CN1603833A - 大型煤粉炉优化控制系统 - Google Patents

大型煤粉炉优化控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN1603833A
CN1603833A CNA2004100258927A CN200410025892A CN1603833A CN 1603833 A CN1603833 A CN 1603833A CN A2004100258927 A CNA2004100258927 A CN A2004100258927A CN 200410025892 A CN200410025892 A CN 200410025892A CN 1603833 A CN1603833 A CN 1603833A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal
boiler
composition
formula
obtains
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004100258927A
Other languages
English (en)
Inventor
王玷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CNA2004100258927A priority Critical patent/CN1603833A/zh
Priority to PCT/CN2005/000243 priority patent/WO2005083447A1/zh
Priority to US10/590,929 priority patent/US20070184556A1/en
Priority to CN200580000275.4A priority patent/CN1771439B/zh
Publication of CN1603833A publication Critical patent/CN1603833A/zh
Priority to HK06100086.9A priority patent/HK1080144A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F22B33/18—Combinations of steam boilers with other apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/025—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electrical or electromechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2221/00—Pretreatment or prehandling
    • F23N2221/10—Analysing fuel properties, e.g. density, calorific
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/42—Function generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/21—Hydrocarbon
    • Y10T436/218—Total hydrocarbon, flammability, combustibility [e.g., air-fuel mixture, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

本发明涉及一种大型煤粉炉优化控制系统，主要用于大型电站的大型煤粉燃烧锅炉通过计算机进行在线煤质和效率分析及优化控制技术领域。本实用新型包括计算机硬件和软件、原始数据采集系统、优化结果或控制指导或指令数据输出系统。本发明不仅从理论到实际从根本上完整回答和解决了锅炉在燃煤煤质和锅炉效率损失的实时在线测算分析的方案，实现了用完整严谨的数学模型得到锅炉煤质和锅炉效率损失唯一解的工程解决方案，而且提出的方案可以在各种不同的已知条件下实时在线对锅炉在燃煤煤质化验和效率及损失计算。由于本发明得到的数据具有实时性、代表性和真实性，实现了大型煤粉炉优化控制系统技术的实质性突破。

Description

大型煤粉炉优化控制系统
技术领域
本发明涉及一种大型煤粉炉优化控制系统，主要用于大型电站的大型煤粉燃烧锅炉通过计算机进行在线煤质和效率分析及优化控制技术领域。
背景技术
大型电站的大型煤粉燃烧锅炉的优化控制技术是一个世界范围的难题。在我国，大型电站的大型煤粉燃烧锅炉数量多，总装机量大，单机容量逐渐接近国际先进水平。同时由于煤炭资源丰富，煤矿众多，煤炭市场不稳定，与发达国家相比电厂用煤的煤种不稳定、煤的特性变化较大，更加需要具有实用价值的锅炉燃烧优化控制技术。因此大型电站的大型煤粉燃烧锅炉的优化控制技术在我国具有重要的技术、经济、安全和环保价值。锅炉燃烧优化控制技术的根本目的，是针对煤种不稳定、煤的特性变化较大的条件，实现煤质的在线分析和锅炉的各项损失在线分析，并根据煤质的在线分析结果和锅炉的各项损失在线分析的结果，在兼顾安全性、可靠性、环保性的同时，在保证锅炉负荷的前提下，通过调整锅炉的风和煤的炉膛分布即燃烧组织实现锅炉燃烧的最大效率，或实现安全性、可靠性、环保性、经济性的综合最优化。因此，实现煤质的在线分析和锅炉的各项损失在线分析，是大型电站的大型煤粉燃烧锅炉的优化控制技术的主要内容。现有技术方案主要是原煤的采制化：对原煤进行采样，制样，实验室化验，并通过工业分析结果指导燃烧调整，通过元素分析结果计算锅炉效率。为此通常大型电厂输煤系统加装了采样机。但原煤采制化的结果通常由于滞后于锅炉燃烧或无法与燃烧对应而没有太大的代表性或应用价值。
专利99112866.4提出了一种通过计算机软件在线对锅炉效率分析的求解方法，试图通过特异的推导过程找到锅炉效率的计算方法，但是其计算的机械不完全燃烧损失结果与实际规律偏离。
专利02110116提出了一种通过计算机软件在线对锅炉燃烧中的煤的元素分析及效率分析的联合求解方法，通过经验公式确定了煤的元素C和元素H、元素O的单值性含量关系，测量给煤量、SO2、O2和飞灰含碳量，通过制粉系统热平衡求得M，从而通过与锅炉效率联合求解得到煤的灰份值。
根据申请人的理论研究，锅炉燃烧平衡方程组由十个基本关系构成，其求解也需要十个条件。可以建立多种形式的条件和方程组，相对映的技术解决方案不同，但都可以实现求解。
锅炉过程能量守衡关系：
关系①：煤的总发热量应等于锅炉的吸热量与各项损失之和相等。
