CN1164950C - 电站锅炉入炉煤质实时监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种电站锅炉入炉煤质实时监测方法及装置，通过测量汽轮发电机组的运行参数而间接实现入炉煤质实时监测的方法和装置，特别适用于配有直吹式制粉系统的电站锅炉。它提取排烟烟气成分和制粉系统运行参数中所包含的入炉煤质的信息，使用锅炉效率、锅炉总吸热量以及入炉煤量的实测值校正收到基灰份和干燥无灰基元素含量，完成了入炉煤的元素分析和发热量的在线监测，为效率监测提供实时煤质数据，解决了入炉煤质监测的难题。本发明已经在300MW的电站锅炉中应用成功。实践证明，收到基低位发热量的测量误差在2%以下，各种运行工况下，收到基灰份的校正计算稳定，收敛快，完全满足实时监测的速度要求。

Description

电站锅炉入炉煤质实时监测方法及装置

技术领域：本发明涉及到一种电站锅炉入炉煤质的实时监测方法及装置，特别是配有直吹式制粉系统的电站锅炉的入炉煤质实时监测方法及装置。

背景技术：长期以来，电站锅炉入炉煤元素含量和发热量的实时监测一直是一个难题，由此产生了诸多困难：现场运行人员不了解煤质的实时变化，无法及时采取应对措施以保证锅炉安全、经济运行；入炉煤质的实时测量也成为发电机组效率监测和能损诊断系统中急需解决的问题：目前，实时监测和诊断系统所需要的煤元素分析和收到基低位发热量的数据主要来自手工输入，或依靠单一成分测量得到的有限信息进行，无法实现多种元素含量的联合监测，因而影响了系统的实时性、监测和诊断的准确性。

中国专利ZL96235976.9、ZL98232773.0、ZL99812020.0分别公开了“煤炭灰分仪的快速监测装置“、“快速煤炭灰分仪的监测装置”、“X-射线荧光元素分析器”等技术，它们都使用一个或多个射线发生器辐射试样流，从而完成煤的一项或多项元素成分的监测。这种方法有一定的缺陷：各个射线发生器独立工作，只能完成有限数量的元素成分的监测，不能进行煤质的全面综合分析，难以得到更有价值的数据，投资也较高。

发明内容：为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种实时、全面的入炉煤质监测方法和装置，实现了电站锅炉入炉煤收到基碳C_ar、收到基氢H_ar、收到基氧O_ar、收到基氮N_ar、收到基硫S_ar、收到基灰份A_ar、收到基水份M_ar和收到基低位发热量Q_ar，net，p的实时监测，原理如下：

通过测量制粉系统的运行参数实现收到基水份的监测。磨煤机是制粉系统的主要设备，原煤的磨制和干燥均在磨煤机内进行，进入磨煤机的热量包括：干燥剂的物理热、漏入冷空气的物理热、研磨部件产生的热量和原煤的物理热，流出磨煤机的热量包括：蒸发水份消耗的热量、加热燃料消耗的热量、干燥剂带出系统的热量和磨煤机的散热损失，根据能量守恒原理得到如下关于M_ar的方程：

$C_1\frac{m_f}{m_m}{t}_1+K_{\mathrm{lf}}\frac{m_f}{m_m}{C}_{\mathrm{lk}}{t}_A+K_{\mathrm{nm}}\frac{W}{m_m}+(4.19\frac{M_{\mathrm{ar}}}{100}+\frac{100-M_{\mathrm{ar}}}{100}{C}_{\mathrm{rd}})t_A=$

$\frac{M_{\mathrm{ar}}-0.048M_{\mathrm{ar}}\frac{R_{90}}{{t_2}^{0.46}}}{100-0.048M_{\mathrm{ar}}\frac{R_{90}}{{t_2}^{0.46}}}(2491+1.88t_2-4.19t_A)+(1+K_{\mathrm{lf}})\frac{m_f}{m_m}{C}_2{t}_2+\frac{Q_5}{m_m}---\left(1\right)$

