CN110991069B - 基于湿基氧的锅炉效率计算方法、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法、存储介质及电子设备，该方法包括：采集锅炉的运行参数，所述运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率。实施本发明，通过采集锅炉的运行参数，运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量，根据运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率，通过直接采用湿基氧量进行计算锅炉效率，无需将湿基氧转换成干基氧，使计算过程更加简单，既提高计算速度，又提高锅炉效率计算的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及火电技术领域，尤其涉及一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法、存储介质及电子设备。
背景技术
火电厂作为能源的主要消费者，节能成为重要环节，尤其我国目前能源供需紧张，节能显得尤为重要。锅炉效率作为火电厂节能的重要环节，它的准确率决定着能耗指标的正确性，根据反平衡法，锅炉效率利用下式计算：
ηg＝100-(q2+q3+q4+q5+q6+q7) (1)
式中，ηg为锅炉效率；q2为排烟热损失，单位为％；q3为可燃气体未完全燃烧热损失，单位为％；q4为固体未完全燃烧热损失，单位为％；q5为锅炉散热热损失，单位为％；q6为灰渣物理显热热损失，单位为％；q7为每千克燃料由于石灰石热解反应和脱硫反应而产生的热损失，仅锅炉内脱硫的锅炉存在，单位为％。
上述式(1)中，锅炉效率的准确性与排烟热损失q2的准确性相关，排烟热损失q2的准确性越高，锅炉效率的准确性越高，在排烟热损失q2的计算当中，过量空气系数的计算是一个重要环节，它的计算需要干基氧，但是目前火电厂的氧量测量通常采用氧量分析仪进行氧量的测量，然而现有氧量分析仪测量出来的氧量为湿基氧，因此在计算过量空气系数时，将湿基氧近似地作为干基氧进行计算，这种方法对于大多数煤种来说都是可以的，但是对于高水分的煤种来说，干基氧和湿基氧相差较大，不能近似相等，通常采用下式将湿基氧转换成干基氧进行计算：
其中，O2d为干基氧量；O2为湿基氧量；Vgy为每千克燃料燃烧生成的实际干烟气体积；为每千克燃料燃烧生成的水蒸气及相应空气湿份带入的水蒸气体积。
因此，由于现有技术无法直接采用湿基氧计算过量空气系数，存在误差，导致计算出的锅炉效率准确度低，不能用于经济性分析。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术无法直接采用湿基氧计算过量空气系数，存在误差，导致计算出的锅炉效率准确度低的不足，提供一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法、存储介质及电子设备。
本发明的技术方案提供一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法，包括：
采集锅炉的运行参数，所述运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；
根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率。
进一步的，所述锅炉效率计算模型包括第一过量空气系数计算模型，所述根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率，具体包括：
当所述锅炉内没有石灰石脱硫时，利用下式计算所述锅炉效率：
其中
式中，α为过量空气系数；为所述每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；Har为所述燃料收到基氢含量；Mar为所述燃料收到基水含量。
进一步的，所述锅炉效率计算模型包括第二过量空气系数计算模型，所述运行参数还包括煤收到基全硫分、石灰石与煤的钙硫比和炉内脱硫的效率，所述根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率，具体包括：
当所述锅炉内有石灰石脱硫时，利用下式计算所述锅炉效率：
其中
式中，α为过量空气系数；为所述每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；Har为所述燃料收到基氢含量；Mar为所述燃料收到基水含量；St，ar为所述煤收到基全硫分；Kglb为所述石灰石与煤的钙硫比；ηtl为所述炉内脱硫的效率。
进一步的，所述湿基氧量采用氧化锆分析仪采集得到。
本发明的技术方案还提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的基于湿基氧的锅炉效率计算方法的所有步骤。
本发明的技术方案还提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
采集锅炉的运行参数，所述运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；
根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率。
进一步的，所述锅炉效率计算模型包括第一过量空气系数计算模型，所述根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率，具体包括：
当所述锅炉内没有石灰石脱硫时，利用下式计算所述锅炉效率：
其中
式中，α为过量空气系数；为每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；Har为燃料收到基氢含量；Mar为燃料收到基水含量。
进一步的，所述锅炉效率计算模型包括第二过量空气系数计算模型，所述运行参数还包括煤收到基全硫分、石灰石与煤的钙硫比和炉内脱硫的效率，所述根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率，具体包括：
当所述锅炉内有石灰石脱硫时，利用下式计算所述锅炉效率：
其中
式中，α为过量空气系数；为所述每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；Har为所述燃料收到基氢含量；Mar为所述燃料收到基水含量；St，ar为所述煤收到基全硫分；Kglb为所述石灰石与煤的钙硫比；ηtl为所述炉内脱硫的效率。