关系②：制粉系统的热平衡。
锅炉燃烧物质守衡关系：
关系③：元素C的量等于烟气中的CO2、CO成份与灰渣中的未燃尽碳所含元素C的量相等。
关系④：元素C部分生成灰渣中的未燃尽碳。
关系⑤：元素C部分不完全燃烧生成CO。
关系⑥：元素S的量等于烟气中的SO2成份所含元素S的量。
关系⑦：烟气中的水蒸气质量等于H燃烧生成的水、(空气中的水)与煤中的M之和。
关系⑧：空气氧气量与煤中的元素O生成的氧气量之和应等于SO2、CO2、CO氧化消耗的氧气量、元素H燃烧的氧气在(干烟气中消失)与烟气中剩余的氧气之和。
关系⑨：空气氮气量与煤中的元素N生成的氮气量之和应等于烟气中氮气量。
关系⑩：锅炉的灰渣量等于煤中的A。
上述十个关系是锅炉燃烧过程燃烧的平衡关系的完整、客观的描述。
在考虑烟气中的CO成份、灰渣中的未燃尽碳、元素氮含量的前提下，除了用以计算锅炉吸热量、效率、制粉系统热平衡所需的常规热力数据、给煤量、SO2、O2和飞灰含碳量之外，还需要至少四个条件，这些条件可以通过煤的元素经验公式、锅炉输入总风量或排烟的除了SO2、O2和飞灰含碳量之外的其它测量得到。专利02110116忽略了CO，可以省去一个条件。采用了两个煤元素含量间的经验公式，又得到了两个条件。还缺少一个条件。根据申请文件，专利02110116方案并没有忽略元素N(尽管煤的元素N含量对燃烧影响不大，但因为关系到环保，应该被测量)，故该方案实测数据不足。在忽略CO的条件下，仅测量SO2、O2和飞灰含碳量，所述的方程组存在多个解，因此所述的求解过程得到的一种解不能保证有效。专利02110116测量煤的低位发热量误差在2％以内，则其测量锅炉效率的误差也在2％以内，因为锅炉效率本身通常的变化范围在2％以内，因此专利02110116测量结果的精度不能解决实际问题，也没有反映实际情况。
现有技术存在的问题的根本原因，在于理论上没有完全解决锅炉燃烧平衡方程组的完整构成和求解的条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型煤粉炉优化控制系统，实现一种在理论的突破的基础上系统化、完整化、精确模型、最大程度上与实际相吻合的、有效的煤质元素分析结果，同时有效的测算出锅炉各项损失和效率，推算出包括挥发份在内的煤的工业分析结果，从而可以根据挥发份、排烟损失、不完全燃烧损失等数据，直接指导锅炉燃烧调整。
本发明是这样实现的：
一种大型煤粉炉优化控制系统，包括计算机硬件和软件、原始数据采集系统、优化结果或控制指导或指令数据输出系统，优化结果或控制指导或指令数据输出系统具有控制指令或仅提供控制需要的参考信息，该系统与或不与完成基本运行控制任务的常规的独立仪表系统或计算机系统通过标准热工信号或数据通信共享锅炉及制粉系统的常规数据和控制系统，计算机软件通过实测的有关数据计算出煤成份的分析数据和/或锅炉效率和/或锅炉各项损失，计算机软件的计算方法通过包括以下十个条件的方程组对锅炉燃烧平衡进行解析计算：
条件①：元素的总发热量应等于锅炉的吸热量与各项损失之和相等。
条件②：制粉系统的热平衡。
条件③：煤的总输入量与元素与水、灰的和相等。
条件④～⑩：在下列十三项中选七项：
元素(例如H、N)之间成份的回归方程或经验公式。
元素(例如C、O)之间成份的回归方程或经验公式。
元素(例如C、H)之间成份的回归方程或经验公式。
实测锅炉烟气的SO2得到的有煤的成份表示的相对映表达式。
实测锅炉烟气的O2得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉烟气的CO得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉烟气的CO2得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉烟气的N2得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉烟气的H2O得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉的飞灰含碳量得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉的飞灰量或煤的灰份得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉的烟气量得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测或推测锅炉的总风量(包括测算漏风)得到的有煤的成份表示的相应表达式。
一种大型煤粉炉优化控制系统，由计算机硬件和软件、原始数据采集系统、优化结果或控制指导或指令数据输出系统，优化结果或控制指导或指令数据输出系统具有控制指令或仅提供控制需要的参考信息，该系统与或不与完成基本运行控制任务的常规的独立仪表系统或计算机系统通过标准热工信号或数据通信共享锅炉及制粉系统的常规数据和控制系统，计算机软件通过实测的有关数据计算出煤成份的分析数据和/或锅炉效率和/或锅炉各项损失，原始数据采集系统包括以下十种实测数据中的四种数据的通道：
锅炉烟气的SO2
锅炉烟气CO2
烟气的N2
烟气的H2O
锅炉的飞灰量或煤的灰份
锅炉的烟气量
锅炉的总风量(包括测算漏风)
飞灰含碳量
锅炉烟气的O2
锅炉烟气的CO。
可以将烟气CO、飞灰含碳量、元素N分别设为常数。
计算机软件根据煤的元素分析结果和门捷列夫经验公式或其他经验公式求出煤的低位发热量。
计算机软件根据上述分析结果计算出锅炉的各项损失或效率。
计算机软件根据煤的元素构成、挥发份或固定碳与C元素成份的回归方程或经验公式求出煤的挥发份和/或固定碳、水份、灰份工业分析结果。
元素C、O之间成份的回归方程为Oar＝A1Car+B1，适用于烟煤和褐煤，其中对于烟煤A1＝-0.9，B1＝85.0，相关系数γ＝-0.98；对于褐煤A1＝-0.84，B1＝80.38，相关系数γ＝-0.95。
所述的元素H、N之间成份的回归方程为Nar＝A2Har+B2，其中A2＝0.3，B2＝0。
元素C、H之间成份的回归方程为Har＝A3Car+B3，适用于无烟煤和烟煤，其中对于无烟煤A3＝-0.448，B3＝44.73，相关系数γ＝-0.83；对于烟煤A3＝-0.24，B3＝26.1，相关系数γ＝-0.72。
挥发份V与元素C成份的回归方程为Var＝A4Car+B4，其中对于烟煤A4＝-2.52，B4＝247.8，相关系数γ＝-0.86；对于无烟煤A4＝-1.087，B4＝107.5，相关系数γ＝-0.86；对于褐煤A4＝-1.14，B4＝129.9，相关系数γ＝-0.74。
本发明的优点和产生的积极效果：
