CN113449954B - 一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法 - Google Patents

一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，包括如下步骤：机组退出AGC模式，保持稳定运行，运行氧量切换为手动模式，炉膛压力处于自动模式，干式排渣机正常运行；实测干式排渣机冷却风口的风速、干式排渣机附近的大气压力和环境干球温度，通过计算得到干式排渣机冷却风风量；实测锅炉出口烟气中的氧含量，计算得到锅炉出口过量空气系数；获得试验期间的原煤元素分析数据以及飞灰和炉渣的可燃物含量，记录机组DCS总煤量，通过计算得到锅炉燃烧总风量；计算干式排渣机冷却风风量占锅炉燃烧总风量的百分比，得到干式排渣锅炉底部漏风率。本发明可实现在机组安全稳定运行的条件下准确测算干式排渣锅炉底部漏风率。

Description

一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法
技术领域
本发明涉及锅炉节能指标性能测试技术领域，特别涉及一种干式排渣锅 炉底部漏风率测算方法。
背景技术
干式排渣相较于湿式排渣具有环保和节水的优势，干式排渣机已广泛应 用于国内电站锅炉。随着国家对电力行业节能降耗的要求越来越高，各大发 电集团均制定了各项重要节能指标，干式排渣锅炉底部漏风率便是其中一项。 干式排渣锅炉底部漏风率一般要求控制在1％～1.5％，但是实际往往很难达到。 查阅相关文献，某660MW机组炉底漏风率每增加1个百分点，排烟温度增加 1.7℃，锅炉效率下降0.1个百分点。
目前，干式排渣锅炉底部漏风率的测试和计算方法还没有统一的标准。 专利号201710446099.1、专利号202010342306.0和专利号202011295986.1的 专利文献均采用了间接测量的方法。其中专利号为201710446099.1的专利文 献采用Fluent数值模拟的方法，利用拟合的炉膛出口烟气温度和炉底漏风率 线性关系式，反推炉底漏风率，准确性和可行性不高。专利号为202010342306.0 和专利号为202011295986.1的专利文献利用干式排渣机的关断门关闭前和关 闭后，锅炉过量空气系数的变化或进入炉膛的增量风量得到炉底漏风率，这 两种方法在测试过程中均需要关闭干式排渣机的关断门，让高温炉渣不断堆积，若关断门卡死会造成排渣困难并有停炉的风险。即使关闭时间短，这种 高风险的操作也极可能给电厂带来损失。并且，专利号202010342306.0和专 利号202011295986.1公开的技术也需要对锅炉出口氧量进行标定或对一次风 量、二次风量标定，工作量较大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方 法，其利用精度可靠的测试仪表实时测得的参数数据以及煤灰渣化验分析数 据，在机组安全稳定运行的条件下，准确测算干式排渣锅炉底部漏风率。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实 现：
一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，包括如下步骤：
S1、机组退出AGC模式，保持稳定运行，运行氧量切换为手动模式，并 保持某一固定值不变，炉膛压力处于自动模式，干式排渣机正常运行；
S2、实测干式排渣机各个冷却风口的风速，同步实测干式排渣机附近的 大气压力和环境干球温度，通过计算得到干式排渣机冷却风风量；
S3、实测锅炉出口烟气中的氧含量，计算得到锅炉出口过量空气系数；
S4、对试验期间的原煤、飞灰和炉渣进行取样和化验分析，得到原煤元 素分析数据以及飞灰和炉渣的可燃物含量，记录试验期间机组DCS总煤量， 通过计算得到锅炉燃烧总风量；
S5、计算干式排渣机冷却风风量占锅炉燃烧总风量的百分比，得到干式 排渣锅炉底部漏风率。
进一步的，步骤S1还包括对炉膛进行吹灰，以保证试验期间不吹灰、不 排污，维持机组负荷稳定2小时；在该步骤S1中，还需关闭锅炉所有看火孔。
进一步的，步骤S2中的干式排渣机冷却风风量根据公式(1)、(2)(3) 计算得出：
Wld＝3600×ρ×Vld (1)
