CN112131526A - 一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，包括以下步骤：S1)计算入炉热量Q0i；S2)计算机组在负荷Li下所需的输入热量Q1i；S3)确定Ki；S4)计算得到机组输入热量Q1i与负荷Li的相关函数F2；S5)获取机组正常运行时的参数；S6)计算入炉煤水分Mt；S7)计算入炉煤热值Qnet；S8)确定入炉煤热值Qnet与水分Mt和灰分Aar之和的相关关系；S9)计算入炉煤灰份Aar；S10)计算飞灰流量Gfh；S11)计算烟气流量；S12)计算飞灰浓度μ；本发明通过本计算法可以在飞灰入电除尘前快速计算出飞灰浓度和飞灰流量，为电除尘提供精准的飞灰流动状态数据，便于电除尘根据飞灰流动状态数据完成除尘作业，能大幅提升电除尘的工作质量。
Description
技术领域
本发明涉及飞灰浓度和飞灰流量在线计算技术领域，尤其是一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法。
背景技术
燃煤锅炉煤粉燃烧后生成一定飞灰浓度的烟气，该烟气经过电除尘后，99％以上的飞灰被电除尘收集，起到净化烟气的作用。通常情况下，燃煤机组只在烟气进入烟囱前设置飞灰浓度在线监测装置，用于环保监测，而在电除尘前是没有飞灰浓度在线监测装置的。然而电除尘的运行与进入电除尘的飞灰浓度和飞灰流量是相关的，传统的飞灰浓度在线监测装置对飞灰的监测精度偏低，只能监测飞灰浓度，无法满足现有电除尘的使用需求，如果能够得到进入电除尘的飞灰浓度和飞灰流量，有助于实现电除尘的经济运行，减少电除尘的电耗。
为此，本发明提供了一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，可以快速计算出进入电除尘的飞灰浓度和飞灰流量，并很好的服务于电除尘装置，有助于实现电除尘的经济运行，减少电除尘的电耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，包括以下步骤：
S1)计算入炉热量Q0i：在不同的锅炉机组负荷Li进行能量平衡试验，试验时获取机组负荷Li、入炉煤量Gi，并取入炉煤化验其Qnet，i、水分Mti、灰分Aari，计算得到入炉热量Q0i，每个负荷点的入炉热量Q0i为入炉煤化验热值Qnet，i与入炉煤量Gi的乘积，如式①所示：
Q0i＝Qnet，i×Gi ①；
S2)计算机组在负荷Li下所需的输入热量Q1i：计算机组在负荷Li下所需的输入热量Q1i，输入热量Q1i为入炉热量Q0i与修正系数Ki的乘积，如式②所示：
Q1i＝Ki×Q0i ②；
S3)确定Ki；
S4)计算得到机组输入热量Q1i与负荷Li的相关函数F2：计算得到机组输入热量Q1i与负荷Li的相关函数F2，F2根据前述试验得到，如式③所示：
Q1i＝F2(Li) ③
S5)获取机组正常运行时的参数，负荷L，入炉煤量G；磨煤机运行参数；
S6)计算入炉煤水分Mt：根据磨煤机运行参数，通过磨煤机热平衡计算入炉煤水分Mt；
S7)计算入炉煤热值Qnet：根据公式③，计算入炉煤热值Qnet，入炉煤热值Qnet等于根据F2函数得到的机组输入热值除以入炉煤量G，如式④所示：
Qnet＝F2(L)/G ④
S8)确定入炉煤热值Qnet与水分Mt和灰分Aar之和的相关关系：根据锅炉机组常用煤种的煤质分析数据的统计分析，得到入炉煤热值Qnet与水分Mt和灰分Aar之和的相关关系，即Mt+Aar＝F3(Qnet)，如式⑤所示：
Mt+Aar＝0.057Qnet2-5.063 Qnet+113.6 ⑤；
S9)计算入炉煤灰份Aar：将根据式④得到的入炉煤热值Qnet和计算的入炉煤水分Mt代入公式⑤，计算得到入炉煤灰份Aar；
S10)计算飞灰流量Gfh：飞灰流量Gfh等于入炉煤量G和入炉煤灰份Aar、飞灰比例Kfh的乘积，在除以100，如式⑥所示：
Gfh＝G×Aar×Kfh/100 ⑥；
S11)计算烟气流量：烟气流量可从脱硫进口的原烟气流量测点Qy获取，也可按以下方法计算，计算烟气流量为排烟处过量空气系数、入炉煤热值Qnet、入炉煤灰份Aar、灰渣平均碳含量C、水蒸汽修正系数Kh2O的函数，如式⑦所示：
其中，α为排烟处过量空气系数；可根据排烟处氧量计算；
C为灰渣平均碳含量，％，可取定值；
Kh2O为水蒸汽修正系数，为入炉煤计算水分Mt的函数：
