CN110595555A - 一种基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法，仅需在尾部竖井烟道新增加低温过热器进口烟气温度测点和低温再热器进口烟气温度测点，基于传热平衡的理论依据，根据采集的锅炉运行数据，通过事先建立好的计算模型，对布置在竖井烟道两侧的低温过热器及低温再热器这两个受热面分别进行传热平衡计算，将计算得到的流过烟道两侧的流量份额进行取平均处理，从而得到尾部竖井烟道烟气流量分配份额；所述采集的锅炉运行数据为入炉煤质数据、锅炉能够测量的实时运行参数以及新增加的烟气温度测点数据。本发明一定程度上满足尾部竖井烟道流量份额计算的要求，为尾部烟道的各项计算以及改造提供更为准确的参考。

Description

一种基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法

技术领域：

本发明属于锅炉运行参数监测领域，具体涉及一种基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法。

背景技术：

电站燃煤锅炉尾部竖井烟道往往通常在两侧分别布置低温过热器、低温再热器两个受热面，在对此两个受热面进行传热计算以及对尾部烟道进行改造时需要已知其通过的烟气流量，已知尾部竖井烟道两侧的烟气流量份额对调节尾部受热面工质温度及壁面温度有着重要的意义。

目前对尾部竖井烟道烟气流量分配份额的处理方法往往为以固定份额7：3进行受热面计算，此方法忽略锅炉的负荷及各项变动，仅以一固定参数作为标准是较为不准确的。因此，目前基于实时煤质情况的尾部竖井烟道烟气流量分配份额计算是需要进行探究谈论的。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有尾部竖井烟道流量分配份额测量方法的缺陷，提供一种基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法，特别是一种针对电站锅炉尾部竖井烟道，根据采集的锅炉运行数据，通过事先建立好的计算模型进行尾部竖井烟道烟气流量分配的计算方法。

本发明采用以下技术方案：

一种基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法，仅需在尾部竖井烟道新增加低温过热器进口烟气温度测点和低温再热器进口烟气温度测点，基于传热平衡的理论依据，根据采集的锅炉运行数据，通过事先建立好的计算模型，对布置在竖井烟道两侧的低温过热器及低温再热器这两个受热面分别进行传热平衡计算，将计算得到的流过烟道两侧的流量份额进行取平均处理，从而得到尾部竖井烟道烟气流量分配份额。

进一步的，所述采集的锅炉运行数据为入炉煤质数据、锅炉能够测量的实时运行参数以及新增加的烟气温度测点数据。

进一步的，所述入炉煤质数据为通过对所烧煤样进行煤质分析获得的烟气及空气焓温表；如果所烧煤样为掺混煤，则还需要不同煤样的配比，通过煤质分析得到烟气及空气焓温表；所述锅炉实时运行参数通过电厂DCS系统采集，测定参数包括锅炉燃煤量，低温过热器与低温再热器受热面的工质流量、进出口工质压力、进出口工质温度，低温过热器出口烟气温度及低温再热器出口烟气温度，上述测点均为锅炉中常用测点，无须再加入测点；所述新增加的烟气温度测点数据为低温过热器进口烟气温度和低温再热器进口烟气温度。

进一步的，基于工质吸热量与烟气对流放热量相等这一原则对所述低温过热器及低温再热器的传热平衡计算，其他参数均已知，进而求解出流过低温过热器和低温再热器的流量份额值。

进一步的，本发明包括以下步骤：

S1：在低温过热器进口处加装烟温测点，确保可以获取较为准确的烟气进口温度t1，此时低温过热器进出口烟温均已知为t1，t2，为后续烟气对流放热量的计算做准备；

S2：根据入炉煤的煤质分析，获得烟气焓温表，进而获取低温过热器烟气进出口焓值，进而获取烟气对流放热量：

其中，Q_lx为烟气对流放热量，kJ/kg；为考虑散热损失的保热系数；I′、I″为根据受热面前后烟温和过量空气系数确定的受热面进口、出口焓，kJ/kg；Δα为受热面烟道的漏风系数；为过量空气系数为1时的漏入空气的焓，kJ/kg；

