CN1322955A

CN1322955A - 基于烟气成分分析的锅炉效率在线监测方法

Info

Publication number: CN1322955A
Application number: CN 01118704
Authority: CN
Inventors: 杨昆民
Original assignee: YUNNAN PROV INST OF POWER TEST
Current assignee: YUNNAN PROV INST OF POWER TEST
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2001-11-21

Abstract

由本发明提出的锅炉效率在线监测方法为:经烟气取样器从锅炉烟道取烟气,送至烟气预处理器处理和烟气分析仪分析后,送烟气主要成分数据至分散控制DCS系统,与部分DCS数据,经实时程序处理计算出锅炉效率、各项热损失、过剩空气系数、有害气体排放值等锅炉指标参数,用于锅炉运行人员实时监视和调整运行方式,使锅炉达到最佳运行工况。

Description

基于烟气成分分析的锅炉效率在线监测方法

本发明属于一种锅炉运行效率实时监控方法，可广泛应用于燃煤电站锅炉和工业锅炉。

目前，我国电站锅炉的运行效率实时监控调整，远远脱节于机组的自动化水平。电站锅炉效率为试验单位定期进行测试，提供锅炉效率值。然而，该值的时效性很差，电厂运行人员无法根据效率测试值对当前锅炉运行状况进行相应调整，无法起到优化锅炉运行参数、提高机组效率、降低供电煤耗的作用。

国家标准规定：电站锅炉效率应采用反平衡法，即通过确定各项热量损失以确定锅炉效率。锅炉效率在线测量需要解决的关键问题为机械未完全燃烧热损失q4的确定，它需要对飞灰和炉渣的含碳量连续测量。目前国内的锅炉效率监测系统全是采用飞灰含碳量连续分析方法以确定q4。近年来，国内外开发出了多种类型的飞灰含碳量在线测量装置，有应用电阻法、电容法、微波吸收法等装置。此类装置在许多电厂中安装应用，运行效果表明，以上装置均存在工作可靠性无法保证、测量误差大、设备工作寿命短、维护工作量大、初投资高、时效性差、灰样代表性差、取样灰管易堵等缺点，并且在线无法校对。因此，国内尚未有一家电厂能够成功连续投用此类锅炉效率在线监测装置。并且主要的是此类装置所确定的q4因未包含炉渣的含碳量，所以是不精确的。目前，国内外对于炉渣含碳量的连续测量方面仍是空白。

锅炉效率在线监测需要解决的另一个问题是排烟热损失的测量，其主要内容为测量排烟处的烟气焓。现有的在线测量方法采用的多为按照苏-73标准进行烟气成份计算后，考虑锅炉漏风因素，从而确定烟气成份，与实际情况有较大误差。

针对现有技术存在的上述问题，本发明提出一种基于烟气成分分析的锅炉效率在线监测方法，该方法能够帮助锅炉运行人员对锅炉运行状况进行可靠准确的判断，调整运行方式，使锅炉在最佳的经济工况下运行。

本发明的目的通过以下技术措施达到：本方法是对进入锅炉的燃煤C元素的平衡进行跟踪分析，即对锅炉燃煤燃烧所产生的烟气进行完全成分分析，依据烟气成分分析数据，结合煤质数据，计算得出未燃尽碳量，无须对飞灰和炉渣的含碳量进行测量，确定包含飞灰、炉渣在内固体未完全燃烧热损失q4，同时依据烟气成分分析数据，准确得出锅炉实时排烟热损失值q2、化学不完全燃烧热损失值q3实现锅炉效率在线监测。

图1为本发明的原理方框图。图2为本发明的燃烧三角形示意图。

该方法是以烟气分析方法确定机械未完全燃烧热损失q4(包含飞灰、炉渣含碳量在内)，从而解决了锅炉效率在线监测的难题。

它由烟气取样器从锅炉烟道取样，送至烟气予处理器和烟气分析仪处理烟气主要成分数据后，送至分散控制DCS系统，与部分DCS数据经实时程序处理计算出锅炉效率、各项热损失、过剩空气系数、有害气体排放值等锅炉指标参数。

本方法设计思想为对进入锅炉的燃煤C元素的平衡进行跟踪分析。具体方法是对锅炉燃煤燃烧所产生的烟气进行完全成分分析，结合煤质数据，经程序处理计算得出来燃尽碳量，从而无须对飞灰和炉渣的含碳量进行测量，实时精确的得出机械未完全燃烧热损失值q4。通过对烟气成分的精确分析，还可保证准确得出锅炉的排烟热损失值q2、化学不完全燃烧热损失值q3。

其物理数学方法为：设燃料中的碳完全参与燃烧气化，即未燃尽碳

C_w=0，则有：

{RO}_{2} = \frac{21 - O_{2} - CO (0.605 + β)}{1 + β} = - \frac{1}{1 + β} O_{2} + \frac{21}{1 + β} - \frac{CO (0.605 + β)}{1 + β},

为燃

烧三角形所示虚线簇，见图2。

{CO}^{J} = (1 - \frac{O_{2}}{21} - \frac{{RO}_{2}}{{RO}_{2}^{\max}}) {CO}^{\max}

，必然CO^J-CO=CO_w＞0

CO^J表述为应该生成的值，CO表述为实际生成值，则CO_w为未燃尽碳对应值。

C_{W} = \frac{{CO}_{W}}{{CO}^{\max}} \cdot C^{Y}

RO₂ ^max：完全燃烧时最大RO₂值

RO₂：三原子气体份额

RO₂ ^J：计算RO₂值

O₂：氧气份额

CO：一氧化碳份额

O₂J：计算O₂值

CO^max：完全生成CO时最大值

由该方法开发的监测系统可在线监视，给运行人员合理操作创造了条件，有益于节能。同时还可以对有害气体的排放进行连续监测，有益于环保。该系统能够挂接在锅炉的DCS系统上，可最大程度上帮助锅炉运行人员对锅炉运行状况进行准确判断，及时调整运行方式，达到最佳的锅炉经济运行工况，最终可实现锅炉最优控制。

对于一台300MW机组，每天的燃煤量约为3000t/h，在使用本发明提供的锅炉效率在线监测方法后，能够有效保证锅炉效率提高0.2～0.5％。按照机组可用小时数5000小时，原煤价格100元/吨计算，每年因为节能带来的经济效益在300～800万元以上。

Claims

1、一种基于烟气成分分析的锅炉效率在线监测方法，其特征在于：本方法是对进入锅炉的燃煤C元素的平衡进行跟踪分析，即对锅炉燃煤燃烧所产生的烟气进行完全成分分析，依据烟气成分分析数据，结合煤质数据，计算得出未燃尽碳量，无须对飞灰和炉渣的含碳量进行测量，确定包含飞灰、炉渣在内固体未完全燃烧热损失q4，实现锅炉效率在线监测。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：依据烟气成分分析数据，准确得出锅炉实时排烟热损失值q2、化学不完全燃烧热损失值q3，实现锅炉效率在线监测。