煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率测算方法技术

本发明专利技术公开一种煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率测算方法，主要为了精确分析出煤与高炉煤气混烧CFB锅炉的空气预热器的漏风率而设计。本发明专利技术煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率测算方法，包括获取计算漏风率所需的基础数据；通过计算分别获取标准状态下的高炉煤气密度、混合燃料的成分数据、循环流化床锅炉的脱硫效率、石灰石脱硫混合燃料灰分质量含量百分率、混合燃料燃烧需要的理论干空气量、混合燃料燃烧产生的理论干烟气量、空气预热器进口处和出口处分别对应的过量空气系数以及煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率。本发明专利技术能够精确分析出煤与高炉煤气混烧CFB锅炉的空气预热器的漏风率。

【技术实现步骤摘要】
获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法
本专利技术涉及热能工程的锅炉领域，尤其涉及一种获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法。
技术介绍
钢铁企业在冶炼过程中产生了大量的副产煤气，包括高炉煤气、焦炉煤气及转炉煤气，其中高炉煤气的产量最大，每冶炼1t生铁可相应产生3500-4000m3高炉煤气。高炉煤气中的不可燃成分(包括N2和CO2)含量高达80％左右，造成了高炉煤气的低热值、不易燃烧等缺点，导致目前许多钢铁厂对高炉煤气的利用都不够充分。如何利用好钢铁生产工艺中副产的高炉煤气资源，是相关技术人员普遍关心的问题。近年来，混烧煤与高炉煤气的循环流化床(CirculatingFluidizedBed，简称CFB)锅炉在一些钢铁厂取得成功应用。通过煤与高炉煤气混烧的方式，有效地解决了高炉煤气单独燃烧较为困难的缺陷。更为重要的是，循环流化床锅炉的SO2、NOx和粉尘颗粒物的排放量与传统的锅炉相比均有较大幅度的降低。此外，从钢铁厂的角度来看，采用混烧的方式能较好地利用高炉煤气，降低高炉煤气的放散率，且有助于实现煤气管网的平衡。因此，煤与高炉煤气混烧CFB锅炉在钢铁行业具有广阔的应用前景，尤其是在当前资源日益紧张和环保要求越来越高的形势下，更能凸显其经济效益和社会效益。空气预热器漏风属于锅炉运行过程中出现的常见问题，也是影响锅炉运行经济性的主要因素之一。空气预热器的漏风率测试是机组大小修前后必须进行的项目，许多电厂还会在运行过程中定期组织进行空气预热器漏风率的自测。目前，工程上主要依据GB10184-88《电站锅炉性能试验规程》对空气预热器的漏风率进行测算，国标GB10184-88在附录K中提供了空气预热器漏风率的测算方法，即通过同时测定空气预热器进口烟气中三原子气体RO2的体积含量百分率RO′2和空气预热器出口烟气中三原子气体RO2的体积含量百分率RO″2，然后按公式计算得到空气预热器的漏风率。该方法只需要测试两个参数即可获得空气预热器的漏风率，简便易行，故得到了广泛的应用。然而，该方法是针对常规的燃煤锅炉制定的简化方法，适用于常规燃煤锅炉，对于煤与高炉煤气混烧CFB锅炉却不适用(这主要是因为煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的求解过程与常规燃煤锅炉有很大不同，较常规锅炉要复杂很多)，如果仍然套用国标GB10184-88中的方法必然会导致结果大大偏离真实值，从而失去有效性。因此，构建一个适用于获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法，以精确分析煤与高炉煤气混烧CFB锅炉的空气预热器的漏风率，为煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器的性能考核、设备维护和改造提供依据，具有重要的实用意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法。