CN114252472B - 一种锅炉入炉煤量在线测量方法及系统 - Google Patents

一种锅炉入炉煤量在线测量方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锅炉入炉煤量在线测量方法及系统，所述测量方法包括：采集采样煤质；检测所述采样煤质中各元素的含量；所述元素的含量包括：碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量；基于所述采样煤质中各元素的含量，计算锅炉对应煤质采样时间段的反平衡率；基于所述反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量；基于所述平均煤量计算入炉煤量修正系数；基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量。本发明中的上述方法及系统能够实现电厂锅炉入煤量的实时在线准确检测。

Description

一种锅炉入炉煤量在线测量方法及系统
技术领域
本发明涉及锅炉入煤量检测领域，特别是涉及一种锅炉入炉煤量在线测量方法及系统。
背景技术
锅炉入炉煤量的实时准确计量，是电厂机组协调控制的的基础。尤其超临界机组协调控制最重要的两个指标即是“风煤比”(入炉总风量与煤量之比)与“水煤比”(给水量与煤量之比)，它们是锅炉正常运行时能量与物料平衡的表征指标。现场煤量无法直接测准，这往往导致机组协调控制品质受到较大影响，如数量不在少数的现场机组在升、降、反复变负荷过程中，机组负荷跟踪能力较差，无法满足AGC(自动发电控制)考核速率1％Pe(目标指令)的控制要求；另一方面，煤量的准确计量也是电厂节能优化工作的基础，无法获得准确的实时煤量对现场机组的运行优化工作直接产生较大影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种锅炉入炉煤量在线测量方法及系统，实现电厂锅炉入煤量的实时在线准确检测。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种锅炉入炉煤量在线测量方法，所述测量方法包括：
采集采样煤质；
检测所述采样煤质中各元素的含量；所述元素的含量包括：碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量；
基于所述采样煤质中各元素的含量，计算锅炉对应煤质采样时间段的反平衡率；
基于所述反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量；
基于所述平均煤量计算入炉煤量修正系数；
基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量。
可选的，基于所述反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量具体采用以下公式：
其中，B表示平均煤量，N为机组采样时段平均负荷，HR表示机组热耗，ηz表示正平衡效率，ηz＝ηf，ηf为反平衡率，Qar.net为采样煤质低位发热量。
可选的，基于所述平均煤量计算入炉煤量修正系数具体采用以下公式：
XB＝B÷BDCS
其中，XB为修正系数，B表示平均煤量，BDCS表示DCS上的煤量实时值。
可选的，基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量具体采用以下公式：
Bj＝XB×BDCS
其中，Bj为实时煤量，XB为修正系数，BDCS表示DCS上的煤量实时值。
基于本发明中的上述方法，本发明另外提供一种锅炉入炉煤量在线测量系统，所述测量系统包括：
采样煤质采集模块，用于采集采样煤质；
元素检测模块，用于检测所述采样煤质中各元素的含量；所述元素的含量包括：碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量；
反平衡率计算模块，用于基于所述采样煤质中各元素的含量，计算锅炉对应煤质采样时间段的反平衡率；
平均煤量计算模块，用于基于所述反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量；
修正系数计算模块，用于基于所述平均煤量计算入炉煤量修正系数；
实时煤量计算模块，用于基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量。
可选的，基于所述平均煤量计算模块具体采用以下公式：
其中，B表示平均煤量，N为机组采样时段平均负荷，HR表示机组热耗，ηz表示正平衡效率，ηz＝ηf，ηf为反平衡率，Qar.net为采样煤质低位发热量。
可选的，基于所述修正系数计算模块具体采用以下公式：
XB＝B÷BDCS
其中，XB为修正系数，B表示平均煤量，BDCS表示DCS上的煤量实时值。