$+\frac{100-M_{\mathrm{ar}}}{100}(C_{\mathrm{rd}}+4.19\frac{0.048M_{\mathrm{ar}}\frac{R_{90}}{{t_2}^{0.46}}}{100-0.048M_{\mathrm{ar}}\frac{R_{90}}{{t_2}^{0.46}}})(t_2-t_A)$

从上式可以看出，只要测定制粉系统的下列运行参数：磨煤机的磨煤出力m_m、磨煤机入口风量m_f、磨煤机进口风温度t₁、磨煤机出口风温度t₂、环境温度t_A、磨煤机消耗的功率W，并将磨煤机进口干燥剂的质量比热C₁、磨煤机出口干燥剂的质量比热C₂、冷空气的质量比热C_lk、煤的干燥无灰基质量比热C_rd、磨煤机的漏风系数K_lf、煤粉细度R₉₀、磨煤机的散热损失Q₅、磨煤机功率转化为热量的系数K_nm设为常数，收到基水份M_ar就能求出。

通过测量排烟烟气成分实现干燥无灰基元素含量的监测。干燥无灰基元素成分包括干燥无灰基碳C_daf、干燥无灰基氢H_daf、干燥无灰基氧O_daf、干燥无灰基氮N_daf、干燥无灰基硫S_daf。根据煤燃烧的化学计算，得到了排烟气体含量与干燥无灰基元素含量的关系：

       C_daf＝53.59CO₂(V_RO2，daf+V_N2，daf+V_O2，daf)+(1-CO₂)Г_Cucr   (2)

       S_daf＝142.86SO₂(V_RO2，daf+V_N2，daf+V_O2，daf)                (3)

${\mathrm{SO}}_2+{\mathrm{CO}}_2=\frac{0.21-O_2}{1+\mathrm{\β}}---\left(4\right)$

干燥无灰基元素含量之间相关关系的经验方程如下：

       H_daf＝A₁C_daf+B₁                                             (5)

       O_daf＝A₂C_daf+B₂                                             (6)

       N_daf＝100-C_daf-H_daf-O_daf-S_daf                               (7)

方程(2)、(3)、(4)中：

       V_RO2，daf＝0.01866(C_daf+0.375S_daf)-0.01866Γ_Cucr

       V_N2，daf＝0.008N_daf+(1-φ)αV_gk，daf

V_O2，daf＝φ(α-1)V_gk，daf

V_gk，daf＝0.0889(C_daf+0.375S_daf)+0.265H_daf-0.0333O_daf-0.0889Г_Cucr

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\φ}(1-O_2)V_{\mathrm{gk},\mathrm{daf}}+V_{\mathrm{RO}2,\mathrm{daf}}{O}_2+0.008O_2{N}_{\mathrm{daf}}}{(\mathrm{\φ}-O_2)V_{\mathrm{gk},\mathrm{daf}}}$

${\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{Cucr}}=A_{\mathrm{ar}}\frac{100C_{\mathrm{ucr}}}{(100-M_{\mathrm{ar}}-A_{\mathrm{ar}})(100-C_{\mathrm{ucr}})}$

$\mathrm{\β}=2.35\frac{H_{\mathrm{daf}}-0.126O_{\mathrm{daf}}+0.038N_{\mathrm{daf}}}{C_{\mathrm{daf}}^{\′}+0.375S_{\mathrm{daf}}}$