S3：假设流过低温过热器的烟气份额为τ₁，计算出低温过热器的工质吸热量：

其中，Q_sj为受热面工质吸热量，kJ/kg；D为受热面内工质的流量，kg/s；B_cal为计算燃料耗量，kg/s；i′，i″为受热面进、出口的焓(按进、出口工质温度及压力查取)，kJ/kg；τ₁为假设的流过低温过热器的烟气份额；

S4：基于低温过热器的传热平衡，可知经过低温过热器的烟气对流放热量与工质吸热量相等，进而得到流过低温过热器的烟气份额τ₁的值：

Q_lx＝Q_sj

S5：在低温再热器进口处加装烟温测点，确保可以获取较为准确的烟气进口温度，为其传热平衡计算做准备；

S6：以与低温过热器相同的计算流程对低温再热器这个受热面进行计算求解，根据入炉煤的煤质分析，获得烟气焓温表，进而获取低温再热器烟气进出口焓值，进而获取烟气对流放热量：

其中，Q_lx为烟气对流放热量，kJ/kg；为考虑散热损失的保热系数；I′、I″为根据受热面前后烟温和过量空气系数确定的受热面进口、出口焓，kJ/kg；Δα为受热面烟道的漏风系数；为过量空气系数为1时的漏入空气的焓，kJ/kg；

S7：假设流过低温过热器的烟气份额为τ₂，则流过低温再热器的烟气份额为1-τ₂，计算出低温再热器的工质吸热量：

其中，Q_sj为受热面工质吸热量，kJ/kg；D为受热面内工质的流量，kg/s；B_cal为计算燃料耗量，kg/s；i′，i″为受热面进、出口的焓(按进、出口工质温度及压力查取)，kJ/kg；τ₂为假设的流过低温过热器的烟气份额。

S8：基于低温再热器的传热平衡，可知进经过低温再热器的烟气对流放热量与工质吸热量相等，进而得到流过低温过热器的烟气份额τ₂的值：

Q_lx＝Q_sj

S9：对分别以低温过热器及低温再热器两个受热面分别进行的传热平衡计算得到的流过低温过热器的烟气份额τ₁、τ₂进行平均处理，得到烟气份额平均值τ作为此时刻的烟气份额：

本发明的有益效果：

本发明在尾部竖井烟道新增加低温过热器进口烟气温度测点和低温再热器进口烟气温度测点，采集入炉煤质参数以及锅炉实时运行参数，对布置在竖井烟道两侧的低温过热器及低温再热器这两个受热面分别进行热平衡计算，从而获得尾部竖井烟道烟气流量分配份额这一重要参数，一定程度上可满足尾部竖井烟道流量份额计算的要求，为尾部烟道的各项计算以及改造提供更为准确的参考。

附图说明：

图1为本发明实施例低温过热器烟气份额动态变化示意图。

具体实施方式：

下面根据本发明方法，选取一台锅炉做实例计算，结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明实施例计算选取的锅炉为某600MW超临界直流锅炉，锅炉型号为HG-1956/25.4-YM5型，是一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉，此锅炉采用Π型布置，单炉膛、平衡通风、固态排渣，旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧。锅炉以最大连续出力工况(BMCR)为设计参数，能长期带额定负荷(BRL)，主要设计参数为表1。

表1锅炉主要设计参数

数据采集部分包括入炉煤质数据、锅炉能够测量的实时运行参数及新加入测点的数值；其中，所述入炉煤质数据为通过对所烧煤样进行煤质分析获得的烟气及空气焓温表；如果所烧煤样为掺混煤，则还需要不同煤样的配比，通过煤质分析得到烟气及空气焓温表；所述锅炉实时运行参数通过电厂DCS系统采集，测定参数包括锅炉燃煤量、低温过热器受热面工质流量、低温再热器受热面工质流量、进出口工质压力、进出口工质温度、低温过热器出口烟气温度、低温再热器出口烟气温度，以上测点均为锅炉中常用测点，无须再加入测点；所述新增加的烟气温度测点数据为低温过热器进口烟气温度和低温再热器进口烟气温度。计算输出部分具体有以下步骤：

