CN111505236A - 一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，预先获取常用煤种的工业分析及元素分析结果，并建立数据库；通过事先建立好的数学计算模型获取元素分析的计算方法。本发明只需已知需求解煤种的相关工业分析结果，无需对锅炉机组进行试验测试，利用煤质各成分间的相关关系及Matlab数据工具，就能获得具有时效性的煤质元素分析结果，实现更高要求的煤质监测，为锅炉受热面的积灰监测乃至日常运行中的热力计算提供更为准确与及时的参考。
Description
技术领域
本发明属于锅炉参数监测领域，具体涉及一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法。
背景技术
为节约发电成本，目前国内大多电厂都选择掺烧经济性煤种，造成煤质的频繁波动且煤质特性偏离设计煤种，随之带来的是对煤质监测需得更高的要求。
目前电厂对煤质的监测大多依靠离线的煤质化验分析，主要方式为定期从输煤带或者磨煤机进口处随机抓取部分煤样，进行煤质化验，得到工业分析结果。而元素分析试验操作较为复杂，电厂开展此项目较为困难，即使勉强开展，但元素分析试验项目周期较长，很难实时获取入炉煤的实时计算的元素分析结果。
而在锅炉的热力计算中煤质的工业分析是远远不够的，例如在受热面的积灰监测中计算受热面实际传热系数时，在计算其中重要参数烟气焓值时需涉及煤质的各元素以及水分灰分含量，这在电厂的煤质监测结果中是无法直接获得的，电厂往往直接按照设计煤种的给定参数进行计算，这种方式明显会带来较大误差，进而影响受热面污染程度的准确判定以及后续吹灰操作的正确执行。
因此，根据电厂已有的工业分析监测条件，借助理论分析以及计算机技术的使用，实现更高要求的煤质监测对受热面的积灰监测具有重要意义，进而实现电站机组更加稳定经济的运行。
现有的对煤质进行分析的方法中，有的未考虑煤质各成分间的关系，仅依靠工业分析与元素分析的对应关系对大量样本进行拟合分析；有的需已知需求解煤种干燥无灰基的挥发分含量，此分析条件较难满足；因此急需一种操作简单，分析准确的煤质监测方法。
发明内容
发明目的：本发明针对现有煤质监测的缺乏时效性的缺陷，提供一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，实现更高要求的煤质监测。
技术方案：本发明所述的一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，包括以下步骤：
(1)预先获取常用煤种的工业分析及元素分析结果，并建立数据库；
(2)将数据库中的碳含量Cdaf及氧含量Odaf进行线性拟合，得到两者的线性关系；
(3)将数据库中的各煤种干燥无灰基下的氢元素含量Hdaf与收到基的水分含量Mar、灰分含量Aar、硫含量Sar、挥发分含量Var进行线性拟合，得到相应的线性关系，将需求解煤质已知的工业分析结果Mar、Aar、Sar、Var代入上述线性关系，即可得到需求解煤质的Hdaf；
(4)将上一步骤得到的需求解煤质的干燥无灰基状态下的氢元素含量Hdaf根据转换关系求得收到基的氢元素含量Har；
(5)已知需求解煤质的低位发热量，将其根据低位发热量与高位发热量的转换关系，求解得到需求解煤质的高位发热量；
(6)根据需求解煤质的高位发热量与其元素含量间的数学关系式，建立Car及Oar的数学关系式；
(7)将步骤(2)得到的Cdaf-Odaf关系式联立步骤(6)的数学关系式，以及干燥无灰基与收到基的换算公式，得到Car及Oar的值；
(8)将上述步骤求解出的需求解煤质的Car、Oar、Har以及已知的Sar、Mar、Aar代入下式，得到Nar。
进一步地，步骤(2)所述的线性关系为：
Cdaf＝aOdaf+b
其中，a、b均为线性拟合后得到的数值。
进一步地，步骤(3)所述的线性关系为：
Hdaf＝c+dMar+eAar+fSar+gVar
其中，c、d、e、f、g为拟合得到的数值。
进一步地，步骤(4)所述的氢元素含量Har为：
进一步地，步骤(5)所述的需求解煤质的高位发热量：
Qgr＝Qar+2500*(0.09*Har+0.01*Mar)
其中，Qar为需求解煤质的工业分析结果中的低位发热量。
进一步地，所述步骤(6)通过以下公式实现：
Qgr＝339Car+1256Har+109Sar-109Oar。
进一步地，所述步骤(8)通过以下公式实现：
Nar＝100-Mar-Aar-Sar-Car-Har-Oar
其中，Nar为需求解煤质的收到基氮元素的含量。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明只需已知需求解煤种的相关工业分析结果，无需对锅炉机组进行试验测试，就能获得具有时效性的煤质元素分析结果，实现更高要求的煤质监测，为锅炉受热面的积灰监测乃至日常运行中的热力计算提供更为准确与及时的参考。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
步骤1：获取实施对象江苏某电厂所有常用煤种的工业分析及元素分析结果建立数据库，数据库可根据煤种情况进行更新，为建立已知煤质工业分析结果求解元素分析结果的数学模型做准备。
步骤2：由于煤质干燥无灰基状态下的碳含量Cdaf及氧含量Odaf存在近似线性关系：
Cdaf＝aOdaf+b
其中，a、b均为线性拟合后得到的数值。