本发明不仅从理论到实际从根本上完整回答和解决了锅炉在燃煤煤质和锅炉效率损失的实时在线测算分析的方案，实现了用完整严谨的数学模型得到锅炉煤质和锅炉效率损失唯一解的工程解决方案，而且提出的方案可以在各种不同的已知条件下[不同的已知条件的完整组合结果达到1716(13！/(7！×6！))种之多]实时在线对锅炉在燃煤煤质化验和效率及损失计算。因此本发明提出的是基于同一理论的多种实际方案，实际应用中对于不同的对象条件，具体方案灵活性很大。而且对于不同的方法可以同时应用，结果可以进行对比分析或相互校验、甄别正误、或对结果进行平均。对于实际工程应用和理论研究，本发明均开创了一种重要的、通用的行业标准分析和研究方法。因此本发明可以建立完整严谨的锅炉联立方程组，可以考虑了CO、元素N、机械未燃烧碳等对成份平衡、能量平衡的影响，形成了锅炉燃烧精确的数学模型，从而得到了更好的煤的元素分析结果。由于锅炉效率计算是以煤的元素分析结果为依据的，所以本发明对锅炉的各项损失和效率的计算更接近实际。由于元素C含量的结果是较接近真实的，根据经验公式得到的挥发份值具有实际应用价值。根据本发明得到的挥发份、排烟损失、不完全燃烧损失，可以直接指导锅炉燃烧调整。根据本发明得到的锅炉效率计算结果，可以用于锅炉运行质量的评价。由于本发明得到的数据具有实时性、代表性和真实性，实现了大型煤粉炉优化控制系统技术的实质性突破，使该系统具备比现有技术更好的实用性。
同时本发明涵盖了任何假设条件下的简化、近似解决方案。例如忽略烟气中的CO成份或灰渣中的未燃尽碳，仅需要假设该项测量数据为零或常数。排烟损失简化计算，假设各种气体的比热值为常数即可。不计空气水分，仅需设空气水分为零。
具体实施方式
本发明的实施例一：
根据本发明的方案本实施例所采用的十个条件为：
①元素的总发热量应等于锅炉的吸热量与各项损失之和相等。见(12)式。
②制粉系统的热平衡。计算出Mar。
③煤的总输入量与元素与水、灰的和相等。见(2)式。
④实测锅炉烟气的SO2，得到的有煤中的S成份与烟气中的SO2成份相对映表达式。见(5)式。
⑤元素(例如H、N)之间成份的回归方程或经验公式。见(4)式。
⑥元素(例如C、O)之间成份的回归方程或经验公式。见(3)式。
⑦实测锅炉烟气的O2得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(6)、(7)、(8)、(9)式。
⑧实测锅炉烟气的CO2得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(10)、(11)式。
⑨实测锅炉烟气的CO得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(7)(10)式。
⑩实测锅炉飞灰含碳量测量得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(8)式。
大量的煤质化验结果证明烟煤的元素C和元素O之间、元素N和元素H之间的含量数值关系相当稳定，元素C和元素H的含量之间的关系相对不稳定，煤的热值主要来自元素C和元素H，干燥无灰基发热量的变化主要来自元素C和元素H之间的比值，这是造成同一煤种也是造成不同煤种煤质变化的主要因素。
烟气测量得到的O2，SO2，CO2，CO，给煤系统测量得到的总煤量B，飞灰含碳量测量得到的Cfh，
根据飞灰份额αfh炉渣含碳量Clz的统计规律或平均值，计算出未燃烧碳
Cub＝Aar[(1-αfh)Clz/(1-Clz)+Cfh/(1-Cfh)]             (1)
主蒸汽流量D、主蒸汽温度t、，再热蒸汽流量D、再热入口蒸汽温度t’、再热出口蒸汽温度t”等常规热力数据，计算出锅炉吸热量BQ1。
根据
煤的元素成份表达式
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar＝100-Mar                 (2)
煤的元素含量之间的经验公式，对于烟煤
Oar＝A1Car+B1                                       (3)
A1＝-0.9，B1＝85.0。
Nar＝A2Har+B2
A2＝0.3，B2＝0。                                      (4)
用S元素含量计算干烟气量的表达式
Vgy＝100×0.007Sar/SO2                               (5)
干烟气量与空气过量系数的关系
Vgy＝(Vgy 0+(α-1)Vgk 0)                                (6)
其中
α为空气过量系数(总空气量与以实际燃尽碳计算的干空气量之比)
α＝21/(21-79(O2-0.5CO)/(100-(CO2+SO2+CO+O2)))            (7)
Vgk 0为考虑机械未燃尽碳，以应用基元素成分计算的理论燃烧所需的干空气量。
Vak 0＝0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar-0.0889Cub          (8)
Vgy 0为考虑机械未燃尽碳，以应用基元素成分计算的理论燃烧产生的干烟气量。
Vgy 0＝0.08889Car+0.03331Sar+0.2094Har+0.008Nar-0.0263Oar-0.08889Cub                                                    (9)
烟气成份与燃料特性系数的关系
CO2+SO2+O2＝21-β(CO2+SO2)-(0.605+β)CO                   (10)
燃料特性系数
β＝2.35(Har-0.126Oar+0.038Nar)/(Car-Cub+0.375Sar)               (11)
煤的低位发热量与元素含量之间的经验公式
Qar，net＝339Car+1028Har-109(Oar-Sar)-25Mar                      (12)
烟气水份
VH20＝0.0124Mar+0.1118Har+0.0161αVgk 0                             (13)
各种烟气体积
VRO2＝Vgy(CO2+SO2)                                               (14)
VCO＝VgyCO                                                           (15)
VO2＝VgyO2                                                          (16)
VN2＝Vgy(100-(CO2+SO2+CO+O2))                               (17)
锅炉效率和各项损失的表达式
