一种燃气烟气焓值计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气烟气焓值计算方法及系统，能够准确计算烟气余热量。该方法包括以下步骤：测量天然气成分，计算烟气在过量空气系数下的烟气各成分体积及体积分数；基于烟气各成分的体积，根据克拉贝龙方程计算烟气各成分质量；采用平均比热容法计算干烟气焓值；计算湿烟气干度；利用湿烟气的干度，计算湿烟气焓值；基于干烟气焓值、干烟气质量、湿烟气焓值和湿烟气质量，计算混合烟气焓值。

A Method and System for Calculating Enthalpy of Gas Flue Gas

【技术实现步骤摘要】
一种燃气烟气焓值计算方法及系统
本专利技术涉及燃气锅炉供热
，尤其涉及一种燃气烟气焓值计算方法及系统。
技术介绍
提高效率对于燃气供热越来越重要。燃气供热最大的损失在于排烟损失。烟气从余热回收装置流过，烟气温度从t1降至t2，焓值从h1降至h2，目前的烟气焓值的估计方法由于燃气成分不同，估计不精确，存在一定误差，并且一般只能计算烟气冷凝点以上的焓值。目前对于深度烟气余热回收项目，烟气温度一般会降到冷凝点以下，因此需详细计算水蒸气和凝水比例，并综合计算焓值。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种燃气烟气焓值计算方法及系统，能够准确计算烟气余热量。本公开一方面提供的一种燃气烟气焓值计算方法的技术方案是：一种燃气烟气焓值计算方法，该方法包括以下步骤：测量天然气成分，计算烟气在过量空气系数下的烟气各成分体积及体积分数；基于烟气各成分的体积，根据克拉贝龙方程计算烟气各成分质量；采用平均比热容法计算干烟气焓值；计算湿烟气干度；利用湿烟气的干度，计算湿烟气焓值；基于干烟气焓值、干烟气质量、湿烟气焓值和湿烟气质量，计算混合烟气焓值。进一步的，所述烟气包括干烟气和湿烟气，所述干烟气包括SO2、CO2、N2、O2，所述湿烟气包括水蒸气H2O。进一步的，所述烟气各成分体积及体积分数的计算方法为：测量天然气各成分的体积分数，以及助燃气体的体积分数；利用天然气各成分的体积分数以及助燃气体的体积分数，计算天然气完全燃烧时，理论空气体积；分别利用天然气各成分的体积分数、助燃气体的体积分数以及理论空气体积，计算烟气各成分的体积；将烟气每个成分的体积与烟气总体积相比，得到烟气各成分体积分数。进一步的，所述烟气各成分质量的计算方法为：式中，p为标准状况大气压；v为烟气成分气体体积；T为标准状况下温度；m为烟气成分气体质量；M为气体摩尔质量；R为气体摩尔常数；将得到的烟气各成分体积代入到上述公式中，计算得到烟气各成分质量。进一步的，所述湿烟气干度的计算方法为：测量大气压力以及在一定温度下干烟气分压力和湿烟气分压力；将温度t时干烟气分压力与大气压力相比，得到在一定温度下，干烟气体积成分；根据式克拉贝龙方程，计算在温度t下干烟气体积；在一定温度下，将干烟气体积与干烟气体积成分相比，得到湿烟气体积；将湿烟气体积与湿烟气分压力相乘，得到在一定温度下的湿烟气干度。进一步的，所述湿烟气焓值的计算方法为：将任意温度下的湿烟气干度代入下式，得到任意温度下的湿烟气焓值；中，x为湿蒸汽干度；为某温度下饱和水蒸气比焓；为某温度下不饱和冷凝水比焓。进一步的，所述混合烟气焓值的计算方法为：将各干烟气焓值和各干烟气质量的乘积求和，并将该和值与湿烟气焓值和湿烟气质量的乘积相求和，得到混合烟气焓值。本公开另一方面提供的一种燃气烟气焓值计算系统的技术方案是：一种燃气烟气焓值计算系统，该系统包括：烟气各成分体积分数计算模块，用于测量天然气成分，计算烟气在过量空气系数下的烟气各成分体积及体积分数；烟气各成分质量计算模块，用于基于烟气各成分的体积，根据克拉贝龙方程计算烟气各成分质量；干烟气焓值计算模块，用于采用平均比热容法计算干烟气焓值；湿烟气干度计算模块，用于计算湿烟气干度；湿烟气焓值计算模块，用于利用湿烟气的干度，计算湿烟气焓值；混合烟气焓值计算模块，用于基于干烟气焓值、干烟气质量、湿烟气焓值和湿烟气质量，计算混合烟气焓值。本公开另一方面提供的一种计算机可读存储介质的技术方案是：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的燃气烟气焓值计算方法中的步骤。本公开另一方面提供的一种处理装置的技术方案是：一种处理装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的燃气烟气焓值计算方法中的步骤。通过上述技术方案，本公开的有益效果是：(1)本公开可以根据不同的烟气成分，计算200℃-20℃烟气焓值，并根据焓差计算余热回收量，提高了烟气焓值的计算精度；(2)本公开通过计算水蒸气和凝水比例，从而综合计算焓值，实现了深度烟气余热回收。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。图1是燃气锅炉烟气余热回收流程示意图；图2是实施例一燃气烟气焓值计算方法的流程图；图3是实施例一温度及焓值的曲线图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一如图1所示，烟气从余热回收装置流过，烟气温度从t1降至t2，焓值从h1降至h2。本实施例提供一种燃气烟气焓值计算方法，请参阅附图2，该方法包括以下步骤：S101，测量天然气成分，计算烟气在过量空气系数下的烟气各成分体积分数。在本实施例中，所测得的种天然气成分如表1所示。表1天然气成分表天然气完全燃烧时，理论空气量计算公式为：式中，V0为理论空气体积，m3干空气/m3干燃气；为H2、CO、CmHn、H2S、O2的体积分数。根据测得的天然气的成分，确定其主要的燃烧产物包括：过量的空气、CO2、H2O、SO2、NOx等，其中过量的空气主要考虑N2、O2并忽略NOx，1Nm3上述天然气燃烧，过量空气系数选取1.1，因此实际烟气由五部分组成，包括SO2、CO2、H2O、N2、O2，烟气各成分SO2、CO2、H2O、N2、O2体积按照下式计算：式中，Vf为实际烟气量，Nm3/Nm3(干燃气)；为实际三原子气体积，Nm3/Nm3(干燃气)；分别为烟气中CO2，SO2体积，Nm3/Nm3(干燃气)；为实际水蒸气H2O体积，Nm3/Nm3(干燃气)；为实际氮气N2体积，Nm3/Nm3(干燃气)；为实际氧气O2体积，Nm3/Nm3(干燃气)；da为空气含湿量，kg/Nm3(干空气)；dg为燃气含湿量，kg/Nm3(干空气)。得到烟气各成分的体积后，将烟气每个成分的体积与烟气总量相比，得到烟气各成分体积分数。S102，基于烟气各成分的体积，根据克拉贝龙方程计算烟气各成分质量。具体地，所述烟气各成分质量的计算方法为：式中：p为标准状况大气压，其值为101325pa；v为气体体积，m3；T为标准状况下温度，其值为273k；m为气体质量，kg；M为气体摩尔质量，查表可得，kg/mol；R为气体摩尔常数，其值为8.314J/(mol·K)；烟气各成分体积、质量和体积分数如表2所示。表2烟气成分表序号SO2CO2N2O2H2O体积Nm301.0138.3380.2011.999质量g/s00.5532.8950.0800.446体积分数％08.77772.1591.74417.320将烟气各成分的体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气烟气焓值计算方法，其特征是，该方法包括以下步骤：测量天然气成分，计算烟气在过量空气系数下的烟气各成分体积及体积分数；基于烟气各成分的体积，根据克拉贝龙方程计算烟气各成分质量；采用平均比热容法计算干烟气焓值；计算湿烟气干度；利用湿烟气的干度，计算湿烟气焓值；基于干烟气焓值、干烟气质量、湿烟气焓值和湿烟气质量，计算混合烟气焓值。