C_daf′＝C_daf-Г_Cucr

C_ucr＝a_fhC_fh+a_dzC_dz

式中各符号的含义如下：

A₁、A₂、B₁、B₂-系数，A₁＝-0.1675，A₂＝-0.4044，B₁＝18.8593，B₂＝40.5141；

φ-空气中氧气的容积份额；

a_fh、a_dz-飞灰和炉底渣的份额；

C_fh、C_dz-飞灰和炉底渣的含碳量，％；

CO₂、O₂、SO₂-排烟烟气中的气体容积份额；

C_daf、H_daf、O_daf、N_daf、S_daf-煤的干燥无灰基元素成分，％；

C_daf′-按照干燥无灰基成分计算的实际烧掉的碳含量，％；

V_CO2，daf、V_SO2，daf、V_N2，daf、V_O2，daf-以干燥无灰基成分计算的各种气体量，

                                        Nm³/kg；

V_RO2，daf-以干燥无灰基成分计算的三原子气体量，Nm³/kg；

V_gk，daf-考虑未燃烬损失，以干燥基成分计算的理论空气量，Nm³/kg；

α-排烟过量空气系数；

C_ucr-灰、渣中的平均未燃烬碳含量，％；

Γ_Cucr-未燃烬碳损失的修正量；

β-用干燥无灰基元素含量表示的燃料特性系数。

式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)等六个方程组成方程组，其中的C_daf、H_daf、O_daf、N_daf、S_daf、CO₂等六个变量作为未知数；方程组中的收到基水分M_ar通过测量制粉系统运行参数进行计算，方程组中的收到基灰份A_ar是一个待校正的假定值，其校正方法将在下面给出；通过测量排烟烟气中氧气含量O₂、二氧化硫的含量SO₂、飞灰含碳量C_fh等变量，将空气中氧的容积份额φ、飞灰份额a_fh、炉底渣份额a_dz、炉底渣含碳量C_dz、系数A₁、A₂、B₁、B₂等作为常数，就可以得到煤的干燥无灰基元素含量C_daf、H_daf、O_daf、N_daf、S_daf的中间值，利用收到基水份、干燥无灰基元素含量以及假设的收到基灰份；得到煤的收到基元素含量C_ar、H_ar、O_ar、N_ar、S_ar和收到基低位发热量Q_ar，net，p的中间值。

收到基灰份的校正原理。利用收到基元素含量和收到基低位发热量的中间值计算锅炉效率；通过测量进出锅炉的汽、水的压力、温度、流量参数，得到锅炉的总吸热流量；测量锅炉的入炉煤量，它和锅炉效率、锅炉总吸热流量一起，用于修正收到基灰份和干燥无灰基元素含量，直到进、出锅炉的能量平衡时为止。

本发明解决技术问题采用的技术方案是通过对汽轮发电机组运行参数的测量而间接实现入炉煤质的实时监测，其步骤如下：

①测量制粉系统的运行参数，包括磨煤机的磨煤出力m_m；磨煤机入口风量m_f、磨煤机进口风温度t₁、磨煤机出口风温度t₂、环境温度t_A、磨煤机消耗的功率W，求解磨煤机的热平衡方程(1)，得到入炉煤的收到基水份M_ar；

②测量排烟烟气中氧气含量O₂、二氧化硫的含量SO₂、飞灰含碳量C_fh等参数；假定一个待校正的收到基灰份初始值；结合收到基水份的结果；通过求解燃烧化学方程和煤元素含量间相关关系的经验方程组成的方程组，即(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)组成的方程组，得到煤的干燥无灰基元素含量C_daf、H_daf、O_daf、N_daf、S_daf的中间值；

③利用干燥无灰基元素含量的中间值、收到基水份M_ar的测量结果以及收到基灰份值A_ar，得到收到基元素含量C_ar、H_ar、O_ar、N_ar、S_ar的中间值；并按照门捷也夫公式即式(8)得到收到基低位发热量Q_ar，net，p的中间值：

Q_ar，net，p＝339C_ar+1028H_ar-109(O_ar-S_ar)-25M_ar      (8)

④采用收到基元素含量和收到基低位发热量的中间值，采用反平衡法测试锅炉效率η和每千克入炉煤带入锅炉的热量Q_rl；

⑤测量进出锅炉的汽、水的压力、温度和流量等参数，计算进、出锅炉的工质的焓值，得到锅炉总吸热流量Q_gl；对于再热机组，通过测量抽汽系统的汽水参数，进行各级抽汽流量的计算，确定再热器的入口流量；