其中，Wld为干式排渣机冷却风风量，也即干式排渣锅炉底部漏风质量流 量，单位为t/h；ρ为空气密度，单位为kg/m3；Vld为干式排渣机冷却风体积 流量，也即干式排渣锅炉底部漏风体积流量，单位为m3/s；vi为第i个干式排 渣机冷却风口风速，单位为m/s；Si为第i个干式排渣机冷却风口面积，单位 为m2；n为干式排渣机冷却风口总数；PA为实测大气压力，单位为kPa；tA为实测环境干球温度，单位为℃。
进一步的，干式排渣机冷却风口风速采用叶轮风速仪或热线风速仪，并 按等截面网格法在每个冷却风口进行实测；大气压力采用精度为±0.1kPa的膜 盒式大气压表，并在干式排渣机附近进行测试，每10分钟记录1次大气压力 测试数据；环境干球温度采用精度为±0.2℃的干湿球温度计，并在干式排渣机 附近进行测试，每10分钟记录1次环境干球温度测试数据。
进一步的，干式排渣机冷却风风量采用两个工况的平均值。
进一步的，所述步骤S3中的锅炉出口过量空气系数根据公式(4)计算 得出：
其中，α为锅炉出口过量空气系数；为锅炉出口烟气中的氧含量，单 位为％。
进一步的，锅炉出口烟气中的氧含量采用精度为±0.2％的烟气分析仪，按 等截面网格法在烟道截面处测试，且最终氧含量取两个工况的平均值。
进一步的，步骤S4中试验期间的原煤、飞灰和炉渣取样方法按GB/T 10184标准中的方法进行。
更进一步的，所述步骤S4中的锅炉燃烧总风量按公式(5)～(8)计算 得出：
Wrs＝qrl×α×1.293×V (5)
Vgk＝0.0888×Cb+0.0333×Sar+0.2647×Har-0.0334×Oar (6)
其中，Wrs为锅炉燃烧总风量，单位为t/h；qrl为试验期间DCS总煤量， 单位为t/h；α为锅炉出口过量空气系数；Vgk为锅炉燃烧理论干空气量，单位 为m3/kg；Cb为实际燃烧掉的碳占入炉煤的质量分数，单位为％；Car为入炉 煤收到基碳含量，单位为％；Sar为入炉煤收到基硫含量，单位为％；Har为入 炉煤收到基氢含量，单位为％；Oar为入炉煤收到基氧含量，单位为％；Aar为 入炉煤收到基灰分含量，单位为％；Chz为灰渣平均可燃物含量，单位为％；Cfh为飞灰可燃物含量，单位为％；Clz为炉渣可燃物含量，单位为％；afh为飞 灰占燃料总灰量的份额，取90；alz为炉渣占燃料总灰量的份额，取10。
进一步的，所述步骤S5中的干式排渣锅炉底部漏风率按公式(9)计算 得出：
其中，Ald为干式排渣锅炉底部漏风率，单位为％；Wld为干式排渣机冷却 风风量，单位为t/h；Wrs为锅炉燃烧总风量，单位为t/h。
本发明的有益效果：
本发明的方法在机组稳定运行的条件下，通过测试干式排渣机冷却风口 风速以及干式排渣机附近的大气压力和环境干球温度，计算得到干式排渣机 冷却风风量，同步测试锅炉出口烟气中的含氧量，并对测试期间的原煤进行 元素分析，对飞灰和炉渣进行可燃物含量分析，通过计算得到锅炉燃烧总风 量，再基于干式排渣机冷却风风量和锅炉燃烧总风量最终得到干式排渣锅炉 底部漏风率。本发明对锅炉工况调整无风险，且对干式排渣锅炉底部漏风率 测量的准确性和可行性高，具有可靠的工程运用价值。
附图说明
图1为本发明的干式排渣锅炉底部漏风率测算方法的整体流程示意图。
图2为本发明方法所涉及的装置示意图。
图中，1-干式排渣机，2-干式排渣机冷却风口，3-省煤器，4-SCR脱硝装 置，5-锅炉出口氧量测点，6-空气预热器，7-飞灰取样位置，8-风箱及燃烧器， 9-原煤取样位置，10-炉渣取样位置。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明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。
如图1和图2所示，一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，包括如下 步骤：
S1、机组退出AGC模式，测试前完成炉膛吹灰，试验期间不吹灰、不排 污，维持负荷稳定至少2小时；运行氧量切换为手动模式，并保持某一固定 值不变；关闭锅炉所有看火孔，炉膛压力处于自动模式；干式排渣机1正常 运行。
S2、实测各个干式排渣机冷却风口2的风速vi，同步实测干式排渣机附 近的大气压力PA和环境干球温度tA，通过计算得到干式排渣机冷却风风量， 即干式排渣锅炉底部漏风量Wld；
干式排渣机冷却风风量根据公式(1)、(2)(3)计算得出：
Wld＝3600×ρ×Vld (1)