进一步的，所述湿基氧量采用氧化锆分析仪采集得到。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：通过采集锅炉的运行参数，运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量，根据运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率，通过直接采用湿基氧量进行计算锅炉效率，无需将湿基氧转换成干基氧，使计算过程更加简单，既提高计算速度，又提高锅炉效率计算的准确度。
附图说明
参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明实施例一提供的一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法的工作流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法的工作流程图；
图3是本发明实施例四提供的一种执行基于湿基氧的锅炉效率计算方法的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
实施例一
如图1所示，图1是本发明实施例一提供的一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法的工作流程图，包括：
步骤S101：采集锅炉的运行参数，运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；
步骤S102：根据运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率。
具体来说，锅炉氧量是指烟气中氧气占烟气总容积的百分比，单位为％，湿基氧量是指烟气总容积包含水蒸气容积时所测得的氧量，锅炉氧量测点设置在空气预热器入口烟道或空气预热器出口烟道，当锅炉尾部有两个或两个以上烟道，锅炉氧量取各烟道烟气氧量的平均值。
燃料收到基氢含量是指燃料收到基氢含量，单位为％。
燃料收到基水含量是指燃料收到基水分含量，单位为％。
每千克燃料燃烧生成的理论干空气量是指每千克燃料燃烧所需的理论干空气量，单位为m3/kg。
湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量可以采用现有的方法进行采集和/或计算获得，在此不再赘述。优选地，本发明的湿基氧量采用氧化锆分析仪采集得到。
控制器执行步骤S101采集锅炉的运行参数，然后执行步骤S102根据运行参数和锅炉效率计算模型计算锅炉效率。锅炉效率计算模型预先设置在控制器内，该控制器可以是具有独立处理能力的集成芯片，也可以是可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)，本发明优选为PLC。
本发明提供的基于湿基氧的锅炉效率计算方法，通过采集锅炉的运行参数，运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量，根据运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率，通过直接采用湿基氧量进行计算锅炉效率，无需将湿基氧转换成干基氧，使计算过程更加简单，既提高计算速度，又提高锅炉效率计算的准确度。
实施例二
如图2所示，图2是本发明实施例二提供的一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法的工作流程图，包括：
步骤S201：采集锅炉的运行参数，运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量、每千克燃料燃烧生成的理论干空气量、煤收到基全硫分、石灰石与煤的钙硫比和炉内脱硫的效率；
步骤S202：判断锅炉内是否有石灰石脱硫；
步骤S203：利用第一过量空气系数计算模型计算锅炉效率：
其中
式中，α为过量空气系数；为每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；Har为燃料收到基氢含量；Mar为燃料收到基水含量；
步骤S204：利用第二过量空气系数计算模型计算锅炉效率：
其中
式中，α为过量空气系数；为每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；Har为燃料收到基氢含量；Mar为燃料收到基水含量；St，ar为煤收到基全硫分；Kglb为石灰石与煤的钙硫比；ηtl为炉内脱硫的效率。
具体来说：控制器执行步骤S201采集锅炉的运行参数，运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量、每千克燃料燃烧生成的理论干空气量、煤收到基全硫分、石灰石与煤的钙硫比和炉内脱硫的效率；然后执行步骤S202判断锅炉内是否有石灰石脱硫，当锅炉内没有石灰石脱硫时，执行步骤S203，否则执行步骤S204，其中步骤S203和步骤S204采用以下方法步骤推导出，并预先设置在控制器内：
根据过量空气系数和每千克燃料燃烧生成的实际干烟气体积的计算公式：
式中，α为过量空气系数；Vgy为每千克燃料燃烧生成的实际干烟气体积；为每千克燃料燃烧生成的理论干烟气体积；/>为每千克燃料燃烧生成的理论干空气量。
当锅炉内没有石灰石脱硫时，
式中，Har为燃料收到基氢含量；Mar为燃料收到基水含量；dk为环境空气绝对湿度，取值0.01。
由式(4)和式(5)得到下式：
将dk＝0.01带入式(6)得到下式：
其中，
将式(2)、式(7)和式(8)带入式(3)得到下式：
将长春1热2号锅炉参数燃料收到基含氢量＝0.02986，燃料收到基水份＝0.26545带入式(9)，并结合下述式(10)和式(11)：
式中，k为常数，可根据燃料的种类和燃料无灰干燥基挥发分设定；Qar，net为输入燃料低位发热量，单位为kJ/kg；Aar为燃料收到基灰分含量，单位为％；C为灰渣中平均含碳量与燃煤灰量之百分比，单位为％；αlz为炉渣中灰量占入炉煤总灰量的质量含量百分率，取10％；αfh为飞灰中灰量占入炉煤总灰量的质量含量百分率，取90％；clz为炉渣中碳的质量百分比，单位为％；cfh为飞灰中碳的质量百分比，单位为％。
可以验证得出第一空气过量系数计算模型(即锅炉效率计算模型)：
当锅炉内有石灰石脱硫时，
其中，
式中，Kglb为石灰石与煤的钙硫比；CaCO3为石灰石中碳酸钙的含量，单位为％；Bshs为输入的石灰石量，单位为t/h；St，ar为煤收到基全硫分；BL为机组输入的煤量，单位为t/h。
将式(8)和式(13)带入式(4)得到：
将式(2)、式(8)和式(15)带入式(3)得到：
将长春1热2号锅炉参数燃料收到基含氢量＝0.02986，燃料收到基水份＝0.26545带入式(16)，并结合式(10)和式(11)可以验证得到，第二空气过量系数计算模型(即锅炉效率计算模型)：