S12)计算飞灰浓度μ：飞灰浓度μ等于入炉煤灰份Aar乘以飞灰比例Kfh，再除以计算烟气流量V，或等于飞灰流量Gfh除以获取的原烟气流量Qy：
在进一步的实施例中，步骤S1中的公式①中i为试验次数，可取4～6次试验。
在进一步的实施例中，步骤S2中的公式②中Ki为机组效率修正系数，若机组效率比试验时的效率升高，则Ki＜1；若机组效率比试验时的效率降低，则Ki＞1。
在进一步的实施例中，步骤S3的具体实施是根据机组在不同负荷Li下的效率变化情况，Ki可取固定值，也可取为负荷的函数，即Ki＝F1(Li)，F1函数通过机组当前的效率曲线和能量平衡试验时的效率曲线比较得出。
在进一步的实施例中，步骤S10中公式⑥中的飞灰比例Kfh对于常规煤粉锅炉，可取0.9。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本计算法可以在飞灰入电除尘前快速计算出飞灰浓度和飞灰流量，为电除尘提供精准的飞灰流动状态数据，便于电除尘根据飞灰流动状态数据完成除尘作业，能大幅提升电除尘的工作质量，有助于实现电除尘的经济运行，减少电除尘的电耗。
附图说明
图1为一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法的F3函数示例的结构示意图；
图2为一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法的F4函数的示例的结构示意图；
图3为一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法的流程图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1-3，一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，包括以下步骤：
S1)计算入炉热量Q0i：在不同的锅炉机组负荷Li进行能量平衡试验，试验时获取机组负荷Li、入炉煤量Gi，并取入炉煤化验其Qnet，i、水分Mti、灰分Aari，计算得到入炉热量Q0i，每个负荷点的入炉热量Q0i为入炉煤化验热值Qnet，i与入炉煤量Gi的乘积，如式①所示：
Q0i＝Qnet，i×Gi ①
其中，i为试验次数，可取4～6次试验；
S2)计算机组在负荷Li下所需的输入热量Q1i：计算机组在负荷Li下所需的输入热量Q1i，输入热量Q1i为入炉热量Q0i与修正系数Ki的乘积，如式②所示：
Q1i＝Ki×Q0i ②
其中，Ki为机组效率修正系数，若机组效率比试验时的效率升高，则Ki＜1；若机组效率比试验时的效率降低，则Ki＞1；
S3)确定Ki：根据机组在不同负荷Li下的效率变化情况，Ki可取固定值，也可取为负荷的函数，即Ki＝F1(Li)，F1函数通过机组当前的效率曲线和能量平衡试验时的效率曲线比较得出；
S4)计算得到机组输入热量Q1i与负荷Li的相关函数F2：计算得到机组输入热量Q1i与负荷Li的相关函数F2，F2根据前述试验得到，如式③所示：
Q1i＝F2(Li) ③
S5)获取机组正常运行时的参数，负荷L，入炉煤量G；磨煤机运行参数；
S6)计算入炉煤水分Mt：根据磨煤机运行参数，通过磨煤机热平衡计算入炉煤水分Mt；
S7)计算入炉煤热值Qnet：根据公式③，计算入炉煤热值Qnet，入炉煤热值Qnet等于根据F2函数得到的机组输入热值除以入炉煤量G，如式④所示：
Qnet＝F2(L)/G ④
S8)确定入炉煤热值Qnet与水分Mt和灰分Aar之和的相关关系：根据锅炉机组常用煤种的煤质分析数据的统计分析，得到入炉煤热值Qnet与水分Mt和灰分Aar之和的相关关系，即Mt+Aar＝F3(Qnet)，其中F3函数示例如图1所示：
Mt+Aar＝0.057Qnet2-5.063 Qnet+113.6 ⑤；
S9)计算入炉煤灰份Aar：将根据式④得到的入炉煤热值Qnet和计算的入炉煤水分Mt代入公式⑤，计算得到入炉煤灰份Aar；
S10)计算飞灰流量Gfh：飞灰流量Gfh等于入炉煤量G和入炉煤灰份Aar、飞灰比例Kfh的乘积，在除以100，如式⑥所示：
Gfh＝G×Aar×Kfh/100 ⑥
其中，飞灰比例Kfh对于常规煤粉锅炉，可取0.9；