⑥由锅炉效率η(％)、每千克入炉煤带入锅炉的热量Q_rl(kJ/kg)以及锅炉总吸热流量Q_gl(MW)，按(9)式得到入炉煤量的计算值G_rml(t/h)：

$G_{\mathrm{rml}}=\frac{100Q_{\mathrm{gl}}\mathrm{}}{{\mathrm{\ηQ}}_{\mathrm{rl}}}\×3600---\left(9\right)$

⑦测量所有运行磨煤机的出力，对于配有直吹式制粉系统的电站锅炉，所有运行磨煤机的出力之和作为入炉煤量的实测值G_rml0(t/h)；

⑧判断G_rml0与G_rml之差的绝对值是否小于给定的微小量ε，若小于，则计算结束；若大于ε，则对假定的收到基灰份初始值进行校正，并重新计算，直到小于为止；最新的收到基元素含量和收到基低位发热量的中间值作为最终的监测数据。

入炉煤质实时监测的装置包括一台网关计算机和与网关计算机相连的现场工作站计算机，还有一台与网关计算机、工作站计算机相连的服务器，网关计算机采集机组运行的实时数据：包括磨煤机的磨煤出力m_m、磨煤机入口风量m_f、磨煤机进口风温度t₁、磨煤机出口风温度t₂、环境温度t_A、磨煤机消耗的功率W、排烟烟气中氧气含量O₂、二氧化硫的含量SO₂、飞灰含碳量C_fh、进出锅炉的汽、水的压力、温度和流量，并输入现场工作站计算机，按照所述的程序处理数据，得到入炉煤元素含量和收到基低位发热量的监测结果，并将机组运行实时数据和煤质监测结果存入服务器供用户查询和调用。

技术的优点及效果：该发明通过测量汽轮发电机组的运行参数而间接实现入炉煤质的实时监测，它从排烟气体成分中提取入炉煤干燥无灰基元素含量的信息，从制粉系统的运行参数中提取入炉煤水份的信息，并使用锅炉总吸热流量、入炉煤实测流量、锅炉效率校正收到基灰份，从而完成了入炉煤质的在线监测，给运行人员提供实时的入炉煤质的信息。该方法对收到基水份和灰份的监测非常准确，正是这两种成分决定了煤的典型的多变性。在提取排烟气体成分中隐含的干燥无灰基元素含量的信息时，只需测定烟气中的O₂、SO₂含量。

入炉煤元素含量与发热量实时监测的目的是为了计算锅炉效率，而这种监测本身又依赖于锅炉效率的计算，对于再热机组，还必须完成汽机抽汽系统和高压缸排汽流量的计算，从而得到锅炉总吸热流量，它和入炉煤实测流量、锅炉效率一起，用于校正收到基灰份，直到进、出锅炉的能量达到平衡，元素含量和锅炉效率的循环套用计算才归于结束。因此，入炉煤元素含量与发热量的实时监测技术是一项整体化的技术，它为效率监测提供实时数据，同时，又依赖于效率监测的结果，它专门为效率监测系统设计，因此容易与机组效率监测系统配套，完成整台发电机组的性能监测和能损诊断；和元素含量的射线探测技术相比，该发明能够完成所有的成分含量以及收到基低位发热量的监测，无放射污染的危险，安全可靠。

300MW燃煤发电机组的能损分析表明：当入炉煤低位发热量从22326kJ/kg降低到19500kJ/kg时，锅炉的排烟温度升高约10℃，仅此一项，将使锅炉效率降低0.56％，机组的供电煤耗升高1.97g/kW.h，由此可见，忽略了入炉煤质，会给机组效率监测和能损诊断系统带来很大的影响；配有煤质实时监测系统后，效率监测和能损诊断系统和原来相比，能较为准确诊断出机组的能损状况，及时提醒电厂运行、管理人员在运行调整和燃料管理上加以改进，以降低机组煤耗。

最佳实施例：该发明最佳的实施方式是与机组性能监测系统相配套，完成入炉煤元素含量和收到基低位发热量的测量，同时实现发电机组的主要经济指标如锅炉效率的监测，按照这种实施方式，该发明已经在300MW的发电机组中应用成功。

