一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，为解决分解炉入炉煤粉低位热值无法实时监测的问题，通过实时监测分解炉出口温度、分解炉喷煤量、生料下料量、三次风温和三次风量的变化来监测和分析煤粉低位热值的变化，并计算煤粉低位热值的估计值。煤粉低位热值在线估计系统已经应用于工业现场，现场运行效果表明煤粉低位热值在线估计系统运行效果良好。对操作员起到了很好的指导作用。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法
本专利技术属于自动化与电气工程
，涉及一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法。
技术介绍
新型干法水泥生产所需要的热量来源于煤粉燃烧，煤粉燃烧在分解炉和回转窑内进行。在分解炉内，燃料的燃烧放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程在悬浮态或流化态下极其迅速地进行，进而使入窑生料的分解率达到85％～90％。生料分解、煤粉燃烧及热量传递过程在分解炉内完成，其中煤粉燃烧反应最为重要，要保证风、煤粉、物料的充分混合和平衡，要求煤粉充分并迅速燃烧，放出充分的热量使生料吸收，完成碳酸钙的分解。同时煤粉燃烧是复杂的过程，它不仅受到分解炉结构的制约，还受到煤粉特性的影响。煤粉的着火和燃烬是分解炉内煤粉燃烧需要注意的关键问题。目前，水泥生产过程中，煤粉低位热值主要通过化验室化验得到，但是化验室每天的化验次数有限(6次或更多)，不能实时的监测煤粉低位热值的变化，也就无法准确的估计煤粉燃烧状况，及时调整分解炉喷煤量等参数。本专利通过实时综合分解炉出口温度、分解炉喷煤量、生料下料量、三次风温和三次风量的变化来表征煤粉低位热值的变化，并计算煤粉低位热值的估计值，可为分解炉控制提供更为完备和及时的参数信息。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，解决分解炉入炉煤粉低位热值无法实时监测的问题，本专利技术提供一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，通过实时监测分解炉出口温度、分解炉喷煤量、生料下料量、三次风温和三次风量的变化来表征煤粉低位热值的变化，并计算煤粉低位热值的估计值。煤粉低位热值在线估计系统已经应用于工业现场，现场运行效果表明煤粉低位热值在线估计系统运行效果良好，对操作员起到了很好的指导作用。其技术方案如下：一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，包括以下步骤：1)冷却机总风量计算根据风机特性，风机风量与风压存在以下关系：其中，Q1是实际工况下风机风量，m3/h；Q2是风机的额定风量，m3/h；H1是实际工况下风机风压，Pa；H2是风机的额定风压，Pa；实际工况下的风机风压来自现场DCS，将Q2、H1、H2带入式(1)，得到实际工况下的风机风量Q1为利用式(2)分别计算各个冷却风机的风量，再叠加计算得到冷却机的总风量为V总；2)三次风量计算根据窑头排风机风量计算冷却机余风量、进入窑头AQC余热锅炉风量分别为V余风和V锅炉，又根据二次风和三次风的分配比例k1∶k2，可推导得到三次风量为3)煤粉低位热值估计计算分解炉内气体量包括分解炉煤粉燃烧烟气量、生料分解产生的二氧化碳量和窑尾烟气量；还包括以下步骤：31)分解炉煤粉燃烧烟气量计算标准状况下，单位煤粉燃烧需要的理论空气量为Vk＝1.01×Qnet，ar/1000+0.5，(3)同时，单位煤粉燃烧产生的理论烟气量为V0＝0.89×Qnet，ar/1000+1.65，(4)其中，Qnet，ar是煤粉低位热值，kcal/kg，所以实际烟气量为V1＝V0+(α-1)×Vk，(5)其中，α是过剩空气系数；V1是标况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，Nm3/kg，根据理想气体状态方程P1V1/T1＝P0V0/T0，(6)P1是标准工况下的实际压强，T1是标准工况下的实际温度，P0是标准工况下的理论压强，T0是标准工况下的理论温度；将标准状况下烟气量V1换算为实际工况下的烟气量V2，分解炉煤粉燃烧产生的烟气量为其中，为分解炉喷煤量，kg/h；V2是实际工况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，m3/kg；32)生料分解产生二氧化碳计算标准状况下，生料中碳酸盐分解放出二氧化碳为其中，Cca0是熟料中碳酸钙的比例，％；Cmg0是熟料中碳酸镁的比例，％；是生产单位熟料所需的生料分解放出的二氧化碳量，Nm3/kg；根据方程(6)计算实际工况下生产单位熟料所需的生料分解放出的二氧化碳量为所以，生料碳酸盐分解放出的二氧化碳量为其中，ms是生料下料量，kg/h；k是生料与熟料的折算比例；33)窑尾烟气量计算窑尾烟气是指回转窑内煤粉燃烧产生的烟气量，根据式(3)、(4)、(5)、(6)计算得到实际工况下窑尾烟室烟气量为其中，为窑头喷煤量，kg/h；