S11)计算烟气流量：烟气流量可从脱硫进口的原烟气流量测点Qy获取，也可按以下方法计算，计算烟气流量为排烟处过量空气系数、入炉煤热值Qnet、入炉煤灰份Aar、灰渣平均碳含量C、水蒸汽修正系数Kh2O的函数，如式⑦所示：
其中，α为排烟处过量空气系数；可根据排烟处氧量计算；
C为灰渣平均碳含量，％，可取定值；
Kh2O为水蒸汽修正系数，为入炉煤计算水分Mt的函数：
其中，F4函数的示例请参见图2；
S12)计算飞灰浓度μ：飞灰浓度μ等于入炉煤灰份Aar乘以飞灰比例Kfh，再除以计算烟气流量V，或等于飞灰流量Gfh除以获取的原烟气流量Qy：
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)计算入炉热量Q0i：在不同的锅炉机组负荷Li进行能量平衡试验，试验时获取机组负荷Li、入炉煤量Gi，并取入炉煤化验其Qnte，i、水分Mti、灰分Aari，计算得到入炉热量Q0i，每个负荷点的入炉热量Q0i为入炉煤化验热值Qnte，i与入炉煤量Gi的乘积，如式①所示：
Q0i＝Qnet，i×Gi ①；
S2)计算机组在负荷Li下所需的输入热量Q1i：计算机组在负荷Li下所需的输入热量Q1i，输入热量Q1i为入炉热量Q0i与修正系数Ki的乘积，如式②所示：
Q1i＝Ki×Q0i ②；
S3)确定Ki；
S4)计算得到机组输入热量Q1i与负荷Li的相关函数F2：计算得到机组输入热量Q1i与负荷Li的相关函数F2，F2根据前述试验得到，如式③所示：
Q1i＝F2(Li) ③
S5)获取机组正常运行时的参数，负荷L，入炉煤量G；磨煤机运行参数；
S6)计算入炉煤水分Mt：根据磨煤机运行参数，通过磨煤机热平衡计算入炉煤水分Mt；
S7)计算入炉煤热值Qnet：根据公式③，计算入炉煤热值Qnet，入炉煤热值Qnet等于根据F2函数得到的机组输入热值除以入炉煤量G，如式④所示：
Qnet＝F2(L)/G ④
S8)确定入炉煤热值Qnet与水分Mt和灰分Aar之和的相关关系：根据锅炉机组常用煤种的煤质分析数据的统计分析，得到入炉煤热值Qnet与水分Mt和灰分Aar之和的相关关系，即Mt+Aar＝F3(Qnet)，如式⑤所示：
Mt+Aar＝0.057Qnet2-5.063Qnet+113.6 ⑤；
S9)计算入炉煤灰份Aar：将根据式④得到的入炉煤热值Qnet和计算的入炉煤水分Mt代入公式⑤，计算得到入炉煤灰份Aar；
S10)计算飞灰流量Gfh：飞灰流量Gfh等于入炉煤量G和入炉煤灰份Aar、飞灰比例Kfh的乘积，在除以100，如式⑥所示：
Gfh＝G×Aar×Kfh/100 ⑥；
S11)计算烟气流量：烟气流量可从脱硫进口的原烟气流量测点Qy获取，也可按以下方法计算，计算烟气流量为排烟处过量空气系数、入炉煤热值Qnet、入炉煤灰份Aar、灰渣平均碳含量C、水蒸汽修正系数Kh2O的函数，如式⑦所示：
其中，α为排烟处过量空气系数；可根据排烟处氧量计算；
C为灰渣平均碳含量，％，可取定值；
Kh2O为水蒸汽修正系数，为入炉煤计算水分Mt的函数：
Kh2O＝F4(Mt) ⑧；
S12)计算飞灰浓度μ：飞灰浓度μ等于入炉煤灰份Aar乘以飞灰比例Kfh，再除以计算烟气流量V，或等于飞灰流量Gfh除以获取的原烟气流量Qy：
2.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，其特征在于，步骤S1中的公式①中i为试验次数，可取4～6次试验。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，其特征在于，步骤S2中的公式②中Ki为机组效率修正系数，若机组效率比试验时的效率升高，则Ki＜1；若机组效率比试验时的效率降低，则Ki＞1。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，其特征在于，步骤S3的具体实施是根据机组在不同负荷Li下的效率变化情况，Ki可取固定值，也可取为负荷的函数，即Ki＝F1(Li)，F1函数通过机组当前的效率曲线和能量平衡试验时的效率曲线比较得出。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉飞灰浓度和飞灰流量的在线计算方法，其特征在于，步骤S10中公式⑥中的飞灰比例Kfh对于常规煤粉锅炉，可取0.9。
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