锅炉效率
η＝Q1/Qar，net                                                       (18)
排烟损失
q2＝[(VRO2CCO2+VCOCCO+VN2CN2+VO2CO2+VH20CH20)θpy
      -αVgk 0(Cgk+0.0161CH20)t0]/Qar，net                          (19)
化学不完全燃烧损失
q3＝126.4VCOCO/Qar，net                                (20)
机械不完全燃烧损失
q4＝328.66Cub/Qar，net                                 (21)
散热损失
q5＝qeDe/D                                           (22)
灰渣物理热损失
q6＝Aar[Cfhθpyαfh+554(1-αfh)]/100Qar，net       (23)
锅炉热平衡方程
η+q2+q3+q4+q5+q6＝1                              (24)
以上24方程式，共有24变量(为Car、Har、Oar、Nar、Sar、Vgk 0、Vgy 0，、Vgy、α、β、Cub、Aar、VRO2、VN2、VO2、VCO、VH20、Qar，net、η、q2、q3、q4、q5、q6)，构成了锅炉燃烧联立方程组。锅炉燃烧联立方程组求解方法如下：
以实际经常使用的煤种的Aar值作为变量Aar的初始值，根据(1)式求出Cub的初始值(Cub)0。
设δ＝0.1，ξ＝-1，μ＝-0.5。
以下为多次逐渐逼近迭代求解过程，设∑q＝η+q2+q3+q4+q5+q6，设迭代次数为i：
第一步：将(Aar)i数据代入(1)式求出(Cub)i。
第二步：将(Cub)i数据代入(8)、(9)式。
第三步：将(5)式、(7)式、(8)式、(9)式代入(6)式，根据(10)式求出β，将β代入(11)式，此式与(2)式、(3)式、(4)式、(6)式构成Car、Har、Oar、Nar、Sar的五元线性一次方程组，直接求解得(Car)i、(Har)i、(Oar)i、(Nar)i、(Sar)i。
第四步：将(Car)i、(Har)i、(Oar)i、(Nar)i、(Sar)i数据代入(6)式～(9)式、(12)式～(23)式，得(Qar，net)i、(q1)i、(q2)i、(q3)i、(q4)i、(q5)i、(q6)i。
第五步：求∑q-1，
若|∑q-1|i≤0.001％，则求解完成，至第九步。
第六步：若(∑q-1)i(∑q-1)i+1＞0，
|∑q-1|i-|∑q-1|i+1＜0，设ξ＝1。
第七步：若(∑q-1)i(∑q-1)i+1＜0，δ＝μδ。
第八步：设(Aar)i+1＝(Aar)i+ξδ，返回第一步。
第九步：逐渐逼近迭代求解过程结束。
挥发份计算：
Var＝A4Car+B4，对于烟煤A4＝-2.52，B4＝247.8。
固定碳计算：
Car，GD＝100-Var+Aar+Mar。
本发明的实施例二：
根据本发明的方案本实施例所采用的十个条件为：
①元素的总发热量应等于锅炉的吸热量与各项损失之和相等。见(12)式。
②制粉系统的热平衡。计算出Mar。
③煤的总输入量与元素与水、灰的和相等。见(2)式。
④实测锅炉烟气的SO2，得到的有煤中的S成份与烟气中的SO2成份相对映表达式。见(5)式。
⑤元素(例如H、N)之间成份的回归方程或经验公式。见(4)式。
⑥元素(例如C、H)之间成份的回归方程或经验公式。见下式。
Har＝A3Car+B3，对于无烟煤A3＝-0.448，B3＝44.73。
⑦实测锅炉烟气的O2得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(6)、(7)、(8)、(9)式。
⑧实测锅炉烟气的CO2得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(10)、(11)式。
⑨实测锅炉烟气的CO得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(7)(10)式。
⑩实测锅炉飞灰含碳量测量得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(8)式。
挥发份计算：
Var＝A4Car+B4，对于对于无烟煤A4＝-1.087，B4＝107.5。
固定碳计算：
Car，GD＝100-Var+Aar+Mar。
求解过程参见例一。
本发明的实施例三：
根据本发明的方案本实施例所采用的十个条件为：
①元素的总发热量应等于锅炉的吸热量与各项损失之和相等。见(12)式。
②制粉系统的热平衡。计算出Mar。
③煤的总输入量与元素与水、灰的和相等。见(2)式。
④实测锅炉烟气的SO2，得到的有煤中的S成份与烟气中的SO2成份相对映表达式。见(5)式。
⑤元素(例如H、N)之间成份的回归方程或经验公式。见(4)式。
⑥元素(例如C、O)之间成份的回归方程或经验公式。见(3)式。
⑦实测锅炉烟气的O2得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(6)、(7)、(8)、(9)式。
⑧实测锅炉的飞灰量或煤的灰份得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(2)式。
⑨实测锅炉烟气的CO得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(7)(10)式。
⑩实测锅炉飞灰含碳量测量得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(8)式。
求解过程参见例一。
挥发份计算：
Var＝A4Car+B4，对于烟煤A4＝-2.52，B4＝247.8。
固定碳计算：
Car，GD＝100-Var+Aar+Mar。
求解过程参见例一。
本发明的实施例四：
根据本发明的方案本实施例所采用的十个条件为：
①元素的总发热量应等于锅炉的吸热量与各项损失之和相等。见(12)式。
②制粉系统的热平衡。计算出Mar。
③煤的总输入量与元素与水、灰的和相等。见(2)式。
④实测锅炉烟气的SO2，得到的有煤中的S成份与烟气中的SO2成份相对映表达式。见(5)式。
⑤元素(例如H、N)之间成份的回归方程或经验公式。见(4)式。
⑥元素(例如C、O)之间成份的回归方程或经验公式。见(3)式。
⑦实测锅炉烟气的O2得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(6)、(7)、(8)、(9)式。
⑧元素(例如C、H)之间成份的回归方程或经验公式。见下式。
