括以下步骤：
步骤3.1，假定一个初始的高炉煤气干基热值假定一个初始的转炉煤气干基热值
步骤3.2，分别根据假定的高炉煤气干基热值和转炉煤气干基热值进行高炉煤气和转炉煤气燃烧计算，计算内容包括：
步骤3.2.1，根据假定的高炉煤气干基热值进行高炉煤气燃烧计算：
步骤3.2.1.1，通过假定的高炉煤气干基热值计算每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量
步骤3.2.1.2，通过理论干空气量和理论干烟气量计算高炉煤气特性因子χBFG；
步骤3.2.1.3，通过高炉煤气特性因子χBFG计算高炉煤气燃烧对应的过量空气系数αBFG；
步骤3.2.1.4，计算每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)BFG；
步骤3.2.1.5，计算每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
步骤3.2.2，根据假定的转炉煤气干基热值进行转炉煤气燃烧计算：
步骤3.2.2.1，通过假定的转炉煤气干基热值计算每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量
步骤3.2.2.2，通过理论干空气量和理论干烟气量计算转炉煤气特性因子χLDG；
步骤3.2.2.3，通过转炉煤气特性因子χLDG计算转炉煤气燃烧对应的过量空气系数αLDG；
步骤3.2.2.4，计算每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)LDG；
步骤3.2.2.5，计算每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量
步骤3.3，分别计算入炉转炉煤气干基流量(Bg)LDG和入炉高炉煤气干基流量(Bg)BFG；
步骤3.4，分别计算空气预热器进、出口换热温度下的干烟气焓、水蒸气焓和空气焓；
步骤3.5，计算空气预热器烟气侧总放热量Qy；
步骤3.6，计算标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk；
步骤3.7，计算流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量(Vgk)BFG；
步骤3.8，计算高炉煤气干基热值(Qd)BFG；
步骤3.9，将(Qd)BFG与的差值的绝对值与设定的误差限值ε1进行比较：
当大于误差限值ε1时，重新假定高炉煤气干基热值并再次执行步骤3.2至步骤3.9，当小于或等于误差限值ε1时，输出高炉煤气干基热值(Qd)BFG；
步骤3.10，计算锅炉输入热量Qr；
步骤3.11，计算煤气锅炉的各项热损失；
步骤3.12，根据步骤3.11中的热损失数据计算锅炉热效率η；
步骤3.13，根据机组运行参数计算锅炉有效利用热Ql；
步骤3.14，计算转炉煤气干基热值(Qd)LDG；
步骤3.15，将(Qd)LDG与的差值的绝对值与设定的误差限值ε2进行比较：
当大于误差限值ε2时，重新假定转炉煤气干基热值并再次执行步骤3.2至步骤3.15，当小于或等于误差限值ε2时，进入下一步骤；
步骤3.16，输出(Qd)LDG作为最终转炉煤气干基热值，输出(Qd)BFG作为最终高炉煤气干基热值，输出η作为最终煤气锅炉热效率。
2.如权利要求1所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤3.2中高炉煤气和转炉煤气燃烧计算的内容包括：
步骤3.2.1，根据假定的高炉煤气干基热值进行燃烧计算：
步骤3.2.1.1，通过假定的高炉煤气干基热值计算每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量具体计算公式如下：
每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量；为假定的高炉煤气干基热值；a1、b1为高炉煤气燃烧理论干空气量计算系数；
每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为假定的高炉煤气干基热值；a2、b2为高炉煤气燃烧理论干烟气量计算系数；
步骤3.2.1.2，高炉煤气特性因子χBFG的计算公式如下：
其中，χBFG为高炉煤气特性因子；为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量，；为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量；
步骤3.2.1.3，步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量，高炉煤气燃烧对应的过量空气系数αBFG的计算公式如下：
其中，αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；
当步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量和烟气中CO含量时，高炉煤气燃烧对应的过量空气系数αBFG的计算公式如下：
其中，αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；φ′(CO)为烟气中CO含量；
步骤3.2.1.4，每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)BFG的计算公式如下：
其中，(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米高炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；
步骤3.2.1.5，每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量的计算公式如下：
其中，为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；为每立方米高炉煤气燃烧所需的理论干空气量；dk为空气的绝对湿度；(dg)BFG为高炉煤气含湿量；
步骤3.2.2，根据假定的转炉煤气干基热值进行燃烧计算：
