CN111610128A - 一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，包括中低负荷下测量除尘器入口灰尘浓度的方法；由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法；以及简化的由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法。本发明计算方法根据电站锅炉原煤燃烧过程中的物质平衡和灰平衡原理，创造性提出了一种可在中低负荷下进行试验，并计算除尘器入口灰尘浓度的方法。
Description
技术领域
本发明属于燃煤电站环保技术领域，具体涉及一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法。
背景技术
除尘器是燃煤锅炉中最重要的环保设备之一。除尘效率是表征除尘器运行特性的重要参数，而除尘器效率试验是电站锅炉环保重要的试验项目。通过除尘器效率试验可以了解除尘器的运行特性，了解其安全运行状况及其能力。
一般情况下，进行除尘器效率试验必然要同时测量除尘器入口和出口灰尘浓度。在测量除尘器入口浓度时，通常在除尘器入口烟道上等截面抽取烟气，保持抽取气流与烟气流速相同，然后由滤筒过滤下其中的飞灰，记录采样体积，进而称重计算除尘器入口灰尘质量浓度。但是当除尘器入口烟气流速较低时，受抽气泵流量和采样枪头直径的限制，需要较长的试验(有时达4h以上)以抽取到足够多的灰尘量用于称量，以达到足够高的测量精度。为使除尘器入口烟道中的烟气维持较高的流速，除尘器入口浓度测量试验(除尘器效率试验相同)一般在高负荷下进行。在中低负荷不进行除尘器入口浓度测量试验。中低负荷下的除尘器入口浓度和效率是未知的，需要一种方法进行修正和估算。
另外，当锅炉更换为灰分较低的入炉煤种时，烟气中的灰尘浓度下降，也会使除尘器入口浓度的测量时间延长，增加试验时间和人工消耗。
即使在高负荷进行试验时，除尘器入口灰尘浓度测量试验一般持续2h以上，在加上试验前准备和试验后数据稳定的需要，往往需电厂向电网调度机构协助申请在额定负荷维持4h以上进行试验。
随着越来越多燃煤机组参与调峰，锅炉维持在稳定负荷下的时间段越来越少，电厂向电网调度机构申请负荷的协调工作难度增加，或者争取到的时间段越来越少。试验人员迫于时间压力，减少数据的测量时间，往往会增加试验误差。
发明内容
本发明的目的在于提供适用于燃煤电站锅炉除尘器性能评价，进行除尘器入口灰尘浓度测量试验，根据本发明方法在中低负荷下进行除尘器入口灰尘浓度摸底和除尘器性能评价。
本发明技术方案：
一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，包括中低负荷(小于80％BMCR锅炉蒸发量以下)下测量除尘器入口灰尘浓度的方法；由高负荷(高于80％BMCR锅炉蒸发量以上)(比例变化较小,比例变化小于10％时)测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法；以及简化的由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法。
进一步的，中低负荷下测量除尘器入口灰尘浓度的方法包括以下步骤：
(1)将试验调整在商定的中低负荷下；
(2)分别在试验负荷下采集给煤机上的原煤，进行工业分析和元素分析，取化验结果低位发热量、收到基灰分、收到基碳、收到基氢、收到基氧、收到基氮、收到基硫和收到基水；
(3)在试验负荷下采集空预器出口烟气中的飞灰和炉膛底部的大渣，进行飞灰和大渣的可燃物分析，取化验结果飞灰和大渣中的碳含量；
(4)在试验负荷下记录锅炉给煤量、蒸发量、机组负荷等表盘参数以及空气温度、湿度环境参数；
(5)在试验负荷下测量除尘器入口烟气中的氧浓度；
(6)根据物质平衡的原理，由原煤的工业和元素分析、飞灰和大渣的可燃物分析、空气湿度、除尘器入口氧浓度等计算在试验负荷下除尘器入口烟气中1kg煤产生的湿烟气量；
(7)根据灰平衡的原理，计算在试验负荷下1kg煤产生的灰尘量；
(8)试验负荷下的除尘器入口灰尘浓度＝灰尘量/湿烟气量。