该300MW机组配有一台型号为SG-1025/18.3-M840的亚临界、一次再热控制循环汽包炉，一台型号为N300-16.7/538/538的汽轮机和一台QFSN-300-2型发电机；锅炉采用直吹式制粉系统，配有五台RP-923型中速磨煤机和五台9224型电子重力式称重给煤机。

下面结合附图对本实施例作详细的说明。附图1是现场监测系统的构成。附图1中(1)是机组的DCS控制系统，(2)是工程师站，(3)是网关计算机，(4)是现场工作站，(5)是服务器，(6)是客户机，它可以是网上任意一台计算机；入炉煤质实时监测系统的硬件包括一台网关计算机(3)、一台服务器(5)、一台现场工作站计算机(4)，机组DCS中的实时数据通过网关计算机(3)，送到现场工作站(4)，这些实时数据包括：磨煤机的磨煤出力m_m、磨煤机入口风量m_f、磨煤机进口风温度t₁、磨煤机出口风温度t₂、环境温度t_A、磨煤机消耗的功率W、排烟烟气中氧气含量O₂、二氧化硫的含量SO₂、飞灰含碳量C_fh、进出锅炉的汽、水的压力、温度和流量，数据单向传输，保证机组的DCS控制系统与实时监测系统的有效隔离；按照所述的程序在现场工作站计算机(4)处理数据，得到入炉煤元素含量和收到基低位发热量的监测结果，并将机组运行实时数据和煤质监测结果存入服务器

(5)供用户查询和调用。

入炉煤质的实时监测的详细步骤如下：

①通过网关计算机(3)从机组控制系统DCS和电能计量系统中采集计算所需要的实时数据，在机组负荷为275MW的某一运行工况下，主要的实时数据如下：

5台磨煤机A、B、C、D、E的出力分别为m_m＝-0.02，41.64，41.74，41.74，0.05t/h；

5台磨煤机A、B、C、D、E的入口风量m_f＝12.56，83.08，81.13，76.68，12.34t/h；

5台磨煤机A、B、C、D、E的进口风温度t₁＝28.21，218.41，218.74，211.34，32.95℃；

5台磨煤机A、B、C、D、E的出口风温度t₂＝23.92，70.81，77.03，75.84，28.92℃；

5台磨煤机A、B、C、D、E的消耗的功率W＝0.94，374.57，475.95，493.40，0.27kW；

4个环境温度分别为t_A＝1.27，1.68，0.86，1.48℃；

6个排烟烟气中氧气含量分别为O₂＝5.50，5.26，4.87，5.21，5.49，5.62％；

二氧化硫的含量分别为SO₂＝980.23，950.42ppm；

2个飞灰含碳量C_fh＝2.04，1.93％；

6个排烟温度分别为138.37，127.12，115.03，115.56，125.88，141.68℃；

3个汽包压力分别为18.071，19.971，18.081MPa；

3个给水流量分别为779.97，791.20，782.71t/h；

给水压力为18.621MPa；

3个给水温度分别为271.265，271.90，270.63℃；

过热汽的减温水流量27.68t/h；

再热汽的减温水流量74.11t/h；

过热汽减温水压力19.051MPa；

过热汽减温水温度141.41℃；

2个再热汽减温水压力分别为3.37，3.38MPa；

再热汽减温水温度139.92℃；

主蒸汽压力为17.001MPa；

2个再热汽出口压力分别为3.271，3.251MPa；

2个主蒸汽温度分别为542.96，543.26℃；

4个再热汽温度分别为540.84，542.96，541.3，542.66℃；

排污流量为0.5t/h；

以及汽轮机的抽汽和疏水参数等。

②利用下列数据：磨煤机的出力m_m、磨煤机入口风量m_f、磨煤机进口风温度t₁、磨煤机出口风温度t₂、环境温度t_A、磨煤机消耗的功率W，求解方程(1)，得到入炉煤的收到基水份M_ar＝10.04％；