其中，Wld为干式排渣机冷却风风量，也即干式排渣锅炉底部漏风质量流 量，单位为t/h；ρ为空气密度，单位为kg/m3；Vld为干式排渣机冷却风体积 流量，也即干式排渣锅炉底部漏风体积流量，单位为m3/s；vi为第i个干式排 渣机冷却风口风速，单位为m/s；Si为第i个干式排渣机冷却风口面积，单位 为m2；n为干式排渣机冷却风口总数；PA为实测大气压力，单位为kPa；tA为实测环境干球温度，单位为℃。
其中，干式排渣机冷却风口风速采用精度为±(0.2m/s+1.5％测量值)的叶 轮风速仪或热线风速仪，并按等截面网格法在每个冷却风口进行实测；大气 压力采用精度为±0.1kPa的膜盒式大气压表，并在干式排渣机附近进行测试， 每10分钟记录1次大气压力测试数据；环境干球温度采用精度为±0.2℃的干 湿球温度计，并在干式排渣机附近进行测试，每10分钟记录1次环境干球温 度测试数据。干式排渣机冷却风风量采用两个工况的平均值。
S3、与步骤S2同步实测锅炉出口烟气中的氧含量，计算得到锅炉出口 过量空气系数；如图2所示，具体的锅炉出口氧量测点5位于省煤器3的出 口与SCR脱硝装置4的入口之间的烟道上；
所述步骤S3中锅炉出口过量空气系数α根据如下公式计算得出：
其中，α为锅炉出口过量空气系数；为锅炉出口烟气中的氧含量，单 位为％。
锅炉出口烟气中的氧含量采用精度为±0.2％的烟气分析仪，按等截面网格 法在烟道截面处测试，最终氧含量取两个工况的平均值。
S4、对试验期间的原煤、飞灰和炉渣进行取样和化验分析，得到原煤元 素分析数据以及飞灰和炉渣的可燃物含量，记录试验期间机组DCS总煤量， 通过计算得到锅炉燃烧总风量；如图2所示，其中的飞灰取样位置7位于空 气预热器6出口处，原煤取样位置9位于风箱及燃烧器8的位置处，炉渣取 样位置10位于干式排渣机1侧面的观察孔处；
步骤S4中，试验期间的原煤、飞灰和炉渣取样方法按GB/T 10184标准 中的方法进行；
步骤S4中原煤元素分析数据(Car、Har、Oar、Nar、Sar、Mar、Aar)，飞灰 可燃物含量Cfh，炉渣可燃物含量Clz通过电力工业发电用煤质量监督检验中 心或煤科院检测中心化验分析得到；
锅炉燃烧总风量按公式(5)～(8)计算得出：
Wrs＝qrl×α×1.293×Vgk (5)
Vgk＝0.0888×Cb+0.0333×Sar+0.2647×Har-0.0334×Oar (6)
其中，Wrs为锅炉燃烧总风量，单位为t/h；qrl为试验期间DCS总煤量， 单位为t/h；α为锅炉出口过量空气系数；Vgk为锅炉燃烧理论干空气量，单位 为m3/kg；Cb为实际燃烧掉的碳占入炉煤的质量分数，单位为％；Car为入炉 煤收到基碳含量，单位为％；Sar为入炉煤收到基硫含量，单位为％；Har为入 炉煤收到基氢含量，单位为％；Oar为入炉煤收到基氧含量，单位为％；Aar为 入炉煤收到基灰分含量，单位为％；Chz为灰渣平均可燃物含量，单位为％；Cfh为飞灰可燃物含量，单位为％；Clz为炉渣可燃物含量，单位为％；afh为飞 灰占燃料总灰量的份额，取90；alz为炉渣占燃料总灰量的份额，取10。
S5、按公式(9)计算干式排渣机冷却风风量占锅炉燃烧总风量的百分比， 得到干式排渣锅炉底部漏风率；
其中，Ald为干式排渣锅炉底部漏风率，单位为％；Wld为干式排渣机冷却 风风量，单位为t/h；Wrs为锅炉燃烧总风量，单位为t/h。
实施例
本实施例以华能烟台八角发电厂1号锅炉底部漏风率测算为例。
试验分别在100％和75％额定负荷下进行，机组退出AGC模式，测试前 完成炉膛吹灰，试验期间不吹灰、不排污，维持负荷稳定2小时；运行氧量 切换为手动模式，保持不变；关闭锅炉所有看火孔，炉膛压力处于自动模式； 干式排渣机正常运行。100％和75％额定负荷下锅炉底部漏风率测算结果如表 1所示。
表1干式排渣锅炉底部漏风率测算结果
从表1可以看出，100％额定负荷下，干式排渣锅炉底部漏风率为2.0％， 比设计值(1％)高，比华能集团优秀节约环保型燃煤发电厂标准(不高于2.5％) 低；75％额定负荷下，干式排渣锅炉底部漏风率为2.1％，比华能集团优秀节 约环保型燃煤发电厂标准(不高于3.0％)低。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是 利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间 接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、机组退出AGC模式，保持稳定运行，运行氧量切换为手动模式，并保持某一固定值不变，炉膛压力处于自动模式，干式排渣机正常运行；