可选的，基于所述实时煤量计算模块具体采用以下公式：
Bj＝XB×BDCS
其中，Bj为实时煤量，XB为修正系数，BDCS表示DCS上的煤量实时值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明中的上述方法不增加现场投资，完全利用现场DCS运行数据及每天都有的入炉煤质采样分析数据，做到每天对锅炉入炉煤量进行校验并最终轻松、准确获得入炉煤量的实时准确值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例锅炉入炉煤量在线测量方法流程图；
图2为本发明实施例锅炉入炉煤量在线测量系统结构示意图。
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种锅炉入炉煤量在线测量方法及系统，实现电厂锅炉入煤量的实时在线准确检测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例锅炉入炉煤量在线测量方法流程图，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：采集采样煤质。
已知工业分析结果：高位发热量Qar.gr、低位发热量Qar.net、全水War、灰分Aar以及硫分Sar；
步骤102：检测所述采样煤质中各元素的含量；所述元素的含量包括：碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量。
电厂每天都制度性地对各台锅炉的入炉煤进行采样，并对其特定指标进行分析，其结果称为“工业分析结果”，主要能得到如下指标：高位发热量Qar.gr、低位发热量Qar.net、全水War、灰分Aar、硫分Sar，但缺乏能进行下一步骤“反平衡效率”计算的四个指标：碳Car、氢Har、氧Oar、氮Nar，电厂里中把高位发热量Qar.gr、低位发热量Qar.net、全水War、灰分Aar、硫分Sar，及碳Car、氢Har、氧Oar、氮Na共同称为煤质“元素分析结果”，进一步计算碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量。本发明从入炉煤质的工业分析结果出发，通过计算方式得到元素分析结果，进而可以进行锅炉效率计算。相关计算公式如下：
Car+Har+Sar+Oar+Nar+Mar+Aar＝100％
Qar.gr＝339Car+1256Har+109Sar-109Oar
Qar.net＝339Car+1031Har+109Sar-109Oar-25Mar
V0＝0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar
通过上述公式，可求得碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量。
步骤103：基于所述采样煤质中各元素的含量，计算锅炉对应煤质采样时间段的反平衡率。
明确入炉质的采样时间：t，则采样时段为采样时点加1小时。如采样时间为上午10点，则采样时段为10点至11点一个小时的时段；
利用前一步骤得到的采样煤质的元素分析结果，利用DCS(分散控制系统)运行数据在采样时段内的平均值进行锅炉反平衡效率ηf计算。方法详见《电站锅炉性能试验规程》GB 10184-88。
步骤104：基于所述反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量。
已知正平衡效率计算公式：
其中，ηz表示正平衡效率，N为机组采样时段平均负荷，HR表示机组热耗，B表示平均煤量，Qar.net为采样煤质低位发热量。
利用ηz＝ηf求得
步骤105：基于所述平均煤量计算入炉煤量修正系数。
具体公式为：
XB＝B÷BDCS
其中，XB为修正系数，B表示平均煤量，BDCS表示DCS上的煤量实时值。
步骤106：基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量。
具体公式为：
Bj＝XB×BDCS
其中，Bj为实时煤量，XB为修正系数，BDCS表示DCS上的煤量实时值。
上述步骤101-步骤105实质是对入炉实时煤量的测量值进行校准，由于电厂对入炉煤质的采样分析工作每天进行一次，因此每天都可以获得一个入炉总煤量修正系数，相当于每天进行一次煤量校准，从而保证煤量计算的准确性。
下面以某一电厂为例，对该方案进行详细介绍：
某电厂一台600MW超临界机组锅炉，某天的入炉煤采样质工业分析结果如下：
表1
序号 名称 符号 单位 化验值
1 低位发热量 Qent.ar kJ/kg 17320
2 高位发热量 Qgr.ar kJ/kg 19740
3 全水分 Mar ％ 5.96
4 灰分 Aar ％ 41.71
5 收到基硫 Sar ％ 2.84
6 飞灰含碳量 Cfh ％ 1.09