③假设收到基灰份A_ar的初始值A_ar＝30％；

④通过烟气成分测量得到干燥无灰基元素含量：利用采集到的排烟烟气中氧气含量O₂、二氧化硫的含量SO₂、飞灰含碳量C_fh以及收到基水份M_ar、收到基灰份A_ar的最新校正结果(第一次计算用初始值A_ar＝30％)，求解(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)组成的方程组，得到干燥无灰基碳C_daf、干燥无灰基氢H_daf、干燥无灰基氧O_daf、干燥无灰基氮N_daf、干燥无灰基硫S_daf；

⑤利用收到基水份M_ar＝10.04％、干燥无灰基含量C_daf、H_daf、O_daf、N_daf、S_daf的结果以及收到基灰份A_ar的最新校正结果，计算收到基元素含量，并按照式(8)计算收到基低位发热量；

⑥利用收到基元素分析和收到基低位发热量的计算结果，采用反平衡法计算锅炉效率η(％)，计算每千克入炉煤带入锅炉的热量Q_rl(kJ/kg)；

⑦通过汽轮机抽汽系统的计算得到高压缸排汽流量，它和给水、主汽、再热汽、减温水的压力、温度、流量等参数一起，用于计算进、出锅炉工质的焓值，并进一步得到锅炉总吸热流量Q_gl＝724.02MW；

⑧利用锅炉效率η(％)、每千克入炉煤带入锅炉的热量Q_rl(kJ/kg)以及锅炉总吸热流量Q_gl(MW)，按照式(9)得到锅炉入炉煤流量的计算值G_rml；

⑨由运行磨煤机的出力得到入炉煤量的实测值G_rml0＝125.15t/h；

⑩判断G_rml0与G_rml之差的绝对值是否小于给定的微小量ε，若小于，则计算结束；若大于ε，则对收到基灰份A_ar作如下校正：

A_ar＝A_ar+ζ(G_rml0-G_rml)，ζ＝0.2；并用收到基灰份A_ar的校正结果重复

步骤⑤-⑩，直到G_rml0与G_rml之差的绝对值小于给定的微小量ε为止；

校正计算结束前的收到基元素含量和收到基低位发热量作为最终的测量数据。

按照上述步骤，在现场工作站计算机(4)中完成实时数据和离线数据的二次处理，最终得的到入炉煤收到基元素含量和收到基低位发热量如下：收到基碳C_ar＝58.33％、收到基氢H_ar＝3.27％、收到基氧O_ar＝5.46％、收到基氮N_ar＝0.82％、收到基硫S_ar＝1.27％、收到基灰份A_ar＝20.82％、收到基水份M_ar＝10.04％、收到基低位发热量为22427.43kJ/kg；得到的锅炉效率η＝91.95％，入炉煤流量的计算值G_rml＝125.58t/h；在计算机(4)进行显示，提供给运行人员，用于运行监测指导，并将实时数据和历史数据保存到服务器(5)中，在客户机(6)上进行网络发布。

ε、ζ分别为灰份校正的收敛因子和步长因子，合理选择ζ和ε，能加快程序的运算速度，获得收到基灰份稳定的解。

实践表明，在机组的各种运行工况下，收到基灰份的校正计算稳定，收敛快，完全满足实时监测的速度要求，煤质测量准确，现场试验表明，入炉煤收到基低位发热量的测量误差在2％以下。

Claims (4)

1、一种电站锅炉入炉煤质的实时监测方法，通过测量汽轮发电机组的运行参数而间接实现入炉煤质的实时监测，包括如下步骤：

①测量制粉系统的运行参数，包括磨煤机的出力m_m；磨煤机入口风量m_f、磨煤机进口风温度t₁、磨煤机出口风温度t₂、环境温度t_A、磨煤机消耗的功率W，通过求解磨煤机的热平衡方程，得到入炉煤的收到基水份M_ar；

②测量排烟烟气中氧气含量O₂、二氧化硫的含量SO₂、飞灰含碳量C_fh等参数；假定一个待校正的收到基灰份A_ar的初始值；通过求解煤燃烧化学方程和元素含量间相关关系的经验方程组成的方程组，得到干燥无灰基元素含量C_daf、H_daf、O_daf、N_daf、S_daf的中间值；