S2、实测干式排渣机各个冷却风口的风速，同步实测干式排渣机附近的大气压力和环境干球温度，通过计算得到干式排渣机冷却风风量；
步骤S2中的干式排渣机冷却风风量根据公式(1)、(2)(3)计算得出：
Wld＝3600×ρ×Vld (1)
其中，Wld为干式排渣机冷却风风量，也即干式排渣锅炉底部漏风质量流量，单位为t/h；ρ为空气密度，单位为kg/m3；Vld为干式排渣机冷却风体积流量，也即干式排渣锅炉底部漏风体积流量，单位为m3/s；vi为第i个干式排渣机冷却风口风速，单位为m/s；Si为第i个干式排渣机冷却风口面积，单位为m2；n为干式排渣机冷却风口总数；PA为实测大气压力，单位为kPa；tA为实测环境干球温度，单位为℃；
S3、实测锅炉出口烟气中的氧含量，计算得到锅炉出口过量空气系数；
所述步骤S3中的锅炉出口过量空气系数根据公式(4)计算得出：
其中，α为锅炉出口过量空气系数；为锅炉出口烟气中的氧含量，单位为％；
S4、对试验期间的原煤、飞灰和炉渣进行取样和化验分析，得到原煤元素分析数据以及飞灰和炉渣的可燃物含量，记录试验期间机组DCS总煤量，通过计算得到锅炉燃烧总风量；
所述步骤S4中的锅炉燃烧总风量按公式(5)～(8)计算得出：
Wrs＝qrl×α×1.293×Vgk (5)
Vgk＝0.0888×Cb+0.0333×Sar+0.2647×Har-0.0334×Oar (6)
其中，Wrs为锅炉燃烧总风量，单位为t/h；qrl为试验期间DCS总煤量，单位为t/h；α为锅炉出口过量空气系数；Vgk为锅炉燃烧理论干空气量，单位为m3/kg；Cb为实际燃烧掉的碳占入炉煤的质量分数，单位为％；Car为入炉煤收到基碳含量，单位为％；Sar为入炉煤收到基硫含量，单位为％；Har为入炉煤收到基氢含量，单位为％；Oar为入炉煤收到基氧含量，单位为％；Aar为入炉煤收到基灰分含量，单位为％；Chz为灰渣平均可燃物含量，单位为％；Cfh为飞灰可燃物含量，单位为％；Clz为炉渣可燃物含量，单位为％；αfh为飞灰占燃料总灰量的份额，取90；αlz为炉渣占燃料总灰量的份额，取10；
S5、计算干式排渣机冷却风风量占锅炉燃烧总风量的百分比，得到干式排渣锅炉底部漏风率；
所述步骤S5中的干式排渣锅炉底部漏风率按公式(9)计算得出：
其中，Ald为干式排渣锅炉底部漏风率，单位为％；Wld为干式排渣机冷却风风量，单位为t/h；Wrs为锅炉燃烧总风量，单位为t/h。
2.根据权利要求1所述的一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，其特征在于，步骤S1还包括对炉膛进行吹灰，以保证试验期间不吹灰、不排污，维持机组负荷稳定2小时；在该步骤S1中，还需关闭锅炉所有看火孔。
3.根据权利要求1所述的一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，其特征在于，干式排渣机冷却风口风速采用叶轮风速仪或热线风速仪，并按等截面网格法在每个冷却风口进行实测；大气压力采用精度为±0.1kPa的膜盒式大气压表，并在干式排渣机附近进行测试，每10分钟记录1次大气压力测试数据；环境干球温度采用精度为±0.2℃的干湿球温度计，并在干式排渣机附近进行测试，每10分钟记录1次环境干球温度测试数据。
4.根据权利要求1所述的一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，其特征在于，干式排渣机冷却风风量采用两个工况的平均值。
5.根据权利要求1所述的一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，其特征在于，锅炉出口烟气中的氧含量采用精度为±0.2％的烟气分析仪，按等截面网格法在烟道截面处测试，且最终氧含量取两个工况的平均值。
6.根据权利要求1所述的一种干式排渣锅炉底部漏风率测算方法，其特征在于，步骤S4中试验期间的原煤、飞灰和炉渣取样方法按GB/T 10184标准中的方法进行。
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