7 大渣含碳量 Clz ％ 1.66
8 入炉煤量 BDCS t/h 259.02
采用步骤101和步骤102的方法进行分析，得到如下结果：
表2
利用电厂DCS数据，结合步骤102的结果计算在采样时段9:30至10:30内的锅炉反平衡效率为ηz＝92.3％；
正平衡效率等于反平衡效率反求出锅炉采样时段的平均煤量
DCS采样时段内平均值：N＝449.62MW、利用一种汽轮机组运行热耗率在线实时测试方法及装置(CN201910230684.7)计算得HR＝8025kJ/kW.h、
计算得到B＝223.47t/h。
DCS采样时段煤量测量值平均值为BDCS＝259.019，计算入炉煤量修正系数：XB＝B÷BDCS＝0.86227t/h
实时状态下电厂DCS实时煤量测量值BDCS＝247.34，则电厂锅炉入炉实时煤量的准确计量值Bj＝B＝XB×BDCS＝213.27t/h。
图2为本发明实施例一种锅炉入炉煤量在线测量系统结构示意图，如图2所示，所述测量系统包括：
采样煤质采集模块201，用于采集采样煤质；
元素检测模块202，用于检测所述采样煤质中各元素的含量；所述元素的含量包括：碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量；
反平衡率计算模块203，用于基于所述采样煤质中各元素的含量，计算锅炉对应煤质采样时间段的反平衡率；
平均煤量计算模块204，用于基于所述反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量；
修正系数计算模块205，用于基于所述平均煤量计算入炉煤量修正系数；
实时煤量计算模块206，用于基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种锅炉入炉煤量在线测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：
采集采样煤质；
检测所述采样煤质中各元素的含量；所述元素的含量包括：碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量；
基于所述采样煤质中各元素的含量，计算锅炉对应煤质采样时间段的反平衡率；
基于所述反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量，所述基于反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量具体采用以下公式：
其中，B表示平均煤量，N为机组采样时段平均负荷，HR表示机组热耗，ηz表示正平衡效率，ηz＝ηf，ηf为反平衡率，Qar.net为采样煤质低位发热量；
基于所述平均煤量计算入炉煤量修正系数，所述基于平均煤量计算入炉煤量修正系数具体采用以下公式：
XB＝B÷BDCS
其中，XB为修正系数，B表示平均煤量，BDCS表示DCS上的煤量实时值；
基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量。
2.根据权利要求1所述的锅炉入炉煤量在线测量方法，其特征在于，基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量具体采用以下公式：
Bj＝XB×BDCS
其中，Bj为实时煤量，XB为修正系数，BDCS表示DCS上的煤量实时值。
3.一种锅炉入炉煤量在线测量系统，所述测量系统包括：
采样煤质采集模块，用于采集采样煤质；
元素检测模块，用于检测所述采样煤质中各元素的含量；所述元素的含量包括：碳元素的含量，氢元素的含量、氧元素的含量以及氮元素的含量；
反平衡率计算模块，用于基于所述采样煤质中各元素的含量，计算锅炉对应煤质采样时间段的反平衡率；
平均煤量计算模块，用于基于所述反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量，所述基于反平衡率计算锅炉采样时间段的平均煤量具体采用以下公式：
其中，B表示平均煤量，N为机组采样时段平均负荷，HR表示机组热耗，ηz表示正平衡效率，ηz＝ηf，ηf为反平衡率，Qar.net为采样煤质低位发热量；
修正系数计算模块，用于基于所述平均煤量计算入炉煤量修正系数，所述基于平均煤量计算入炉煤量修正系数具体采用以下公式：
XB＝B÷BDCS
其中，XB为修正系数，B表示平均煤量，BDCS表示DCS上的煤量实时值；
实时煤量计算模块，用于基于所述修正系数确定电厂锅炉入炉实时煤量。
4.根据权利要求1所述的锅炉入炉煤量在线测量系统，其特征在于，基于所述实时煤量计算模块具体采用以下公式：
Bj＝XB×BDCS
其中，Bj为实时煤量，XB为修正系数，BDCS表示DCS上的煤量实时值。
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