③利用干燥无灰基元素含量的中间值、收到基水份M_ar的测量结果以及收到基灰份值A_ar，得到收到基元素含量C_ar、H_ar、O_ar、N_ar、S_ar的中间值；并采用门捷也夫公式计算收到基低位发热量Q_ar，net，p的中间值；

④利用收到基元素含量和收到基低位发热量的中间值，采用反平衡法测试锅炉效率η和每千克入炉煤带入锅炉的热量Q_rl；

⑤测量进出锅炉的汽、水的压力、温度和流量等参数，计算锅炉总吸热量Q_gl；

⑥利用锅炉效率η、锅炉的总吸热量Q_gl以及每千克入炉煤带入锅炉的热量Q_rl，根据锅炉本体的热平衡方程，得到入炉煤量的计算值G_rml；

⑦测量各个运行磨煤机的出力，对于配有直吹式制粉系统的电站锅炉，可以得到锅炉入炉煤量的实测值G_rml0；

⑧判断G_rml0与G_rml之差的绝对值是否小于给定的微小量ε，若小于，则计算结束；若大于ε，则对假定的收到基灰份初始值进行校正，并重新计算，直到小于为止；最新的收到基元素含量和收到基低位发热量的中间值作为最终的监测数据。

2、按照权利要求1所述的电站锅炉入炉煤质实时监测方法，其特征是所述的磨煤机的热平衡方程是：

$C_1\frac{m_f}{m_m}{t}_1+m_{\mathrm{lf}}\frac{m_f}{m_m}{C}_{\mathrm{lk}}{t}_A+K_{\mathrm{nm}}\frac{W}{m_m}+(4.16\frac{M_{\mathrm{ar}}}{100}+\frac{100-M_{\mathrm{ar}}}{100}{C}_{\mathrm{rd}})t_A=$

$\frac{M_{\mathrm{ar}}-0.048M_{\mathrm{ar}}\frac{R_{90}}{{t_2}^{0.46}}}{100-0.048M_{\mathrm{ar}}\frac{R_{90}}{{t_2}^{0.46}}}(2491+1.884t_2-4.19t_A)+(1+K_{\mathrm{lf}})\frac{m_f}{m_m}{C}_2{t}_2+\frac{Q_5}{m_m}---\left(1\right)$

$+\frac{100-M_{\mathrm{ar}}}{100}(C_{\mathrm{rd}}+4.19\frac{0.048M_{\mathrm{ar}}\frac{R_{90}}{{t_2}^{0.46}}}{100-0.048M_{\mathrm{ar}}\frac{R_{90}}{{t_2}^{0.46}}})(t_2-t_A)$

上式中收到基水份M_ar作为未知的变量；磨煤机的出力m_m、磨煤机入口风量m_f、磨煤机进口风温度t₁、磨煤机出口风温度t₂、环境温度t_A、磨煤机消耗的功率W等作为待测的参数，磨煤机进口干燥剂的质量比热C₁、磨煤机出口干燥剂的质量比热C₂、冷空气的质量比热C_lk、煤的干燥无灰基质量比热C_rd、磨煤机的漏风系数K_lf、煤粉细度R₉₀、磨煤机的散热损失Q₅、磨煤机功率转化为热量的系数K_nm等作为常数。

3、按照权利要求1所述的电站锅炉入炉煤质实时监测方法，其特征是煤燃烧的化学方程是：

C_daf＝53.59CO₂(V_RO2，daf+V_N2，daf+V_O2，daf)+(1-CO₂)Γ_Cucr                  (2)

S_daf＝142.86SO₂(V_RO2，daf+V_N2，daf+V_O2，daf)                                  (3)

${\mathrm{SO}}_2+{\mathrm{CO}}_2=\frac{0.21-O_2}{1+\mathrm{\β}}---\left(4\right)$

煤元素含量间相关关系的经验方程是：

H_daf＝A₁C_daf+B₁                                                           (5)