Har＝A3Car+B3，对于烟煤A3＝-0.24，B3＝26.1。
⑨实测锅炉烟气的CO得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(7)(10)式。
⑩实测锅炉飞灰含碳量测量得到的有煤的成份表示的相应表达式。见(8)式。
求解过程参见例一。
挥发份计算：
Var＝A4Car+B4，对于烟煤A4＝-2.52，B4＝247.8。
固定碳计算：
Car，GD＝100-Var+Aar+Mar。

Claims (10)

1、一种大型煤粉炉优化控制系统，包括计算机硬件和软件、原始数据采集系统、优化结果或控制指导或指令数据输出系统，优化结果或控制指导或指令数据输出系统具有控制指令或仅提供控制需要的参考信息，该系统与或不与完成基本运行控制任务的常规的独立仪表系统或计算机系统通过标准热工信号或数据通信共享锅炉及制粉系统的常规数据和控制系统，计算机软件通过实测的有关数据计算出煤成份的分析数据和/或锅炉效率和/或锅炉各项损失，其特征在于计算机软件的计算方法通过包括以下十个条件的方程组对锅炉燃烧平衡进行解析计算：
条件①：元素的总发热量应等于锅炉的吸热量与各项损失之和相等。
条件②：制粉系统的热平衡。
条件③：煤的总输入量与元素与水、灰的和相等。
条件④～⑩：在下列十三项中选七项：
元素(例如H、N)之间成份的回归方程或经验公式。
元素(例如C、O)之间成份的回归方程或经验公式。
元素(例如C、H)之间成份的回归方程或经验公式。
实测锅炉烟气的SO2得到的有煤的成份表示的相对映表达式。
实测锅炉烟气的O2得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉烟气的CO得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉烟气的CO2得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉烟气的N2得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉烟气的H2O得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉的飞灰含碳量得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉的飞灰量或煤的灰份得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测锅炉的烟气量得到的有煤的成份表示的相应表达式。
实测或推测锅炉的总风量(包括测算漏风)得到的有煤的成份表示的相应表达式。
2、一种大型煤粉炉优化控制系统，由计算机硬件和软件、原始数据采集系统、优化结果或控制指导或指令数据输出系统，优化结果或控制指导或指令数据输出系统具有控制指令或仅提供控制需要的参考信息，该系统与或不与完成基本运行控制任务的常规的独立仪表系统或计算机系统通过标准热工信号或数据通信共享锅炉及制粉系统的常规数据和控制系统，计算机软件通过实测的有关数据计算出煤成份的分析数据和/或锅炉效率和/或锅炉各项损失，其特征在于原始数据采集系统包括以下十种实测数据中的四种数据的通道：
锅炉烟气的SO2
锅炉烟气CO2
烟气的N2
烟气的H2O
锅炉的飞灰量或煤的灰份
锅炉的烟气量
锅炉的总风量(包括测算漏风)
飞灰含碳量
锅炉烟气的O2
锅炉烟气的CO。
3、如权项1所述的一种大型煤粉炉优化控制系统，其特征还在于可以将烟气CO、飞灰含碳量、元素N分别设为常数。
4、如权项1所述的一种大型煤粉炉优化控制系统，其特征还在于计算机软件根据煤的元素分析结果和门捷列夫经验公式或其他经验公式求出煤的低位发热量。
5、如权项1所述的一种大型煤粉炉优化控制系统，其特征还在于计算机软件根据上述分析结果计算出锅炉的各项损失或效率。
6、如权项1所述的一种大型煤粉炉优化控制系统，其特征还在于计算机软件根据煤的元素构成、挥发份或固定碳与C元素成份的回归方程或经验公式求出煤的挥发份和/或固定碳、水份、灰份工业分析结果。
7、如权项1所述的一种大型煤粉炉优化控制系统，其特征还在于元素C、O之间成份的回归方程为Oar＝A1Car+B1，适用于烟煤和褐煤，其中对于烟煤A1＝-0.9，B1＝85.0，相关系数γ＝-0.98；对于褐煤A1＝-0.84，B1＝80.38，相关系数γ＝-0.95。
8、如权项1所述的一种大型煤粉炉优化控制系统，其特征还在于所述的元素H、N之间成份的回归方程为Nar＝A2Har+B2，其中A2＝0.3，B2＝0。
9、如权项1所述的一种大型煤粉炉优化控制系统，其特征还在于元素C、H之间成份的回归方程为Har＝A3Car+B3，适用于无烟煤和烟煤，其中对于无烟煤A3＝-0.448，B3＝44.73，相关系数γ＝-0.83；对于烟煤A3＝-0.24，B3＝26.1，相关系数γ＝-0.72。
10、如权项1所述的一种大型煤粉炉优化控制系统，其特征还在于挥发份V与元素C成份的回归方程为Var＝A4Car+B4，其中对于烟煤A4＝-2.52，B4＝247.8，相关系数γ＝-0.86；对于无烟煤A4＝-1.087，B4＝107.5，相关系数γ＝-0.86；对于褐煤A4＝-1.14，B4＝129.9，相关系数γ＝-0.74。
CNA2004100258927A 2004-02-27 2004-02-27 大型煤粉炉优化控制系统 Pending CN1603833A (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2004100258927A CN1603833A (zh) 2004-02-27 2004-02-27 大型煤粉炉优化控制系统
PCT/CN2005/000243 WO2005083447A1 (fr) 2004-02-27 2005-02-28 Procede et dispositif de controle en ligne pour un appareil de conversion de combustible fossile
US10/590,929 US20070184556A1 (en) 2004-02-27 2005-02-28 On-line monitoring method and device for a fossil fuel converter apparatus
CN200580000275.4A CN1771439B (zh) 2004-02-27 2005-02-28 化石燃料换能设备的在线监测方法