步骤1：在低温过热器进口处加装烟温测点，确保可以获取较为准确的烟气进口温度t1，此时低温过热器进出口烟温均已知为t1，t2，为后续烟气对流放热量的计算做准备。

步骤2：根据入炉煤的煤质分析，获得烟气焓温表，进而获取低温过热器烟气进出口焓值，进而获取烟气对流放热量：

其中，Q_lx为烟气对流放热量，kJ/kg；为考虑散热损失的保热系数；I′、I″为根据受热面前后烟温和过量空气系数确定的受热面进口、出口焓，kJ/kg；Δα为受热面烟道的漏风系数；为过量空气系数为1时的漏入空气的焓，kJ/kg。

步骤3：假设流过低温过热器的烟气份额为τ₁，计算出低温过热器的工质吸热量：

其中，Q_sj为受热面工质吸热量，kJ/kg；D为受热面内工质的流量，kg/s；B_cal为计算燃料耗量，kg/s；i′，i″为受热面进、出口的焓(按进、出口工质温度及压力查取)，kJ/kg；τ₁为假设的流过低温过热器的烟气份额。

步骤4：基于低温过热器的传热平衡，可知经过低温过热器的烟气对流放热量与工质吸热量相等，进而得到流过低温过热器的烟气份额τ₁的值：

Q_lx＝Q_sj

步骤5：在低温再热器进口处加装烟温测点，确保可以获取较为准确的烟气进口温度，为其传热平衡计算做准备。

步骤6：以与低温过热器相同的计算流程对低温再热器这个受热面进行计算求解。根据入炉煤的煤质分析，获得烟气焓温表，进而获取低温再热器烟气进出口焓值，进而获取烟气对流放热量：

其中，Q_lx为烟气对流放热量，kJ/kg；为考虑散热损失的保热系数；I′、I″为根据受热面前后烟温和过量空气系数确定的受热面进口、出口焓，kJ/kg；Δα为受热面烟道的漏风系数；为过量空气系数为1时的漏入空气的焓，kJ/kg。

步骤7：假设流过低温过热器的烟气份额为τ₂，则流过低温再热器的烟气份额为1-τ₂，计算出低温再热器的工质吸热量：

其中，Q_sj为受热面工质吸热量，kJ/kg；D为受热面内工质的流量，kg/s；B_cal为计算燃料耗量，kg/s；i′，i″为受热面进、出口的焓(按进、出口工质温度及压力查取)，kJ/kg；τ₂为假设的流过低温过热器的烟气份额。

步骤8：基于低温再热器的传热平衡，可知经过低温再热器的烟气对流放热量与工质吸热量相等，进而得到流过低温过热器的烟气份额τ₂的值：

Q_lx＝Q_sj

步骤9：对分别以低温过热器及低温再热器两个受热面分别进行的传热平衡计算得到的流过低温过热器的烟气份额τ₁、τ₂进行平均处理，得到烟气份额平均值τ作为此时刻的烟气份额：

本实施例采取了某天八个小时的实时数据按照上述步骤进行计算，如附图1所示，流过低温过热器的流量份额基本在0.6与0.8这一范围内波动，与实际情况相符合。

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 (5)

1.一种基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法，其特征在于，仅需在尾部竖井烟道新增加低温过热器进口烟气温度测点和低温再热器进口烟气温度测点，基于传热平衡的理论依据，根据采集的锅炉运行数据，通过事先建立好的计算模型，对布置在竖井烟道两侧的低温过热器及低温再热器这两个受热面分别进行传热平衡计算，将计算得到的流过烟道两侧的流量份额进行取平均处理，从而得到尾部竖井烟道烟气流量分配份额。

2.根据权利要求1所述的基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法，其特征在于，所述采集的锅炉运行数据为入炉煤质数据、锅炉能够测量的实时运行参数以及新增加的烟气温度测点数据。

