掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法技术

本发明专利技术公开一种掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法，主要为了提供一种适合于燃料含氮量不可忽略的掺烧高炉煤气的煤粉锅炉热效率的分析方法。本发明专利技术首先获取各项输入参数，然后对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解，再进行混合燃料的燃烧计算，接着进行各项热损失计算，最后得到锅炉热效率。本发明专利技术构建了燃煤和高炉煤气混合燃烧条件下的锅炉热效率分析方法，适合于高炉煤气含氮量较高的特点，避免了传统计算方法中忽略燃料含氮量带来的计算误差，所以本发明专利技术求出的锅炉热效率准确率较高。

Thermal efficiency analysis method of pulverized coal boiler mixed with blast furnace gas

The analysis method of thermal efficiency of pulverized coal boiler burning blast furnace gas, the invention discloses a doped, mainly in order to analyze the method of pulverized coal boiler thermal efficiency of blast furnace gas burning to provide a suitable for fuel nitrogen content can not be ignored with the. The invention firstly obtain the input parameters, then the characteristic data of the actual amount of coal into the furnace and mixed fuel combined solution, then mixing combustion calculation, then calculate the heat loss, the thermal efficiency of the boiler. The invention constructs the analysis method of the thermal efficiency of the boiler coal and blast furnace gas mixed combustion conditions, suitable for the characteristics of blast furnace gas in high nitrogen content, the calculation error of the traditional calculation methods ignore the fuel nitrogen content was avoided, so the thermal efficiency of the boiler of the invention for high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法
本专利技术涉及一种掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法。
技术介绍
钢铁企业在冶炼的过程中产生大量的高炉煤气，由于高炉煤气具有热值低、含氮量高及燃烧稳定性差的特点，目前许多钢铁厂对高炉煤气的利用都不充分，大量的高炉煤气都被放散，造成能源的浪费，所以如何充分利用钢铁生产工艺中副产的高炉煤气资源，成为相关技术人员普遍关心的问题。近年来，掺烧高炉煤气的煤粉锅炉在一些钢铁厂取得了成功应用并逐步推广，通过将高炉煤气引入煤粉锅炉，解决了高炉煤气单独燃烧较为困难的问题，有效地降低了高炉煤气的放散率。并且从钢铁厂的角度来看，采用煤粉与高炉煤气混烧的方式能较好地利用高炉煤气，有助于实现高炉煤气管网的平衡。此外，煤粉锅炉掺烧高炉煤气后，SO2、NOx和粉尘颗粒物的排放量与传统的煤粉锅炉相比均有较大幅度的降低。因此，煤粉锅炉掺烧高炉煤气的方式具有广阔的的应用前景，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。锅炉的热效率是机组性能考核的关键指标，目前，对于工业用锅炉的热效率测算主要依据GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》或者GB/T10184-1988《电站锅炉性能试验规程》进行。然而，规程GB/T10180-2003并未提及煤粉和高炉煤气混烧锅炉的效率计算方法，而规程GB/T10184-1988中虽然给出了燃煤混烧气体混合燃料的计算方法，该方法可用于大多数气体混合燃料与煤粉的混烧，但是对于混烧高炉煤气的情况却不适用，这是因为传统的燃煤计算方法基于混合燃料含氮量较低的简化条件，而高炉煤气的含氮量很高，一般高达50％～60％，即使高炉煤气的掺烧比例不高，折算后的收到基含氮量仍然不可忽略，若套用传统方法必然带来较大误差，导致结果的失真。此外，要准确计算掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率，必须已知入炉燃煤量和入炉高炉煤气流量的配比。对于高炉煤气流量，目前其计量技术已经较为成熟，但是对于入炉燃煤量，尤其是对于配置中储式制粉系统的锅炉，很难准确获取对应工况下的入炉燃煤量，而目前大多数掺烧高炉煤气的煤粉锅炉配置的都是中储式制粉系统，这就给锅炉热效率的测算带来很大困难。因此，构建一个适用于掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法，成为目前亟待解决的一个难题，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燃料含氮量不可忽略的掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法。