进一步的，由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法包括以下步骤：
(1)在高负荷下按等截面法等速抽取除尘器入口的灰尘量ΔM，记录采样体积灰尘量ΔM，计算除尘器入口灰尘浓度；
(2)分别在高/低负荷下采集给煤机上的原煤，进行工业分析和元素分析，取化验结果低位发热量、收到基灰分、收到基碳、收到基氢、收到基氧、收到基氮、收到基硫和收到基水；
(3)在高/低负荷下采集空预器出口烟气中的飞灰和炉膛底部的大渣，进行飞灰和大渣的可燃物分析，取化验结果飞灰和大渣中的碳含量；
(4)在高/低负荷下记录锅炉给煤机的给煤量、蒸发量、机组负荷等表盘参数以及空气温度、湿度环境参数；
(5)在高/低负荷下测量除尘器入口烟气中的氧浓度；
(6)根据物质平衡的原理，由原煤的工业和元素分析、飞灰和大渣的可燃物分析、空气湿度等计算在高/低负荷下除尘器入口烟气中1kg煤产生的湿烟气量；计算湿烟气量修正系数＝低负荷下湿烟气量/高负荷下湿烟气量；
(7)根据灰平衡的原理，计算在高/低负荷下1kg煤产生的灰尘量；计算灰尘量修正系数＝低负荷下灰尘量/高负荷下灰尘量；
(8)将计算得到的灰尘量修正系数和湿烟气量修正系数分别代入高负荷下抽气的灰尘量和烟气采样量相乘，得到低负荷下除尘器入口灰尘浓度。
进一步的，简化的由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法包括以下步骤：
(1)在高负荷下按等截面法等速抽取除尘器入口的灰尘量ΔM，记录采样体积灰尘量ΔM，计算除尘器入口灰尘浓度；
(2)分别在高/低负荷下采集给煤机上的原煤，进行工业分析，取化验结果低位发热量和收到基灰分；
(3)在高/低负荷下记录锅炉给煤机的给煤量、蒸发量、机组负荷等表盘参数以及空气温度、湿度环境参数；
(4)在高/低不同负荷下，漏入除尘器入口过剩空气系数、大气条件变化较小时，湿烟气量与蒸发量/给煤量近似成正比关系，计算湿烟气量修正系数≈低负荷下(蒸发量/给煤量)/高负荷下(蒸发量/给煤量)；
(5)在高/低不同负荷下，除尘器入口飞灰中可燃物含量和飞灰大渣比例不变时，计算灰尘量修正系数≈低负荷下收到基灰分/高负荷下收到基灰分；
(6)将计算得到的灰尘量修正系数和湿烟气量修正系数分别代入高负荷下抽气的灰尘量和烟气量相乘，得到低负荷下除尘器入口灰尘浓度。
进一步的，根据物质平衡原理，除尘器入口湿烟气量由1kg原煤的工业分析和元素分析、大气条件、除尘器入口含氧量进行直接计算得到；
根据灰平衡原理，除尘器入口烟气中的含灰量由1kg原煤的灰分、飞灰和大渣可燃物含量、飞灰大渣比例直接计算得到。
进一步的，由高负荷实测除尘器入口灰尘浓度加入修正系数计算低负荷下除尘器入口灰尘浓度；
根据物质平衡原理，在高/低负荷下1kg原煤产生的烟气量的不同,由原煤工业和元素分析、飞灰大渣可燃物、飞灰大渣比例、过剩空气系数、大气条件计算烟气量修正除尘器入口的烟气量；
根据灰平衡原理，在高/低负荷下1kg原煤产生的飞灰量的不同，由原煤工业和元素分析、飞灰大渣可燃物、飞灰大渣比例计算烟气中含灰量修正除尘器入口的烟气量。
进一步的，在高/低不同负荷下，除尘器入口过剩空气系数(变化小于0.2)、大气条件变化较小时(空预器温度变化小于5℃，相对湿度变化小于10％，大气压力变化小于10kPa)，湿烟气量与蒸发量/给煤量近似成正比关系，计算湿烟气量修正系数≈低负荷下(蒸发量/给煤量)/高负荷下(蒸发量/给煤量)；
在高/低不同负荷下，除尘器入口飞灰中可燃物含量和飞灰大渣比例变化较小时(飞灰可燃物含量变化小于2％，飞灰大渣比例变化小于10％)，计算灰尘量修正系数≈低负荷下收到基灰分/高负荷下收到基灰分。
进一步的，在高/低不同负荷下，当选取一种负荷进行现场试验，在另一种负荷下采集煤质、飞灰和大渣含碳量、表盘参数即可进行修正计算。
进一步的，在高/低不同负荷下，当选取一种负荷进行现场试验，在另一种负荷下只需采集给煤量、蒸发量和燃煤收到基灰分等三个参数的一种即可进行修正计算。
进一步的，在计算除尘器入口烟气量时，由原煤燃烧产生的烟气量和漏入烟气的空气总量计算除尘器入口的烟气量；并根据原煤、飞灰和大渣中的灰平衡原理计算除尘器入口灰尘质量。