HK06100086.9A HK1080144A1 (zh) 2004-02-27 2006-01-04 化石燃料換能設備的在線監測方法和裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2004100258927A CN1603833A (zh) 2004-02-27 2004-02-27 大型煤粉炉优化控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1603833A true CN1603833A (zh) 2005-04-06

Family

ID=34663859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004100258927A Pending CN1603833A (zh) 2004-02-27 2004-02-27 大型煤粉炉优化控制系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070184556A1 (zh)
CN (1) CN1603833A (zh)
HK (1) HK1080144A1 (zh)
WO (1) WO2005083447A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101799170A (zh) * 2010-03-18 2010-08-11 华北电力大学 燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法
CN101833283A (zh) * 2010-04-21 2010-09-15 武汉钢铁集团江南燃气热力有限责任公司 一种焦化物料平衡方法
CN101943397A (zh) * 2010-09-29 2011-01-12 神华集团有限责任公司 煤粉锅炉系统的控制系统
CN102012968A (zh) * 2010-11-24 2011-04-13 东北电力大学 煤粉锅炉热效率和煤质数据实时监测方法
CN102734782A (zh) * 2011-04-12 2012-10-17 东南大学 一种燃煤锅炉能效监测方法
CN106323657A (zh) * 2016-08-19 2017-01-11 沈阳环境科学研究院 一种基于化学平衡的燃煤锅炉能效在线监测方法
CN110346409A (zh) * 2019-08-01 2019-10-18 太原市海通自动化技术有限公司 一种利用高温等离子体进行煤发热量分析的方法及装置

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8626450B2 (en) * 2009-06-04 2014-01-07 Alstom Technology Ltd Method for determination of carbon dioxide emissions from combustion sources used to heat a working fluid
EP2336637A1 (en) * 2009-12-14 2011-06-22 ABB Research Ltd. System and associated method for monitoring and controlling a power plant
US9310347B2 (en) 2010-11-16 2016-04-12 General Electric Company Methods and systems for analyzing combustion system operation
US20120158337A1 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 Anil Singh Method and Integrated System for Improving Data and Service Quality with Respect to Measurement and Analysis of Reservoir Fluid Samples
JP5967649B2 (ja) * 2012-09-20 2016-08-10 三菱重工業株式会社 乾留炭の製造方法、高炉の操業方法、およびボイラの運転方法
CN104794263A (zh) * 2015-03-31 2015-07-22 济南大学 基于ls_svm软测量的水泥回转窑烧成带温度的混杂建模方法
CN107340137B (zh) * 2017-07-25 2023-10-10 杭州华电半山发电有限公司 一种重型燃气轮机透平效率在线监测系统装置及其方法
KR102096558B1 (ko) * 2018-11-26 2020-04-02 두산중공업 주식회사 연소 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법
CN109827879B (zh) * 2019-03-07 2022-07-05 北京华电天仁电力控制技术有限公司 一种基于机器学习的风粉在线测量方法
CN110133007B (zh) * 2019-04-17 2020-01-14 中国建材检验认证集团股份有限公司 煤耗在线计量系统
CN110223735B (zh) * 2019-06-20 2021-05-04 华北电力大学 燃料特性变化下循环流化床锅炉效率偏差分析方法
CN110231844B (zh) * 2019-07-17 2024-07-09 中冶赛迪技术研究中心有限公司 控制多种煤气混合热值、压力及含硫量的方法及系统
CN110689188A (zh) * 2019-09-24 2020-01-14 若普自动化技术（北京）有限公司 燃煤智能优化的方法和装置
CN111028896A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 华电淄博热电有限公司 一种根据指标相关性自主建立回归方程的煤质化验研究方法
CN111274526B (zh) * 2020-01-19 2023-05-02 西安热工研究院有限公司 一种单一煤种煤粉气流着火温度的计算方法
CN111505236B (zh) * 2020-03-30 2022-05-24 东南大学 一种基于煤质工业分析实时获取元素分析的煤质监测方法
CN111881405B (zh) * 2020-07-27 2023-11-21 西安热工研究院有限公司 一种燃煤锅炉飞灰可燃物含量的实时计算方法
CN112784474B (zh) * 2020-12-17 2023-12-01 上海全应科技有限公司 一种基于单位煤粉耗氧量的锅炉燃煤相对热值计算方法
CN112711232B (zh) * 2020-12-23 2022-08-09 天津水泥工业设计研究院有限公司 基于前置式so2预测的脱硫剂使用量控制的方法及系统