为达到上述目的，本专利技术掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法包括:获取各项输入参数，所述各项输入参数包括燃煤的特性数据、高炉煤气的特性数据、灰渣参数、干烟气参数、大气参数以及流量参数；利用所述各项输入参数对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解，所述混合燃料的特性数据至少包括混合燃料收到基硫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；利用所述各项输入参数和求解出来的混合燃料的特性数据进行混合燃料的燃烧计算，所述燃烧计算至少包括计算每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量和计算排烟处过量空气系数，所述每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量的计算公式为Vgy为所述每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量，为混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率，Sar为所述混合燃料收到基硫元素质量含量百分率，φ′(RO2)为干烟气中三原子气体的容积含量百分率的实测值，φ′(CO)为干烟气中CO的容积含量百分率的实测值；所述排烟处过量空气系数的计算公式为αpy为所述排烟处过量空气系数，φ′(O2)为干烟气中O2的容积含量百分率的实测值，φ′(N2)为干烟气中N2的容积含量百分率的实测值，Nar为所述混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；根据燃烧计算的结果进行热损失的计算；根据所述热损失求解锅炉热效率。进一步地，所述利用所述各项输入参数对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解的过程包括：步骤a，预定一入炉燃煤量Bc；步骤b，计算所述预定入炉燃煤量Bc条件下混合燃料的特性数据，所述混合燃料的特性数据还包括混合燃料收到基低位发热量、混合燃料收到基灰分质量含量百分率、混合燃料收到基水分质量含量百分率、混合燃料收到基碳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；步骤c，计算所述预定入炉燃煤量Bc条件下的混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率；步骤d，计算所述预定入炉燃煤量Bc条件下的混合燃料特性系数；步骤e，计算出所述预定入炉燃煤量Bc条件下干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′js(RO2)；步骤f，将计算出的所述干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′js(RO2)与干烟气中三原子气体的容积含量百分率的实测值φ′(RO2)进行比较，若二者的差值超过预定误差范围，则将作为新的预定入炉燃煤量Bc，重新执行步骤b～步骤f，直至计算出φ′js(RO2)和φ′(RO2)的差值在预定误差范围内，再将最终预定入炉燃煤量Bc作为实际入炉燃煤量；步骤g，输出最终的混合燃料的特性数据、混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和混合燃料特性系数。进一步地，所述混合燃料的特性数据的计算通式为yi＝bcoalxcoal,i+bgasxgas,i，其中，yi为所述混合燃料的特性数据，xcoal,i、xgas,i分别为与混合燃料的特性数据对应的燃煤的特性数据和高炉煤气的特性数据，bcoal、bgas分别为燃煤消耗量和高炉煤气消耗量占混合燃料消耗量的份额，Bg为标准状态下的入炉高炉煤气流量，ρgas为标准状态下高炉煤气的密度。进一步地，所述混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率的计算公式为其中，为所述混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率，Car、Aar分别为所述混合燃料收到基碳元素质量含量百分率和所述混合燃料收到基灰分质量含量百分率，rlz、rfh分别为炉渣、飞灰中灰量占燃煤总灰量的份额，为炉渣含碳量，为飞灰含碳量。进一步地，所述混合燃料特性系数的计算公式为其中，β为所述混合燃料特性系数，Har、Oar、Nar和Sar分别为所述混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、所述混合燃料收到基氧元素质量含量百分率、所述混合燃料收到基氮元素质量含量百分率和所述混合燃料收到基硫元素质量含量百分率。进一步地，所述干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′js(RO2)的计算公式为进一步地，所述混合燃料的燃烧计算还包括：计算每千克混合燃料燃烧所需的理论空气量所述每千克混合燃料燃烧所需的理论空气量的计算公式为计算每千克混合燃料燃烧产生的水蒸气量所述每千克混合燃料燃烧产生的水蒸气量的计算公式为其中，Mar为所述混合燃料收到基水分质量含量百分率，dk为空气的绝对湿度，dk的计算公式为ps为环境温度下的水蒸气饱和压力，pa为当地大气压力，φ为大气相对湿度。进一步地，所述热损失包括排烟热损失q2、化学不完全燃烧热损失q3、机械不完全燃烧热损失q4、散热损失q5和灰渣物理热损失q6；所述排烟热损失q2的计算公式为其中，t0为环境温度，θpy为排烟温度，为水蒸气在t0至θpy温度间的平均比定压热容，cp,gy为排烟处干烟气在t0至θpy温度间的平均比定压热容，Qar,net为所述混合燃料收到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法，其特征在于，所述分析方法包括:获取各项输入参数，所述各项输入参数包括燃煤的特性数据、高炉煤气的特性数据、灰渣参数、干烟气参数、大气参数以及流量参数；利用所述各项输入参数对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解，所述混合燃料的特性数据至少包括混合燃料收到基硫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；利用所述各项输入参数和求解出来的混合燃料的特性数据进行混合燃料的燃烧计算，所述燃烧计算至少包括计算每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量和计算排烟处过量空气系数，所述每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量的计算公式为