3.根据权利要求2所述的基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法，其特征在于，所述入炉煤质数据为通过对所烧煤样进行煤质分析获得的烟气及空气焓温表；如果所烧煤样为掺混煤，则还需要不同煤样的配比，通过煤质分析得到烟气及空气焓温表；所述锅炉实时运行参数通过电厂DCS系统采集，测定参数包括锅炉燃煤量，低温过热器与低温再热器受热面的工质流量、进出口工质压力、进出口工质温度，低温过热器出口烟气温度及低温再热器出口烟气温度；所述新增加的烟气温度测点数据为低温过热器进口烟气温度和低温再热器进口烟气温度。

4.根据权利要求1所述的基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法，其特征在于，基于工质吸热量与烟气对流放热量相等这一原则，对所述低温过热器及低温再热器的传热平衡计算，其他参数均已知，进而求解出流过低温过热器和低温再热器的流量份额值。

5.根据权利要求1所述的基于实时煤质情况的烟道烟气流量分配在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在低温过热器进口处加装烟温测点，确保可以获取较为准确的烟气进口温度t1，此时低温过热器进出口烟温均已知为t1，t2，为后续烟气对流放热量的计算做准备；

S2：根据入炉煤的煤质分析，获得烟气焓温表，进而获取低温过热器烟气进出口焓值，进而获取烟气对流放热量：

其中，Q_lx为烟气对流放热量，kJ/kg；为考虑散热损失的保热系数；I′、I″为根据受热面前后烟温和过量空气系数确定的受热面进口、出口焓，kJ/kg；Δα为受热面烟道的漏风系数；为过量空气系数为1时的漏入空气的焓，kJ/kg；

S3：假设流过低温过热器的烟气份额为τ₁，计算出低温过热器的工质吸热量：

其中，Q_sj为受热面工质吸热量，kJ/kg；D为受热面内工质的流量，kg/s；B_cal为计算燃料耗量，kg/s；i′、i″为受热面进、出口的焓，其中，受热面进、出口的焓按进、出口工质温度及压力查取，单位为kJ/kg；τ₁为假设的流过低温过热器的烟气份额；

S4：基于低温过热器的传热平衡，可知经过低温过热器的烟气对流放热量与工质吸热量相等，进而得到流过低温过热器的烟气份额τ₁的值：

Q_lx＝Q_sj

S5：在低温再热器进口处加装烟温测点，确保可以获取较为准确的烟气进口温度，为其传热平衡计算做准备；

S6：以与低温过热器相同的计算流程对低温再热器这个受热面进行计算求解，根据入炉煤的煤质分析，获得烟气焓温表，进而获取低温再热器烟气进出口焓值，进而获取烟气对流放热量：

其中，Q_lx为烟气对流放热量，kJ/kg；为考虑散热损失的保热系数；I′、I″为根据受热面前后烟温和过量空气系数确定的受热面进口、出口焓，kJ/kg；Δα为受热面烟道的漏风系数；为过量空气系数为1时的漏入空气的焓，kJ/kg；

S7：假设流过低温过热器的烟气份额为τ₂，则流过低温再热器的烟气份额为1-τ₂，计算出低温再热器的工质吸热量：

其中，Q_sj为受热面工质吸热量，kJ/kg；D为受热面内工质的流量，kg/s；B_cal为计算燃料耗量，kg/s；i′，i″为受热面进、出口的焓，其中，受热面进、出口的焓按进、出口工质温度及压力查取，单位为kJ/kg；τ₂为假设的流过低温过热器的烟气份额。

S8：基于低温再热器的传热平衡，可知进经过低温再热器的烟气对流放热量与工质吸热量相等，进而得到流过低温过热器的烟气份额τ₂的值：

Q_lx＝Q_sj

S9：对分别以低温过热器及低温再热器两个受热面分别进行的传热平衡计算得到的流过低温过热器的烟气份额τ₁、τ₂进行平均处理，得到烟气份额平均值τ作为此时刻的烟气份额：