进一步的，可根据中低负荷下的除尘器入口灰尘浓度的测试结果和高负荷下锅炉机组的运行、化验等参数。对高负荷的除尘器入口浓度进行预测。根据上述方法将高负荷和低负荷进行互换即可。
本发明的有益效果：
本发明计算方法根据电站锅炉原煤燃烧过程中的物质平衡和灰平衡原理，创造性提出了一种可在中低负荷下进行试验，并计算除尘器入口灰尘浓度的方法。缩短了试验时间，减少除尘器入口浓度测试的现场协调工作量，拓展除尘器入口浓度试验的负荷时间段，减少试验成本，有助于了解在中低负荷下除尘器入口灰尘浓度的变化规律，有助于对电站锅炉除尘器的设计、运维、改造工作，有利于提高电站锅炉的环保技术水平。
本发明提出一种在完成高负荷下除尘器入口灰尘浓度测试的基础上，由测试结果修正至低负荷下的方法，方法简单、实用，创造性提出了一种负荷实际、较为精确的，且计算方法简单的方法。
当现场对准确性要求不高时，除尘器入口过剩空气系数、大气条件变化较小，飞灰中可燃物含量和飞灰大渣比例变化较小时，本发明还创造性提供一种根据原煤灰分和给煤量、蒸发量等将高负荷下灰尘浓度测试结果修正至低负荷下的方法，使测试方法更为简单、实用。
附图说明
图1为本发明的试验总体过程图；
图2为本发明高负荷下除尘器浓度测试流程图；
图3为本发明低负荷下的除尘器浓度测试流程。
具体实施方式
以下结合某锅炉在中低负荷下除尘器入口灰尘浓度测试示例说明。
某锅炉进行A侧除尘器灰尘浓度测试，试验总体过程见附图1，包括：
①高负荷下除尘器入口灰尘浓度测试。
②中低负荷下除尘器相关参数采集。
③烟气量修正和灰尘量修正计算。根据中低负荷下除尘器相关参数和高负荷下除尘器入口灰尘测试结果对烟气量和灰尘量进行修正。
④低负荷除尘器入口灰尘浓度计算。
其中高负荷下除尘器入口灰尘浓度测试步骤见附图2，包括以下内容：
①在高负荷下按等截面法等速抽取除尘器入口的灰尘量ΔM，记录采样体积ΔM，计算除尘器入口灰尘浓度；
②采集给煤机上的原煤，进行工业分析和元素分析，取化验结果低位发热量、收到基灰分、收到基碳、收到基氢、收到基氧、收到基氮、收到基硫和收到基水；
③采集空预器出口烟气中的飞灰和炉膛底部的大渣，进行飞灰和大渣的可燃物分析，取得飞灰和大渣中的碳含量；
④记录锅炉给煤机的给煤量、蒸发量等表盘参数以及空气温度、湿度环境参数；
⑤测量除尘器入口烟气中的氧浓度。
中低负荷下测量除尘器入口灰尘浓度的步骤参见附图3，包括以下内容：
①将试验调整在商定的中低负荷下；
②分别在试验负荷下采集给煤机上的原煤，进行工业分析和元素分析，取化验结果低位发热量、收到基灰分、收到基碳、收到基氢、收到基氧、收到基氮、收到基硫和收到基水；
③在试验负荷下采集空预器出口烟气中的飞灰和炉膛底部的大渣，进行飞灰和大渣的可燃物分析，取化验结果飞灰和大渣中的碳含量；
④在试验负荷下记录锅炉给煤量、蒸发量等表盘参数以及空气温度、湿度环境参数；
⑤在试验负荷下测量除尘器入口烟气中的氧浓度。
高、低负荷下采集和化验的数据见表1。
表1数据
根据低负荷下给煤量、蒸发量和燃煤收到基灰分等相关参数对高负荷下除尘器入口的灰尘浓度测试结果中的烟气量和灰尘量进行修正计算。本次示例提供两种计算方法。
计算方法一：
①计算高负荷下除尘器入口的烟气量和灰尘量。
根据物质平衡的原理，由原煤的工业和元素分析、飞灰和大渣的可燃物分析、空气湿度、除尘器入口氧浓度等计算在试验负荷下除尘器入口烟气中1kg煤产生的湿烟气量＝9.4915kg/kg；
试验时灰渣比例为70:30，根据灰平衡的原理，计算在试验负荷下1kg煤产生的灰尘量＝0.0897kg/kg；
试验负荷下测量的除尘器入口灰尘浓度＝灰尘量/湿烟气量＝14500mg/Nm3。
②计算低负荷下除尘器入口的烟气量和灰尘量。
根据物质平衡的原理，由原煤的工业和元素分析、飞灰和大渣的可燃物分析、空气湿度等计算在低负荷下除尘器入口烟气中1kg煤产生的湿烟气量＝10.21kg/kg；
试验时灰渣比例为70:30，根据灰平衡的原理，计算在低负荷下1kg煤产生的灰尘量＝0.1077kg/kg；
③根据高低负荷下除尘器入口的烟气量和灰尘量将高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果进行修正，计算低负荷下除尘器入口灰尘浓度。