【技术特征摘要】
2014.06.05 CN 20141024758421.一种掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法，其特征在于，所述分析方法包括:获取各项输入参数，所述各项输入参数包括燃煤的特性数据、高炉煤气的特性数据、灰渣参数、干烟气参数、大气参数以及流量参数；利用所述各项输入参数对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解，所述混合燃料的特性数据至少包括混合燃料收到基硫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；利用所述各项输入参数和求解出来的混合燃料的特性数据进行混合燃料的燃烧计算，所述燃烧计算至少包括计算每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量和计算排烟处过量空气系数，所述每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量的计算公式为Vgy为所述每千克混合燃料燃烧产生的实际干烟气量，为混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率，Sar为所述混合燃料收到基硫元素质量含量百分率，φ′(RO2)为干烟气中三原子气体的容积含量百分率的实测值，φ′(CO)为干烟气中CO的容积含量百分率的实测值；所述排烟处过量空气系数的计算公式为αpy为所述排烟处过量空气系数，φ′(O2)为干烟气中O2的容积含量百分率的实测值，φ′(N2)为干烟气中N2的容积含量百分率的实测值，Nar为所述混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；根据燃烧计算的结果进行热损失的计算；根据所述热损失求解锅炉热效率。2.根据权利要求1所述掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法，其特征在于，所述利用所述各项输入参数对实际入炉燃煤量和混合燃料的特性数据进行联合求解的过程包括：步骤a，预定一入炉燃煤量Bc；步骤b，计算所述预定入炉燃煤量Bc条件下的混合燃料的特性数据，所述混合燃料的特性数据还包括混合燃料收到基低位发热量、混合燃料收到基灰分质量含量百分率、混合燃料收到基水分质量含量百分率、混合燃料收到基碳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；步骤c，计算所述预定入炉燃煤量Bc条件下的混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率；步骤d，计算所述预定入炉燃煤量Bc条件下的混合燃料特性系数；步骤e，计算出所述预定入炉燃煤量Bc条件下干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′js(RO2)；步骤f，将计算出的所述干烟气中三原子气体的容积含量百分率φ′js(RO2)与干烟气中三原子气体的容积含量百分率的实测值φ′(RO2)进行比较，若二者的差值超过预定误差范围，则将Bc作为新的预定入炉燃煤量Bc，然后重新执行步骤b～步骤f，直至计算出φ′js(RO2)和φ′(RO2)的差值在预定误差范围内，再将最终的预定入炉燃煤量Bc作为实际入炉燃煤量；步骤g，输出最终的混合燃料的特性数据、混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和混合燃料特性系数。3.根据权利要求2所述掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法，其特征在于，所述混合燃料的特性数据的计算通式为yi＝bcoalxcoal,i+bgasxgas,i，其中，yi为所述混合燃料的特性数据，xcoal,i、xgas,i分别为与混合燃料的特性数据对应的燃煤的特性数据和高炉煤气的特性数据，bcoal、bgas分别为燃煤消耗量和高炉煤气消耗量占混合燃料消耗量的份额，Bg为标准状态下的入炉高炉煤气流量，ρgas为标准状态下高炉煤气的密度。4.根据权利要求3所述掺烧高炉煤气的煤粉锅炉的热效率分析方法，其特征在于，所述混合燃料实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率的计算公式为

【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