为达到上述目的，本专利技术获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法，所述方法包括：分别获取燃煤成分数据、高炉煤气成分数据、石灰石取样分析数据、灰渣取样分析数据、烟气成分测量数据、大气参数测量数据、入炉煤量、入炉高炉煤气量、入炉石灰石量以及空气预热器出口处的SO2排放浓度；其中所述石灰石取样分析数据包括石灰石收到基碳酸钙质量含量百分率和石灰石收到基水分质量含量百分率；所述灰渣取样分析数据包括底渣含碳量和飞灰含碳量；所述烟气成分测量数据包括空气预热器进口处干烟气中O2、CO、N2的容积含量百分率以及空气预热器出口处干烟气中O2、CO、N2的容积含量百分率；所述大气参数测量数据包括当地大气压力、大气相对湿度和环境温度；根据所述高炉煤气成分数据获得标准状态下的高炉煤气密度；根据所述高炉煤气密度将所述高炉煤气成分数据转化为以收到基质量含量百分率表示的成分数据；根据所述燃煤成分数据、所述高炉煤气成分数据以及入炉煤量占混合燃料总消耗量的份额系数获取混合燃料的成分数据；分别获取石灰石脱硫钙硫摩尔比以及灰渣中平均含碳量与混合燃料灰分含量之比；根据第一计算公式计算锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值，所述第一计算公式为：其中，为所述锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值；Car、Aar、Sar、Har、Oar、Nar分别为混合燃料收到基碳元素质量含量百分率、混合燃料收到基灰分质量含量百分率、混合燃料收到基硫元素质量含量百分率、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率、混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；为所述灰渣中平均含碳量与混合燃料灰分含量之比；根据所述锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值获取循环流化床锅炉的脱硫效率；根据第二计算公式计算石灰石脱硫混合燃料灰分质量含量百分率，所述第二计算公式为：其中，Aar,js为所述石灰石脱硫混合燃料灰分质量含量百分率；ηtl为所述循环流化床锅炉的脱硫效率；Kglb为所述石灰石脱硫钙硫摩尔比；(CaCO3)ar为所述石灰石收到基碳酸钙质量含量百分率；βfj为脱硫石灰石中碳酸钙的分解率；根据混合燃料收到基实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率分别获取单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量以及单位质量混合燃料燃烧产生的理论干烟气量；分别根据迭代法获取空气预热器进口处对应的过量空气系数以及空气预热器出口处对应的过量空气系数；根据第三计算公式计算煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率，所述第三计算公式为：其中，AL为所述的空气预热器漏风率；α′、α″分别为所述空气预热器进口处对应的过量空气系数、所述空气预热器出口处对应的过量空气系数；dk为空气绝对湿度；为所述单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量；Mar,shs为所述石灰石收到基水分质量含量百分率。本专利技术的有益效果：本专利技术用于煤与高炉煤气混烧CFB锅炉的空气预热器漏风率的测算，能够精确分析出煤与高炉煤气混烧CFB锅炉的空气预热器的漏风率，为煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器的性能考核、设备维护和改造提供依据，具有重要的实用意义。具体实施方式下面对本专利技术做进一步的描述。本专利技术获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法的具体步骤如下：1、通过仪表测量和取样分析获取煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器计算所需的基础数据，所述基础数据具体包括：燃煤成分数据分别在给煤机和取粉管上进行原煤取样，然后进行化验分析和计算处理得到燃煤成分数据，所述燃煤成分数据包括燃煤收到基工业分析数据以及元素分析数据；其中所述燃煤收到基工业分析数据包括燃煤收到基灰分质量含量百分率，所述元素分析数据包括燃煤收到基碳元素质量含量百分率、燃煤收到基氢元素质量含量百分率、燃煤收到基氧元素质量含量百分率、燃煤收到基氮元素质量含量百分率、燃煤收到基硫元素质量含量百分率。石灰石取样分析数据在石灰石下料管上进行石灰石取样，然后进行化验分析得到石灰石取样分析数据，所述石灰石取样分析数据包括石灰石收到基碳酸钙质量含量百分率(CaCO3)ar和石灰石收到基水分质量含量百分率Mar,shs。高炉煤气成分数据在炉前高炉煤气总管上进行煤气取样，然后进行化验分析得到高炉煤气成分数据，所述高炉煤气成分数据包括高炉煤气中CO、CO2、N2、H2、H2S、H2O、碳氢化合物CmHn的容积含量百分率φ(CO)、φ(CO2)、φ(N2)、φ(H2)、φ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率测算方法，其特征在于，所述的测算方法包括：分别获取燃煤成分数据、高炉煤气成分数据、石灰石取样分析数据、灰渣取样分析数据、烟气成分测量数据、大气参数测量数据、入炉煤量、入炉高炉煤气量、入炉石灰石量以及空气预热器出口处的SO2排放浓度；其中所述石灰石取样分析数据包括石灰石收到基碳酸钙质量含量百分率和石灰石收到基水分质量含量百分率；所述灰渣取样分析数据包括底渣含碳量和飞灰含碳量；所述烟气成分测量数据包括空气预热器进口处干烟气中O2、CO、N2的容积含量百分率以及空气预热器出口处干烟气中O2、CO、N2的容积含量百分率；所述大气参数测量数据包括当地大气压力、大气相对湿度和环境温度；根据所述高炉煤气成分数据获得标准状态下的高炉煤气密度；根据所述高炉煤气密度将所述高炉煤气成分数据转化为以收到基质量含量百分率表示的成分数据；根据所述燃煤成分数据、所述高炉煤气成分数据以及入炉煤量占混合燃料总消耗量的份额系数获取混合燃料的成分数据；分别获取石灰石脱硫钙硫摩尔比以及灰渣中平均含碳量与混合燃料灰分含量之比；根据第一计算公式计算锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值，所述第一计算公式为：其中，为所述锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值；Car、Aar、Sar、Har、Oar、Nar分别为混合燃料收到基碳元素质量含量百分率、混合燃料收到基灰分质量含量百分率、混合燃料收到基硫元素质量含量百分率、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率、混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；为所述灰渣中平均含碳量与混合燃料灰分含量之比；根据所述锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值获取循环流化床锅炉的脱硫效率；根据第二计算公式计算石灰石脱硫混合燃料灰分质量含量百分率，所述第二计算公式为：其中，Aar,js为所述石灰石脱硫混合燃料灰分质量含量百分率；ηtl为所述循环流化床锅炉的脱硫效率；Kglb为所述石灰石脱硫钙硫摩尔比；(CaCO3)ar为所述石灰石收到基碳酸钙质量含量百分率；βfj为脱硫石灰石中碳酸钙的分解率；根据混合燃料收到基实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率分别获取单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量以及单位质量混合燃料燃烧产生的理论干烟气量；分别根据迭代法获取空气预热器进口处对应的过量空气系数以及空气预热器出口处对应的过量空气系数；根据第三计算公式计算煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率，所述第三计算公式为：其中，AL为所述的空气预热器漏风率；α′、α″分别为所述空气预热器进口处对应的过量空气系数、所述空气预热器出口处对应的过量空气系数；dk为空气绝对湿度；为所述单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量；Mar,shs为所述石灰石收到基水分质量含量百分率。...

【技术特征摘要】
1.一种获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法，其特征在于，所述方法包括：分别获取燃煤成分数据、高炉煤气成分数据、石灰石取样分析数据、灰渣取样分析数据、烟气成分测量数据、大气参数测量数据、入炉煤量、入炉高炉煤气量、入炉石灰石量以及空气预热器出口处的SO2排放浓度；其中所述石灰石取样分析数据包括石灰石收到基碳酸钙质量含量百分率和石灰石收到基水分质量含量百分率；所述灰渣取样分析数据包括底渣含碳量和飞灰含碳量；所述烟气成分测量数据包括空气预热器进口处干烟气中O2、CO、N2的容积含量百分率以及空气预热器出口处干烟气中O2、CO、N2的容积含量百分率；所述大气参数测量数据包括当地大气压力、大气相对湿度和环境温度；根据所述高炉煤气成分数据获得标准状态下的高炉煤气密度；根据所述高炉煤气密度将所述高炉煤气成分数据转化为以收到基质量含量百分率表示的成分数据；根据所述燃煤成分数据、所述高炉煤气成分数据以及入炉煤量占混合燃料总消耗量的份额系数获取混合燃料的成分数据；分别获取石灰石脱硫钙硫摩尔比以及灰渣中平均含碳量与混合燃料灰分含量之比；根据第一计算公式计算锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值，所述第一计算公式为：其中，为所述锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值；Car、Aar、Sar、Har、Oar、Nar分别为混合燃料收到基碳元素质量含量百分率、混合燃料收到基灰分质量含量百分率、混合燃料收到基硫元素质量含量百分率、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率、混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；为所述灰渣中平均含碳量与混合燃料灰分含量之比；根据所述锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值获取循环流化床锅炉的脱硫效率；根据第二计算公式计算石灰石脱硫混合燃料灰分质量含量百分率，所述第二计算公式为：其中，Aar,js为所述石灰石脱硫混合燃料灰分质量含量百分率；ηtl为所述循环流化床锅炉的脱硫效率；Kglb为所述石灰石脱硫钙硫摩尔比；(CaCO3)ar为所述石灰石收到基碳酸钙质量含量百分率；βfj为脱硫石灰石中碳酸钙的分解率；根据混合燃料收到基实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率分别获取单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量以及单位质量混合燃料燃烧产生的理论干烟气量；分别根据迭代法获取空气预热器进口处对应的过量空气系数以及空气预热器出口处对应的过量空气系数；根据第三计算公式计算煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率，所述第三计算公式为：其中，AL为所述的煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率；α′、α″分别为所述空气预热器进口处对应的过量空气系数、所述空气预热器出口处对应的过量空气系数；dk为空气绝对湿度；为所述单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量；Mar,shs为所述石灰石收到基水分质量含量百分率。2.根据权利要求1所述的获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法，其特征在于，所述高炉煤气成分数据包括高炉煤气中CO、CO2、N2、H2、H2S、H2O、碳氢化合物CmHn的容积含量百分率；所述标准状态下的高炉煤气密度通过以下计算公式计算获得：ρgas＝0.0125φ(CO)+0.0009φ(H2)+∑(0.0054m+0.00045n)φ(CmHn)+0.0152φ(H2S)+0.0196φ(CO2)+0.0125φ(N2)+0.008φ(H2O)其中，ρgas为所述标准状态下的高炉煤气密度；φ(CO)、φ(CO2)、φ(N2)、φ(H2)、φ(H2S)、φ(H2O)、φ(CmHn)分别为高炉煤气中CO、CO2、N2、H2、H2S、H2O、碳氢化合物CmHn的容积含量百分率。3.根据权利要求2所述的获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法，其特征在于，将所述高炉煤气成分数据转化为以收到基质量含量百分率表示的成分数据具体包括：其中，(Car)gas、(Har)gas、(Oar)gas、(Nar)gas、(Sar)gas分别为高炉煤气收到基碳元素质量含量百分率、高炉煤气收到基氢元素质量含量百分率、高炉煤气收到基氧元素质量含量百分率、高炉煤气收到基氮元素质量含量百分率、高炉煤气收到基硫元素质量含量百分率；ρgas为所述标准状态下的高炉煤气密度；φ(CO)、φ(CO2)、φ(N2)、φ(H2)、φ(H2S)、φ(CmHn)分别为高炉煤气中CO、CO2、N2、H2、H2S、碳氢化合物CmHn的容积含量百分率。4.根据权利要求3所述的获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法，其特征在于，获取混合燃料的成分数据具体包括：计算入炉煤量占混合燃料总消耗量的份额系数：其中，k为所述入炉煤量占混合燃料总消耗量的份额系数；Bc为所述入炉煤量；Bg为所述入炉高炉煤气量；ρgas为所述标准状态下的高炉煤气密度；根据获得的入炉煤量占混合燃料总消耗量的份额系数k、所述燃煤成分数据以及转化后的高炉煤气成分数据获取混合燃料的成分数据，所述混合燃料的成分数据包括混合燃料收到基碳元素质量含量百分率Car、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率Har、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率Oar、混合燃料收到基氮元素质量含量百分率Nar、混合燃料收到基硫元素质量含量百分率Sar以及混合燃料收到基灰分质量含量百分率Aar。5.根据权利要求1所述的获得煤与高炉煤气混烧CFB锅炉空气预热器漏风率的方法，其特征在于，所述石灰石脱硫钙硫摩尔比通过以下计算公式计算获得：

【专利技术属性】
技术研发人员：江文豪，姚群，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34