从式(12)或者式(17)可以看出，在计算空气过量系数直接采用湿基氧进行计算，无需将湿基氢近似或者转换为干基氧，既提高计算速度，又提高锅炉效率计算的准确度。
本发明提供的基于湿基氧的锅炉效率计算方法，通过采集锅炉的运行参数，运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量，根据运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率，通过直接采用湿基氧量进行计算锅炉效率，无需将湿基氧转换成干基氧，使计算过程更加简单，既提高计算速度，又提高锅炉效率计算的准确度。
实施例三
本发明第三实施例提供了一种存储介质，存储介质存储计算机指令，当计算机执行计算机指令时，用于执行如前所述的基于湿基氧的锅炉效率计算方法的所有步骤。
实施例四
如图3所示，图3为本发明第四实施例提供的一种执行基于湿基氧的锅炉效率计算方法的电子设备的硬件结构示意图，其主要包括：至少一个处理器31；以及，与至少一个处理器31通信连接的存储器32；其中，所述存储器32存储有可被一个处理器31执行的指令，指令被至少一个处理器31执行，以使至少一个处理器31能够执行如图1和图2所示的方法流程。
执行基于湿基氧的锅炉效率计算方法的电子设备还可以包括：输入装置33和输出装置34。
处理器31、存储器32、输入装置33及输出装置34可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
存储器32作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的基于湿基氧的锅炉效率计算方法对应的程序指令/模块，例如，图1和图2所示的方法流程。处理器31通过运行存储在存储器32中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的基于湿基氧的锅炉效率计算方法。
存储器32可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储测试浏览器兼容装置的使用所创建的数据等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器32可选包括相对于处理器31远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行基于湿基氧的锅炉效率计算方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置33可接收输入的用户点击，以及产生与测试浏览器兼容装置的用户设置以及功能控制有关的信号输入。输出装置34可包括显示屏等显示设备。
在所述一个或者多个模块存储在存储器32中，当被一个或者多个处理器31运行时，执行上述任意方法实施例中的基于湿基氧的锅炉效率计算方法。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
本发明实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:
(1)电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)又称“行车电脑”、“车载电脑”等。主要由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。
(2)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(3)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等。
(4)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(5)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(6)其他具有数据交互功能的电子装置。
此外，上述的存储器32中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件服务器的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种基于湿基氧的锅炉效率计算方法，其特征在于，包括：
采集锅炉的运行参数，所述运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；
根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率：所述锅炉效率计算模型包括第一过量空气系数计算模型和第二过量空气系数计算模型，当所述锅炉内没有石灰石脱硫时，利用下式计算所述锅炉效率：
其中
式中，α为过量空气系数；为所述每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；Har为所述燃料收到基氢含量；Mar为所述燃料收到基水含量；当所述锅炉内有石灰石脱硫时，利用下式计算所述锅炉效率：
其中
式中，St，ar为煤收到基全硫分；Kglb为所述石灰石与煤的钙硫比；ηtl为所述炉内脱硫的效率。
2.如权利要求1所述的基于湿基氧的锅炉效率计算方法，其特征在于，所述湿基氧量采用氧化锆分析仪采集得到。
3.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如权利要求1或2所述的基于湿基氧的锅炉效率计算方法的所有步骤。
4.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
采集锅炉的运行参数，所述运行参数包括湿基氧量、燃料收到基氢含量、燃料收到基水含量和每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；
根据所述运行参数和预先设置的锅炉效率计算模型计算锅炉效率：所述锅炉效率计算模型包括第一过量空气系数计算模型和第二过量空气系数计算模型，当所述锅炉内没有石灰石脱硫时，利用下式计算所述锅炉效率：
其中
式中，α为过量空气系数；为所述每千克燃料燃烧生成的理论干空气量；Har为所述燃料收到基氢含量；Mar为所述燃料收到基水含量；当所述锅炉内有石灰石脱硫时，利用下式计算所述锅炉效率：
其中
式中，St，ar为煤收到基全硫分；Kglb为所述石灰石与煤的钙硫比；ηtl为所述炉内脱硫的效率。
5.如权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述湿基氧量采用氧化锆分析仪采集得到。
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