步骤3.2.2.1，通过假定的转炉煤气干基热值计算每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量和每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量具体计算公式如下：
每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量；为假定的转炉煤气干基热值；a3、b3为转炉煤气燃烧理论干空气量计算系数；
每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为假定的转炉煤气干基热值；a4、b4为转炉煤气燃烧理论干烟气量计算系数；
步骤3.2.2.2，计算转炉煤气特性因子χLDG的计算公式如下：
其中，χLDG为转炉煤气特性因子；为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量；
步骤3.2.2.3，步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量，转炉煤气燃烧对应的过量空气系数αLDG的计算公式如下：
其中，αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；
当步骤1中采集的运行数据包括烟气含氧量和烟气中CO含量时，转炉煤气燃烧对应的过量空气系数αLDG的计算公式如下：
其中，αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；φ′(O2)为烟气含氧量；φ′(CO)为烟气中CO含量；
步骤3.2.2.4，每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量(Vgy)LDG的计算公式如下：
其中，(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧产生的理论干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；
步骤3.2.2.5，每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量的计算公式如下：
其中，为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；为每立方米转炉煤气燃烧所需的理论干空气量；dk为空气的绝对湿度；(dg)LDG为转炉煤气含湿量。
3.如权利要求2所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤1中采集到的机组的在线运行数据包括转炉煤气温度、当地大气压力、转炉煤气压力、转炉煤气流量、高炉煤气温度、高炉煤气压力和高炉煤气流量，所述的步骤3.3中入炉转炉煤气干基流量(Bg)LDG和入炉高炉煤气干基流量(Bg)BFG的计算公式如下：
入炉转炉煤气干基流量(Bg)LDG的计算公式如下：
其中，(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量；(tg)LDG为转炉煤气温度；pa为当地大气压力；(pg)LDG为转炉煤气压力(表压)；为实测的入炉转炉煤气流量；(dg)LDG为转炉煤气含湿量；
入炉高炉煤气干基流量(Bg)BFG的计算公式如下：
其中，(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量；(tg)BFG为高炉煤气温度；pa为当地大气压力；(pg)BFG为高炉煤气压力(表压)；为实测的入炉高炉煤气流量；(dg)BFG为高炉煤气含湿量。
4.如权利要求3所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤1中采集到的机组的在线运行数据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3.4中空气预热器进、出口换热温度下的干烟气焓、水蒸气焓和空气焓的计算公式如下：
(1)高炉煤气燃烧产生的干烟气在空气预热器烟气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值；(Hgy,out)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值；
(2)转炉煤气燃烧产生的干烟气在空气预热器烟气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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)LDG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值；(Hgy,out)LDG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值；
(3)水蒸气在空气预热器烟气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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；为水蒸气在θin温度下的焓值；为水蒸气在θout温度下的焓值；
(4)每立方米干空气对应的湿空气在空气预热器空气侧进、出口温度下的焓值的计算公式如下：
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。
5.如权利要求4所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤3.5中空气预热器烟气侧总放热量Qy的计算公式如下：
其中，Qy为空气预热器烟气侧总放热量；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；(Hgy,in)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值；(Hgy,out)BFG为高炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值；(Hgy,in)LDG为转炉煤气燃烧产生的干烟气在θin温度下的焓值；(Hgy,out)LDG为转炉煤气燃烧产生的干烟气在θout温度下的焓值；为水蒸气在θin温度下的焓值；为水蒸气在θout温度下的焓值。