O_daf＝A₂C_daf+B₂                                                           (6)

N_daf＝100-C_daf-H_daf-O_daf-S_daf                                              (7)

其中：

V_RO2，daf＝0.01866(C_daf+0.375S_daf)-0.01866Γ_Cucr

V_N2，daf＝0.008N_daf+(1-φ)αV_gk，daf

V_O2，daf＝φ(α-1)V_gk，daf

V_gk，daf＝0.0889(C_daf+0.375S_daf)+0.265H_daf-0.0333O_daf-0.0889Γ_Cucr

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\φ}(1-O_2)V_{\mathrm{gk},\mathrm{daf}}+V_{\mathrm{RO}2,\mathrm{daf}}{O}_2+0.008O_2{N}_{\mathrm{daf}}}{(\mathrm{\φ}-O_2)V_{\mathrm{gk},\mathrm{daf}}}$

${\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{Cucr}}=A_{\mathrm{ar}}\frac{100C_{\mathrm{ucr}}}{(100-M_{\mathrm{ar}}-A_{\mathrm{ar}})(100-C_{\mathrm{ucr}})}$

$\mathrm{\β}=2.35\frac{H_{\mathrm{daf}}-0.126O_{\mathrm{daf}}+0.038N_{\mathrm{daf}}}{C_{\mathrm{daf}}^{\′}+0.375S_{\mathrm{daf}}}$

C′_daf＝C_daf-Γ_Cucr

C_ucr＝a_fhC_fh+a_dzC_dz

式中各符号的含义如下：

A₁、A₂、B₁、B₂-系数，A₁＝-0.1675，A₂＝-0.4044，B₁＝18.8593，B₂＝40.5141；

φ-空气中氧气的容积份额；

a_fh、a_dz-飞灰和炉底渣的份额；

C_fh、C_dz-飞灰和炉底渣的含碳量，％；

CO₂、O₂、SO₂-排烟烟气中的气体容积份额；

C_daf、H_daf、O_daf、N_daf、S_daf-煤的干燥无灰基元素成分，％；

C′_daf-按照干燥无灰基成分计算的实际烧掉的碳含量，％；

V_CO2，daf、V_SO2，daf、V_N2，daf、V_O2，daf-以干燥无灰基成分计算的各种气体量，

                                             Nm³/kg；

V_RO2，daf-以干燥无灰基成分计算的三原子气体量，Nm³/kg；

V_gk，daf-考虑未燃烬损失，以干燥基成分计算的理论空气量，Nm³/kg；

α-排烟过量空气系数；

C_ucr-灰、渣中的平均未燃烬碳含量，％；

Γ_Cucr-未燃烬碳损失的修正量；

β-用干燥无灰基元素含量表示的燃料特性系数；

式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)组成的方程组中，C_daf、H_daf、O_daf、N_daf、S_daf、CO₂等六个变量作为未知数；排烟烟气中氧气含量O₂、二氧化硫的含量SO₂、飞灰含碳量C_fh作为测量参数；空气中氧的容积份额φ、飞灰份额α_fh、炉底渣份额α_dz、炉底渣含碳量C_dz以及系数A₁、A₂、B₁、B₂作为设定常数。

4、一种采用权利要求1所述的方法实现入炉煤质实时监测的装置，其特征是：

它包括一台网关计算机和与网关计算机相连的现场工作站计算机，还有一台与网关计算机、工作站计算机相连的服务器，网关计算机采集机组运行的实时数据：包括磨煤机的磨煤出力m_m、磨煤机入口风量m_f、磨煤机进口风温度t₁、磨煤机出口风温度t₂、环境温度t_A、磨煤机消耗的功率W、排烟烟气中氧气含量O₂、二氧化硫的含量SO₂、飞灰含碳量C_fh、进出锅炉的汽、水的压力、温度和流量，并输入现场工作站计算机，按照权利要求1所述的程序处理数据，得到入炉煤元素含量和收到基低位发热量的监测结果，并将机组运行实时数据和煤质监测结果存入服务器供用户查询和调用。

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