CN112580890B (zh) * 2020-12-28 2024-06-11 湖南大唐先一科技有限公司 用于发电的锅炉混煤掺烧的发电可变成本预测方法及系统
CN113076623B (zh) * 2021-03-02 2022-12-09 西安交通大学 一种火电机组燃煤发热量的动态估计方法及系统
CN113587136B (zh) * 2021-07-29 2024-05-17 王玉龙 燃煤火电厂入炉煤热值在线实时检测方法、系统及装置
CN113985003B (zh) * 2021-11-01 2023-12-22 西安热工研究院有限公司 一种基于汞浓度测量计算飞灰和大渣比例的方法
CN114266133A (zh) * 2021-11-22 2022-04-01 上海异工同智信息科技有限公司 原料煤性质的在线监测方法及装置
CN114236036A (zh) * 2021-11-25 2022-03-25 北京首钢股份有限公司 一种工业煤气中硫含量的检测系统及方法
CN115114766B (zh) * 2022-05-13 2024-09-13 中国联合工程有限公司 一种基于污泥协同焚烧的炉膛自持燃烧判定的计算方法
CN115688567A (zh) * 2022-10-20 2023-02-03 中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院 一种火电厂磨煤机煤种实时在线检测方法及系统
CN116779055B (zh) * 2023-06-26 2024-03-15 中国矿业大学(北京) 一种基于图模型的煤成分数据分析方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2753839B2 (ja) * 1988-10-13 1998-05-20 株式会社日立製作所 燃焼状態の監視方法および制御方法
US4969408A (en) * 1989-11-22 1990-11-13 Westinghouse Electric Corp. System for optimizing total air flow in coal-fired boilers
US5367470A (en) * 1989-12-14 1994-11-22 Exergetics Systems, Inc. Method for fuel flow determination and improving thermal efficiency in a fossil-fired power plant
US5790420A (en) * 1989-12-14 1998-08-04 Lang; Fred D. Methods and systems for improving thermal efficiency, determining effluent flows and for determining fuel mass flow rates of a fossil fuel fired system
DE19611110A1 (de) * 1996-03-21 1997-10-23 Poetters Zita Verfahren zur Optimierung von Verbrennungsprozessen
US6584429B1 (en) * 1999-08-06 2003-06-24 Exergetic Systems Llc Input/loss method for determining boiler efficiency of a fossil-fired system
US6691054B1 (en) * 1998-03-24 2004-02-10 Exergetic Systems Llc F factor method for determining heat rate and emission rates of a fossil-fired system
US6745152B1 (en) * 1998-03-24 2004-06-01 Exergetic Systems Llc Method for detecting heat exchanger tube failures when using input/loss performance monitoring of a power plant
US6799146B1 (en) * 1998-03-24 2004-09-28 Exergetic Systems Llc Method for remote on-line advisory diagnostics and dynamic heat rate when used for input/loss performance monitoring of a power plant
US6560563B1 (en) * 1998-03-24 2003-05-06 Exergetic Systems Llc L factor method for determining heat rate of a fossil fired system based on effluent flow
US6651035B1 (en) * 1998-03-24 2003-11-18 Exergetic Systems Llc Method for detecting heat exchanger tube failures and their location when using input/loss performance monitoring of a power plant
US6714877B1 (en) * 1998-03-24 2004-03-30 Exergetic Systems Llc Method for correcting combustion effluent data when used for input-loss performance monitoring of a power plant
DE69923357T2 (de) * 1998-03-24 2006-04-06 Exergetic Systems, LLC, San Rafael Zufuhr/Verlust-Verfahren zum Bestimmen von Brennstofffluss, chemischer Zusammensetzung, Heizwert und Leistung eines mit fossilen Brennstoffen betriebenen thermischen Systems