计算湿烟气量修正系数＝低负荷下湿烟气量/高负荷下湿烟气量＝1.0757；
计算灰尘量修正系数＝低负荷下灰尘量/高负荷下灰尘量＝1.1999；
将计算得到的灰尘量修正系数和湿烟气量修正系数分别代替高负荷下抽气的灰尘量和烟气采样量，得到低负荷下除尘器入口灰尘浓度＝14500×1.1999/1.0757＝16174mg/Nm3。
计算方法二：
根据表1的数据进行计算，在高负荷时，除尘器入口过剩空气系数1.4094、大气条件中空气温度24℃，相对湿度40％,大气压力100.1kPa；在高负荷时，除尘器入口过剩空气系数1.4094、大气条件中空气温度25℃，相对湿度38％,大气压力100.3kPa。
除尘器入口过剩空气系数变化小于0.2、大气条件变化较小(其中空预器温度变化小于5℃，相对湿度变化小于10％，大气压力变化小于10kPa)。湿烟气量与蒸发量/给煤量近似成正比关系.
计算湿烟气量修正系数≈低负荷下(蒸发量/给煤量)/高负荷下(蒸发量/给煤量)＝(327/56.2)/(445/81.1)＝1.0604；
在高负荷时，除尘器入口飞灰中可燃物含量为3.5％，飞灰大渣比例为70:30；在低负荷时，除尘器入口飞灰中可燃物含量为4.3％，飞灰大渣比例为70:30。两种负荷相比，除尘器入口飞灰中可燃物含量，变化较小(小于2％)，飞灰大渣比例不变。
计算灰尘量修正系数≈低负荷下收到基灰分/高负荷下收到基灰分＝1.19；
将计算得到的灰尘量修正系数和湿烟气量修正系数分别代替高负荷下抽气的灰尘量和烟气采样量，得到低负荷下除尘器入口灰尘浓度＝14500×1.19/1.0604＝16272mg/Nm3。
Claims (10)
1.一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，包括中低负荷测量除尘器入口灰尘浓度的方法；由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法；以及简化的由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法。
2.根据权利要求1所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，中低负荷下测量除尘器入口灰尘浓度的方法包括以下步骤：
(1)将试验调整在商定的中低负荷下；
(2)分别在试验负荷下采集给煤机上的原煤，进行工业分析和元素分析，取化验结果低位发热量、收到基灰分、收到基碳、收到基氢、收到基氧、收到基氮、收到基硫和收到基水；
(3)在试验负荷下采集空预器出口烟气中的飞灰和炉膛底部的大渣，进行飞灰和大渣的可燃物分析，取化验结果飞灰和大渣中的碳含量；
(4)在试验负荷下记录锅炉给煤量、蒸发量、机组负荷等表盘参数以及空气温度、湿度环境参数；
(5)在试验负荷下测量除尘器入口烟气中的氧浓度；
(6)根据物质平衡的原理，由原煤的工业和元素分析、飞灰和大渣的可燃物分析、空气湿度、除尘器入口氧浓度等计算在试验负荷下除尘器入口烟气中1kg煤产生的湿烟气量；
(7)根据灰平衡的原理，计算在试验负荷下1kg煤产生的灰尘量；
(8)试验负荷下的除尘器入口灰尘浓度＝灰尘量/湿烟气量。
3.根据权利要求1所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法包括以下步骤：
(1)在高负荷下按等截面法等速抽取除尘器入口的灰尘量ΔM，记录采样体积灰尘量ΔM，计算除尘器入口灰尘浓度；
(2)分别在高/低负荷下采集给煤机上的原煤，进行工业分析和元素分析，取化验结果低位发热量、收到基灰分、收到基碳、收到基氢、收到基氧、收到基氮、收到基硫和收到基水；
(3)在高/低负荷下采集空预器出口烟气中的飞灰和炉膛底部的大渣，进行飞灰和大渣的可燃物分析，取化验结果飞灰和大渣中的碳含量；
(4)在高/低负荷下记录锅炉给煤机的给煤量、蒸发量、机组负荷等表盘参数以及空气温度、湿度环境参数；
(5)在高/低负荷下测量除尘器入口烟气中的氧浓度；