【技术特征摘要】
1.一种燃气烟气焓值计算方法，其特征是，该方法包括以下步骤：测量天然气成分，计算烟气在过量空气系数下的烟气各成分体积及体积分数；基于烟气各成分的体积，根据克拉贝龙方程计算烟气各成分质量；采用平均比热容法计算干烟气焓值；计算湿烟气干度；利用湿烟气的干度，计算湿烟气焓值；基于干烟气焓值、干烟气质量、湿烟气焓值和湿烟气质量，计算混合烟气焓值。2.根据权利要求1所述的燃气烟气焓值计算方法，其特征是，所述烟气包括干烟气和湿烟气，所述干烟气包括SO2、CO2、N2、O2，所述湿烟气包括水蒸气H2O。3.根据权利要求1所述的燃气烟气焓值计算方法，其特征是，所述烟气各成分体积及体积分数的计算方法为：测量天然气各成分的体积分数，以及助燃气体的体积分数；利用天然气各成分的体积分数以及助燃气体的体积分数，计算天然气完全燃烧时，理论空气体积；分别利用天然气各成分的体积分数、助燃气体的体积分数以及理论空气体积，计算烟气各成分的体积；将烟气每个成分的体积与烟气总体积相比，得到烟气各成分体积分数。4.根据权利要求1所述的燃气烟气焓值计算方法，其特征是，所述烟气各成分质量的计算方法为：式中，p为标准状况大气压；v为烟气成分气体体积；T为标准状况下温度；m为烟气成分气体质量；M为气体摩尔质量；R为气体摩尔常数；利用得到的烟气各成分体积，计算得到烟气各成分质量。5.根据权利要求1所述的燃气烟气焓值计算方法，其特征是，所述湿烟气干度的计算方法为：测量大气压力以及在一定温度下干烟气分压力和湿烟气分压力；将温度t时干烟气分压力与大气压力相比，得到在一定温度下，干烟气体积成分；根据式克拉贝龙方程，计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文，王胜华，
申请(专利权)人：济南市市政工程设计研究院集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37