CN1164950C (zh) * 2002-03-15 2004-09-01 山东中实股份有限公司 电站锅炉入炉煤质实时监测方法及装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101799170A (zh) * 2010-03-18 2010-08-11 华北电力大学 燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法
CN101833283A (zh) * 2010-04-21 2010-09-15 武汉钢铁集团江南燃气热力有限责任公司 一种焦化物料平衡方法
CN101833283B (zh) * 2010-04-21 2012-09-26 武汉钢铁集团江南燃气热力有限责任公司 一种焦化物料平衡方法
CN101943397A (zh) * 2010-09-29 2011-01-12 神华集团有限责任公司 煤粉锅炉系统的控制系统
CN101943397B (zh) * 2010-09-29 2012-08-22 神华集团有限责任公司 煤粉锅炉系统的控制系统
CN102012968A (zh) * 2010-11-24 2011-04-13 东北电力大学 煤粉锅炉热效率和煤质数据实时监测方法
CN102012968B (zh) * 2010-11-24 2013-01-23 东北电力大学 煤粉锅炉热效率和煤质数据实时监测方法
CN102734782A (zh) * 2011-04-12 2012-10-17 东南大学 一种燃煤锅炉能效监测方法
CN102734782B (zh) * 2011-04-12 2014-07-02 东南大学 一种燃煤锅炉能效监测方法
CN106323657A (zh) * 2016-08-19 2017-01-11 沈阳环境科学研究院 一种基于化学平衡的燃煤锅炉能效在线监测方法
CN106323657B (zh) * 2016-08-19 2018-12-14 沈阳环境科学研究院 一种基于化学平衡的燃煤锅炉能效在线监测方法
CN110346409A (zh) * 2019-08-01 2019-10-18 太原市海通自动化技术有限公司 一种利用高温等离子体进行煤发热量分析的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
HK1080144A1 (zh) 2006-04-21
WO2005083447A1 (fr) 2005-09-09
US20070184556A1 (en) 2007-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1603833A (zh) 大型煤粉炉优化控制系统
CN101034009A (zh) 一种大型燃煤锅炉在线检测、吹灰优化节能方法
CN1256586C (zh) 测定气态燃料混合物的物理性质以确定其至少一个能量性质的方法
CN1311153C (zh) 内燃机再循环废气温度推定装置
Álvarez et al. CFD modelling of oxy-coal combustion in an entrained flow reactor
CN101046683A (zh) 具有燃烧装置的控制对象物的控制装置及具有锅炉的成套设备的控制装置
CN1947073A (zh) 废物燃烧过程的模拟和控制
CN110319455B (zh) 一种锅炉混煤掺配方法
CN103995987B (zh) 掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法
CN110135065B (zh) 一种基于煤质软测量技术的燃烧配风优化方法
CN111261237B (zh) 一种单一煤种一维火焰炉燃尽率的计算方法
Kraszkiewicz et al. Combustion of plant biomass pellets on the grate of a low power boiler
CN1675503A (zh) 带虚拟λ传感器的燃料控制系统
CN1758026A (zh) 基于新型广义预测控制的在线关键参数测量方法
CN1584572A (zh) 燃油冷凝式锅炉反平衡热效率测量方法
Deng et al. Directions to improve the thermal efficiency of household biomass cookstoves: A review
Amovic et al. Fuel testing procedure for pyrolysis and gasification of biomass using TGA and WoodRoll test plant
Qi et al. Influence of molding technology on thermal efficiencies and pollutant emissions from household solid fuel combustion during cooking activities in Chinese rural areas
Merckel et al. Mass-fraction of oxygen as a predictor of HHV of gaseous, liquid and solid fuels
Blumberga Zandeckis, A., Romagnoli, F., Beloborodko, A., Kirsanovs, V., Blumberga, D., Menind, A., & Hovi, M.(2014). Briquettes from Mixtures of Herbaceous Biomass and Wood: Biofuel Investigation and Combustion Tests. Chemical Engineering Transactions, 42, 67–72. https://doi. org/http://doi. org/10.3303/CET1442012
Sereika et al. Biomass combustion research studying the impact factors of NOx formation and reduction
CN1731162A (zh) 一种半自动x射线晶面指数标定方法和晶胞常数计算方法
CN100347427C (zh) 用于双轴燃气轮机的校正参数控制方法
CN207992199U (zh) 一种基于14c同位素在线检测的生物质混燃比监测系统
CN1191329C (zh) 一种燃料组合物及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication