一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法，其步骤为：（1）将机组所有的一次测量信号通过Internet网络实时的传输到已搭建的数据平台，进行在线监测，平台内可进行数据处理，得出计算锅炉效率所需参数；（2）进行在线烟气测试，将数据信号也通过Internet网络实时的传输到数据平台，进行数据处理；（3）同时从正平衡和反平衡的角度出发，将采集到的一次测量值、由一次测量值计算所得的二次参数和现场烟气测试得到的参数作为已知量，建立锅炉效率实时监测数学模型。本方法简便易行，适用于煤质多变的运行条件，实现了燃煤锅炉热效率、燃煤煤质分析、燃煤发热量、锅炉各项热损失的实时在线测量和自校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃煤锅炉节能
，具体涉及一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法。
技术介绍
目前煤炭是中国能源的主体，是主要的动力燃料。火力发电厂中煤的费用约占发电成本的80%，煤的元素组成影响燃烧特性。由于机组运行状态都是根据设计煤种设计的，煤种变化将造成锅炉运行状态偏离设计值，影响机组的安全性和经济性。电站锅炉入炉煤元素含量和发热量的监测一直是一个难题。大多数电厂不具备在线实时测量煤质情况的条件，对于入炉煤质的检测方法基本还停留在人工取样、制样、化验的水平，存在着严重的滞后和采样误差，如何第一时间掌握煤质的变化并通过在线调节各运行参数，使之更好的指导锅炉的燃烧，是我们迫切需要解决的问题。这种情况下，煤质的在线监测就变得尤为重要。碳、氢、氧、氮、硫的值是了解和研究煤质的重要指标，是锅炉设计和热力计算的重要参数。因此，煤质监测是保证燃煤电厂安全生产的重要措施，也是科学管理的重要做成部分。其中，元素分析是了解和研究煤质的基础，发热量是衡量发电成本和效益的核心，两者均关系到电厂存煤、输煤、制粉、锅炉运行、粉尘、除灰和脱硫的安全性和经济性。运用软测量技术，通过对锅炉运行中容易测量的数据——烟气成分进行分析，并结合运行监测数据，从正平衡和反平衡同时建立锅炉效率计算模型，实现对入炉煤质元素成分及发热量的实时监测，及锅炉各项热损失的同步测算，同时对平台内已有的锅炉效率计算模型进行在线校正，可指导运行人员根据煤质的变化及时调整锅炉燃烧，有效提高锅炉运行的经济性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种将烟气测试、正平衡和反平衡结合起来的更加完善的锅炉效率在线监测模型，其实现了锅炉效率的在线自校正，可提高锅炉运行的安全性、经济性和高效性。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法，其具体包括以下步骤：（1）DCS系统数据采集和数据处理将机组DCS系统运行参数在线采集至数据平台，平台对采集到的一次测量值进行实时的数据处理，得出正平衡计算锅炉效率所需的参数。（2）进行在线烟气测试通过进行现场测量，得出烟气的组成特性、一次测量无法得到的反平衡计算锅炉效率所需的参数，将此测量信号通过与步骤（1）统一的数据协议采集至数据平台。（3）同时从正平衡和反平衡的角度出发，建立锅炉效率实时监测数学模型。进一步的，所述步骤（1）中在线采集的一次测量参数有：机组负荷、主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽流量、再热器入口/出口蒸汽压力、再热器入口/出口蒸汽温度、主给水流量、主给水压力、主给水温度、各受热面入口/出口蒸汽压力、各受热面入口/出口蒸汽温度、减温水流量、减温水压力、减温水温度、各受热面进/出口烟气温度、飞灰含碳量、原煤流量、对一次测量参数进行数据处理后，得出正平衡计算锅炉效率所需的参数有：过热蒸汽焓、再热器入口/出口蒸汽焓、主给水焓、各受热面入口/出口蒸汽焓；对于直吹式制粉系统，原煤流量可根据各个磨煤机的出力直接得出；对于中储式制粉系统，原煤流量为未知量。进一步的，所述步骤（2）中进行现场测量得到的参数有：环境温度、排烟温度、排烟气体中O2含量、排烟气体中 含量、排烟气体中SO2含量，排烟气体中CO含量，空气预热器入口空气量。进一步的，所述步骤（3）中同时从正平衡和反平衡的角度出发，建立锅炉效率实时监测数学模型，步骤如下：采用正平衡法计算锅炉效率需要确定输入锅炉的热量和锅炉的有效利用热，定义为锅炉的有效利用热占输入锅炉热量的百分比，具体表达式如下：                  （1）式中：——燃料消耗量，kg/h； ——过热蒸汽流量，kg/h；——再热蒸汽流量，kg/h；——排污水流量，kg/h；——过热蒸汽焓，kJ/kg；——再热器出口蒸汽焓，kJ/kg；——再热器入口蒸汽焓，kJ/kg；——给水焓，kJ/kg；——饱和水焓，kJ/kg；采用反平衡法计算锅炉效率需要确定锅炉的各项热损失，具体表达式如下：                                        （2）令，表示各项热损失占输入热量的百分比，则上式可写为：                                             （3）式中：——排烟热损失，kJ/kg；——可燃气体未完全燃烧热损失，kJ/kg；——固体不完全燃烧热损失，kJ/kg；——散热损失，kJ/kg；——灰渣物理热损失，kJ/kg；    以下对各项热损失进行逐一分析：5)排烟热损失排烟热损失是由于排烟所拥有的热量随烟气排入大气而未被利用造成的，其表达式为：Q2=Vgy(cp,CO2RO2100+cp,O2O2100+cp,N2N2100+cp,COCO100)(θpy-t0)+VH2Ocp,H2O(θpy-t0),]]>，kJ/kg  （4）其中：                            (5)                  （6）                                              （7）                                                                 （8）RO2100+O2100+N2100+CO100=VRO2Vgy+VO2Vgy+VN2Vgy+VCOVgy=1---(9)]]>                                           （9）式中： cp,CO ——分别为的平均比定压热容，；——排烟温度，℃；——基准温度，取送风机入口空气温度，℃； ——每千克收到基燃料不完全燃烧生成的干烟气体积，；——每千克收到基燃料不完全燃烧生成的和水蒸气体积，；——煤的收到基碳中参与燃烧的部分，%；——飞灰和炉渣中的含碳量，%；——飞灰和炉渣中灰量占入炉总灰量的份额，且；——飞灰和炉渣中的含碳量，%；——1kg干空气中含有的水蒸气，kg/kg；α——不完全燃烧时的过量空气系数；——煤的收到基碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分的质量百分数，%；6)可燃气体未完全燃烧热损失可燃气体未完全燃烧热损失是锅炉排烟中残留的可燃气未燃烧放热而造成的热损失，其表达式为：                                                                   （10）式中：12636——1m3的CO发热量，kJ/m3；7)固体不完全燃烧热损失固体不完全燃烧热损失是灰中未燃烧或未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)DCS系统数据采集和数据处理将机组DCS系统运行参数在线采集至数据平台，数据平台对采集到的一次测量值进行实时的数据处理，得出正平衡计算锅炉效率所需的参数；(2)进行在线烟气测试通过进行现场测量，得出烟气的组成特性、一次测量无法得到的反平衡计算锅炉效率所需的参数，将此测量信号通过与步骤(1)统一的数据协议采集至数据平台；(3)同时从正平衡和反平衡的角度出发，建立锅炉效率实时监测数学模型，并依据该数学模型求解锅炉效率ηgl，进一步可求解锅炉的各项热损失。

【技术特征摘要】
1.一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)DCS系统数据采集和数据处理
将机组DCS系统运行参数在线采集至数据平台，数据平台对采集到的一次测量值进行实时的数据处理，得出正平衡计算锅炉效率所需的参数；
(2)进行在线烟气测试
通过进行现场测量，得出烟气的组成特性、一次测量无法得到的反平衡计算锅炉效率所需的参数，将此测量信号通过与步骤(1)统一的数据协议采集至数据平台；
(3)同时从正平衡和反平衡的角度出发，建立锅炉效率实时监测数学模型，并依据该数学模型求解锅炉效率ηgl，进一步可求解锅炉的各项热损失。
2.根据权利要求1所述的一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述的在线采集的一次测量参数有：机组负荷、主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽流量、再热器入口及出口蒸汽压力、再热器入口及出口蒸汽温度、主给水流量、主给水压力、主给水温度、各受热面入口及出口蒸汽压力、各受热面入口及出口蒸汽温度、减温水流量、减温水压力、减温水温度、各受热面进及出口烟气温度、飞灰含碳量、原煤流量，对一次测量参数进行数据处理后，得出正平衡计算锅炉效率所需的参数有：过热蒸汽焓、再热器入口及出口蒸汽焓、主给水焓、各受热面入口及出口蒸汽焓；
对于直吹式制粉系统，参数原煤流量可根据各个磨煤机的出力直接得出；对于中储式制粉系统，该原煤流量为未知量。
3.根据权利要求1所述的一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法，其特征在于：所述步骤(2)中进行现场测量得到的参数有：环境温度、排烟温度、排烟气体中O2含量、排烟气体中CO2含量、排烟气体中SO2含量，排烟气体中CO含量，空气预热器入口空气量。
4.根据权利要求1所述的一种基于烟气测试的锅炉效率自校正计算方法，其特征在于：所述步骤(3)中同时从正平衡和反平衡的角度出发，建立锅炉效率实时监测数学模型，具体步骤如下：
采用正平衡法计算锅炉效率需要确定输入锅炉的热量Qr和锅炉的有效利用热Q1，定义为锅炉的有效利用热Q1占输入锅炉热量Qr的百分比，具体表达式如下：
式中：B——燃料消耗量，kg/h；
Dgr——过热蒸汽流量，kg/h；
Dzr——再热蒸汽流量，kg/h；
Dpw——排污水流量，kg/h；
i″gr——过热蒸汽焓，kJ/kg；
i″zr——再热器出口蒸汽焓，kJ/kg；
i'zr——再热器入口蒸汽焓，kJ/kg；
igs——给水焓，kJ/kg；
i'——饱和水焓，kJ/kg；
采用反平衡法计算锅炉效率需要确定锅炉的各项热损失，具体表达式如下：
令表示各项热损失占输入热量的百分比，则上式可写为：
ηgl＝100-(q2+q3+q4+q5+q6)，％     (3) 
式中：Q2——排烟热损失，kJ/kg；
Q3——可燃气体未完全燃烧热损失，kJ/kg；
Q4——固体不完全燃烧热损失，kJ/kg；
Q5——散热损失，kJ/kg；
Q6——灰渣物理热损失，kJ/kg；
以下对各项热损失进行逐一分析：
1)排烟热损失Q2排烟热损失是由于排烟所拥有的热量随烟气排入大气而未被利用造成的，其表达式为：
其中：式中：cp,CO——分别为CO2、O2、N2、CO的平均比定压
热容，kJ/(m3·℃)；
θpy——排烟温度，℃；
t0——基准温度，取送风机入口空气温度，℃；
Vgy——每千克收到基燃料不完全燃烧生成的干烟气体积，m3/kg；
VCO，——每千克收到基燃料不完全燃烧生成的RO2、
O2、N2、CO和水蒸气体积，m3/kg；
Cb——煤的收到基碳Car中参与燃烧的部分，％；
——飞灰和炉渣中的含碳量，％；
αfh，αlz——飞灰和炉渣中灰量占入炉总灰量的份额，且αfh+αlz＝1；
Cfh，Clz——飞灰和炉渣中的含碳量，％；
dk——1kg干空气中含有的水蒸气，kg/kg；
α——不完全燃烧时的过量空气系数；
Car，Har，Oar，Nar，...

【专利技术属性】
技术研发人员：米翠丽，郭江龙，安国银，魏刚，
申请(专利权)人：河北省电力建设调整试验所，
类型：发明
国别省市：河北;13