6.如权利要求5所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤3.6中标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk，计算公式为：
其中，Vgk为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量，Nm3/h；Qy为空气预热器烟气侧总放热量，kJ/h；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(干空气)；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(干空气)。
7.如权利要求6所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤3.7中流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量(Vgk)BFG的计算公式为：
其中，(Vgk)BFG为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量；Vgk为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量；αLDG为转炉煤气燃烧对应的过量空气系数；Δα为漏风系数，为综合炉膛漏风和烟气测点上游烟道漏风后的漏风系数；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量；为假定的转炉煤气干基热值。
8.如权利要求7所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤3.8中高炉煤气干基热值(Qd)BFG的计算公式为：
其中，(Qd)BFG为高炉煤气干基热值计算值；(Vgk)BFG为标准状态下的流经空气预热器的干空气流量Vgk中高炉煤气燃烧对应的流量；αBFG为高炉煤气燃烧对应的过量空气系数；Δα为漏风系数，为综合炉膛漏风和烟气测点上游烟道漏风后的漏风系数；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量。
9.如权利要求8所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤3.10中锅炉输入热量Qr的计算公式为：
其中，Qr为锅炉输入热量；(Bg)LDG为标准状态下的入炉转炉煤气干基流量；(Bg)BFG为标准状态下的入炉高炉煤气干基流量；(Qd)BFG为高炉煤气干基热值计算值；为假定的转炉煤气干基热值；(dg)BFG为高炉煤气含湿量；(dg)LDG为转炉煤气含湿量；
所述的步骤1中采集到的机组的在线运行数据包括环境温度、锅炉额定负荷下的蒸发量和锅炉实际蒸发量，所述的步骤3.11中煤气锅炉的各项热损失包括排烟热损失q2，化学不完全燃烧热损失q3，散热损失q5，煤气锅炉的各项热损失的计算公式为：
(1)排烟热损失q2的计算公式为：
其中，q2为排烟热损失；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米高炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；为每立方米转炉煤气燃烧产生的烟气中所含的水蒸气量；Qr为锅炉输入热量；θout为空气预热器烟气侧出口温度；t0为基准温度，一般取环境温度；
(2)化学不完全燃烧热损失q3的计算公式为：
其中，q3为化学不完全燃烧热损失；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量；(Vgy)BFG为每立方米高炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量；(Vgy)LDG为每立方米转炉煤气燃烧产生的实际干烟气量；φ′(CO)为烟气中CO含量；Qr为锅炉输入热量；
(3)散热损失q5的计算公式为：
其中，q5为散热损失；De为锅炉额定负荷下的蒸发量；D为锅炉实际蒸发量；
所述的步骤3.12中锅炉热效率η的计算公式为：
η＝100-(q2+q3+q5)
其中，η为锅炉热效率；q2为排烟热损失；q3为化学不完全燃烧热损失；q5为散热损失；
所述的步骤3.13中锅炉有效利用热Ql的计算公式为：
当机组不含再热系统时，步骤1中采集的采集机组的在线运行数据还包括过热蒸汽流量、排污水流量、过热蒸汽焓、给水焓和排污水焓，有效利用热Ql的计算公式为：
Ql＝Dgr(h″gr-hgs)+Dpw(hpw-hgs)
其中，Ql为锅炉有效利用热；Dgr为过热蒸汽流量；Dpw为排污水流量；h″gr为过热蒸汽焓；hgs为给水焓；hpw为排污水焓；
当机组包含再热系统时，步骤1中采集的采集机组的在线运行数据则还包括过热蒸汽流量、再热蒸汽流量、排污水流量、过热蒸汽焓、热再热蒸汽焓、冷再热蒸汽焓、给水焓和排污水焓(焓数据好像并不能够直接采集得到)，有效利用热Ql的计算公式为：
Q1＝Dgr(h″gr-hgs)+Dzr(h″zr-h′zr)+Dpw(hpw-hgs)
其中，Ql为锅炉有效利用热；Dgr为过热蒸汽流量；Dzr为再热蒸汽流量；Dpw为排污水流量；h″gr为过热蒸汽焓；h″zr为热再热蒸汽焓；h′zr为冷再热蒸汽焓；hgs为给水焓；hpw为排污水焓。
10.如权利要求9所述的煤气混烧锅炉入炉煤气热值与锅炉热效率在线监测方法，其特征在于：所述的步骤3.14中转炉煤气干基热值的计算公式为：
其中，(Qd)LDG为转炉煤气干基热值计算值；Q1为锅炉有效利用热；η为锅炉热效率；(Bg)BFG为标准状态下的高炉煤气干基流量；(Bg)LDG为标准状态下的转炉煤气干基流量；(Q)BFG为高炉煤气干基热值计算值；(dg)BFG为高炉煤气含湿量；(dg)LDG为转炉煤气含湿量。
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|---|---|---|---|---|
| CN114623990A (zh) * | 2020-12-14 | 2022-06-14 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 监测和泄漏定位方法、设备、锅炉、系统及存储介质 |
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