将数据库中的Cdaf及Odaf利用Matlab软件进行线性拟合，得到两者的线性关系式：
Cdaf＝-1.03Odaf+93.1
步骤3：由于煤质干燥无灰基下的氢元素含量Hdaf与收到基的水分含量Mar、灰分含量Aar、硫含量Sar、挥发分含量Var存在线性关系：
Hdaf＝c+dMar+eAar+fSar+gVar
其中，c、d、e、f、g为拟合得到的数值。
将数据库中的Hdaf与Mar、Aar、Sar、Var进行拟合得到关系式：
Hdaf＝6.6217-0.0203Mar+0.00278Aar-0.1249Sar-0.0414Var
进而，将需求解的煤质已知工业分析得到的Mar、Aar、Sar、Var带入上述关系式，得到需求解煤质的Hdaf。
步骤4：将上一步骤得到的干燥无灰基状态下的氢元素含量Hdaf根据转换关系求得收到基的氢元素含量Har，即：
步骤5：已知需求解煤质的低位发热量，将其根据低位发热量与高位发热量的转换关系，求解得到需求解煤质的高位发热量，即：
Qgr＝Qar+2500*(0.09*Har+0.01*Mar)
步骤6：根据需求解煤质的高位发热量与其元素含量间的数学关系式，建立Car及Oar的数学关系式，即：
Qgr＝339Car+1256Har+109Sar-109Oar
步骤7：将步骤2得到的Cdaf-Odaf关系式联立步骤6的数学关系式，以及干燥无灰基与收到基的换算公式，得到Car及Oar的值。
步骤8：将上述步骤求解出的需求解煤质的Car、Oar、Har以及已知的Sar、Mar、Aar代入下式，得到Nar：
Nar＝100-Mar-Aar-Sar-Car-Har-Oar
某煤种已知其工业分析结果即：Mar＝19.24％、Aar＝9.3％、Sar＝0.43％、Var＝26.06％、Qar＝21619kJ/kg，将其按照上述步骤进行求解，求解得到元素分析结果：Car＝56.9％、Oar＝9.2％、Har＝3.7％、Nar＝1.23％。经过仪器检测得到的元素分析结果为：Car＝59.2％、Oar＝7.2％、Har＝3.6％、Nar＝1.0％。比较两者可知，本发明方法可较为准确的由煤种的工业分析结果得到元素分析结果，真实可行。
Claims (7)
1.一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预先获取常用煤种的工业分析及元素分析结果，并建立数据库；
(2)将数据库中的碳含量Cdaf及氧含量Odaf进行线性拟合，得到两者的线性关系；
(3)将数据库中的各煤种干燥无灰基下的氢元素含量Hdaf与收到基的水分含量Mar、灰分含量Aar、硫含量Sar、挥发分含量Var进行线性拟合，得到相应的线性关系，将需求解煤质已知的工业分析结果Mar、Aar、Sar、Var代入上述线性关系，即可得到需求解煤质的Hdaf；
(4)将上一步骤得到的需求解煤质的干燥无灰基状态下的氢元素含量Hdaf根据转换关系求得收到基的氢元素含量Har；
(5)已知需求解煤质的低位发热量，将其根据低位发热量与高位发热量的转换关系，求解得到需求解煤质的高位发热量；
(6)根据需求解煤质的高位发热量与其元素含量间的数学关系式，建立Car及Oar的数学关系式；
(7)将步骤(2)得到的Cdaf-Odaf关系式联立步骤(6)的数学关系式，以及干燥无灰基与收到基的换算公式，得到Car及Oar的值；
(8)将上述步骤求解出的需求解煤质的Car、Oar、Har以及已知的Sar、Mar、Aar代入下式，得到Nar。
2.根据权利要求1所述的一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，其特征在于，步骤(2)所述的线性关系为：
Cdaf＝aOdaf+b
其中，a、b均为线性拟合后得到的数值。
3.根据权利要求1所述的一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，其特征在于，步骤(3)所述的线性关系为：
Hdaf＝c+dMar+eAar+fSar+gVar
其中，c、d、e、f、g为拟合得到的数值。
4.根据权利要求1所述的一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，其特征在于，步骤(4)所述的氢元素含量Har为：
5.根据权利要求1所述的一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，其特征在于，步骤(5)所述的需求解煤质的高位发热量：
Qgr＝Qar+2500*(0.09*Har+0.01*Mar)
其中，Qar为需求解煤质的工业分析结果中的低位发热量。
6.根据权利要求1所述的一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，其特征在于，所述步骤(6)通过以下公式实现：
Qgr＝339Car+1256Har+109SAr-109OAr。
7.根据权利要求1所述的一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法，其特征在于，所述步骤(8)通过以下公式实现：
NAr＝100-Mar-Aar-Sar-Car-Har-Oar
其中，Nar为需求解煤质的收到基氮元素的含量。
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