(6)根据物质平衡的原理，由原煤的工业和元素分析、飞灰和大渣的可燃物分析、空气湿度等计算在高/低负荷下除尘器入口烟气中1kg煤产生的湿烟气量；计算湿烟气量修正系数＝低负荷下湿烟气量/高负荷下湿烟气量；
(7)根据灰平衡的原理，计算在高/低负荷下1kg煤产生的灰尘量；计算灰尘量修正系数＝低负荷下灰尘量/高负荷下灰尘量；
(8)将计算得到的灰尘量修正系数和湿烟气量修正系数分别代入高负荷下抽气的灰尘量和烟气采样量相乘，得到低负荷下除尘器入口灰尘浓度。
4.根据权利要求1所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，简化的由高负荷测量的除尘器入口灰尘浓度结果修正至低负荷下除尘器入口灰尘浓度的方法包括以下步骤：
(1)在高负荷下按等截面法等速抽取除尘器入口的灰尘量ΔM，记录采样体积灰尘量ΔM，计算除尘器入口灰尘浓度；
(2)分别在高/低负荷下采集给煤机上的原煤，进行工业分析，取化验结果低位发热量和收到基灰分；
(3)在高/低负荷下记录锅炉给煤机的给煤量、蒸发量、机组负荷等表盘参数以及空气温度、湿度环境参数；
(4)在高/低不同负荷下，漏入除尘器入口过剩空气系数、大气条件变化较小时，湿烟气量与蒸发量/给煤量近似成正比关系，计算湿烟气量修正系数≈低负荷下的蒸发量比给煤量/高负荷下的蒸发量比给煤量；
(5)在高/低不同负荷下，除尘器入口飞灰中可燃物含量和飞灰大渣比例不变时，计算灰尘量修正系数≈低负荷下收到基灰分/高负荷下收到基灰分；
(6)将计算得到的灰尘量修正系数和湿烟气量修正系数分别代入高负荷下抽气的灰尘量和烟气量相乘，得到低负荷下除尘器入口灰尘浓度。
5.根据权利要求2所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，根据物质平衡原理，除尘器入口湿烟气量由1kg原煤的工业分析和元素分析、大气条件、除尘器入口含氧量进行直接计算得到；
根据灰平衡原理，除尘器入口烟气中的含灰量由1kg原煤的灰分、飞灰和大渣可燃物含量、飞灰大渣比例直接计算得到。
6.根据权利要求3所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，由高负荷实测除尘器入口灰尘浓度加入修正系数计算低负荷下除尘器入口灰尘浓度；
根据物质平衡原理，在高/低负荷下1kg原煤产生的烟气量的不同,由原煤工业和元素分析、飞灰大渣可燃物、飞灰大渣比例、过剩空气系数、大气条件计算烟气量修正除尘器入口的烟气量；
根据灰平衡原理，在高/低负荷下1kg原煤产生的飞灰量的不同，由原煤工业和元素分析、飞灰大渣可燃物、飞灰大渣比例计算烟气中含灰量修正除尘器入口的烟气量。
7.根据权利要求4所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，在高/低不同负荷下，除尘器入口过剩空气系数、大气条件变化较小时，湿烟气量与蒸发量/给煤量近似成正比关系，计算湿烟气量修正系数≈低负荷下的蒸发量比给煤量/高负荷下的蒸发量比给煤量；
在高/低不同负荷下，除尘器入口飞灰中可燃物含量和飞灰大渣比例变化较小时，计算灰尘量修正系数≈低负荷下收到基灰分/高负荷下收到基灰分。
8.根据权利要求1所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，在高/低不同负荷下，当选取一种负荷进行现场试验，在另一种负荷下采集煤质、飞灰和大渣含碳量、表盘参数即可进行修正计算。
9.根据权利要求1所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，在高/低不同负荷下，当选取一种负荷进行现场试验，在另一种负荷下只需采集给煤量、蒸发量和燃煤收到基灰分等三个参数的一种即可进行修正计算。
10.根据权利要求1所述的一种测量除尘器入口灰尘浓度的方法，其特征在于，在计算除尘器入口烟气量时，由原煤燃烧产生的烟气量和漏入烟气的空气总量计算除尘器入口的烟气量；并根据原煤、飞灰和大渣中的灰平衡原理计算除尘器入口灰尘质量。
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