V2是实际工况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，m3/kg，由式(7)、(8)、(9)计算得到分解炉内总的气体量为34)热容计算通过建立热容模型，实现热容的实时计算：生料热容与温度的回归模型：Cs＝1.3088×10-7T2+5.8816×10-4T+8.3765×10-1，(11)其中，Cs是生料热容，kJ/kg·℃；T是生料温度，℃；根据各气体所占的比例，对各气体成分热容进行线性叠加计算，得到分解炉气体的热容；以下是回归得到的各气体成分的热容模型：热容不仅随温度变化，同时也受到压强的影响，设定压强对热容的修正系数，即k3＝P1/PN，其中，P1是实际工况下的压强，Pa；PN是标准状况下的压强，Pa；根据现场数据得到各气体成分之间的比例为：所以分解炉气体热容Cf为35)煤粉低位热值计算如果煤粉完全燃烧，煤粉燃烧放出的热量被分解炉内气体和物料分解所吸收，所以列热平衡方程如下：其中，t1是前一周期分解炉出口温度，℃；t2是当前时刻分解炉出口温度，℃；ΔQnet，ar是煤粉低位热值变化量，ms是生料下料量；又Qnet，ar2＝Qnet，ar1±ΔQnet，ar，根据工况判断煤粉热值的变化趋势，联立公式(10)、(11)、(12)、(13)计算得到当前时刻的煤粉低位热值，即Qnet，ar2，式中的Qnet，ar1是前一周期的煤粉低位热值。本专利技术的有益效果：本专利技术通过对分解炉工况的研究，得出分解炉出口温度、分解炉喷煤量、生料下料量、三次风温和三次风量与煤粉低位热值之间的相互影响关系，再根据分解炉出口温度、分解炉喷煤量、生料下料量、三次风温和三次风量的变化对煤粉低位热值进行实时在线估计，进而了解煤的热值特性，针对不同煤质及时采取相应的优化燃烧措施，实时调整分解炉喷煤量，使得煤粉能在分解炉内充分、稳定地燃烧。煤粉低位热值在线估计系统已应用于实际现场，且效果良好，对操作员起到了很好的指导作用，对企业节煤降耗起到了重要的作用。附图说明图1是煤粉低位热值的在线实时估计运行数据图。具体实施方式下面结合附图和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，其特征在于，包括以下步骤；1)冷却机总风量计算根据风机特性，风机风量与风压存在以下关系：Q1/Q2=H1/H2,---(1)其中，Q1是实际工况下风机风量，m3/h；Q2是风机的额定风量，m3/h；H1是实际工况下风机风压，Pa；H2是风机的额定风压，Pa；实际工况下的风机风压来自现场DCS，将Q2、H1、H2带入式(1)，得到实际工况下的风机风量Q1为Q1=Q2×H1/H2,---(2)利用式(2)分别计算各个冷却风机的风量，再叠加计算得到冷却机的总风量为V总；2)三次风量计算根据窑头排风机风量计算冷却机余风量、进入窑头AQC余热锅炉风量分别为V余风和V锅炉，又根据二次风和三次风的分配比例k1：k2，可得到三次风量为3)煤粉低位热值估计计算分解炉内气体量包括分解炉煤粉燃烧烟气量、生料分解产生的二氧化碳量和窑尾烟气量。FSA0000095827360000013.tif

【技术特征摘要】
1.一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)冷却机总风量计算根据风机特性，风机风量与风压存在以下关系：其中，Q1是实际工况下风机风量，m3/h；Q2是风机的额定风量，m3/h；H1是实际工况下风机风压，Pa；H2是风机的额定风压，Pa；实际工况下的风机风压来自现场DCS，将Q2、H1、H2带入式(1)，得到实际工况下的风机风量Q1为利用式(2)分别计算各个冷却风机的风量，再叠加计算得到冷却机的总风量为V总；2)三次风量计算根据窑头排风机风量计算冷却机余风量、进入窑头AQC余热锅炉风量分别为V余风和V锅炉，又根据二次风和三次风的分配比例k1∶k2，可推导得到三次风量为3)煤粉低位热值估计计算分解炉内气体量包括分解炉煤粉燃烧烟气量、生料分解产生的二氧化碳量和窑尾烟气量；还包括以下步骤：31)分解炉煤粉燃烧烟气量计算标准状况下，单位煤粉燃烧需要的理论空气量为Vk＝1.01×Qnet，ar/1000+0.5，(3)同时，单位煤粉燃烧产生的理论烟气量为V0＝0.89×Qnet，ar/1000+1.65，(4)其中，Qnet，ar是煤粉低位热值，kcal/kg，所以实际烟气量为V1＝V0+(α-1)×Vk，(5)其中，α是过剩空气系数；V1是标况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，Nm3/kg，根据理想气体状态方程P1V1/T1＝P0V0/T0，(6)P1是标准工况下的实际压强，T1是标准工况下的实际温度，P0是标准工况下的理论压强，T0是标准工况下的理论温度；将标准状况下烟气量V1换算为实际工况下的烟气量V2，分解炉煤粉燃烧产生的烟气量为其中，为分解炉喷煤量，kg/h；V2是实际工况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，m3/kg；32)生料分解产生二氧化碳计算标准状况下，生料中碳酸盐分解放出二氧化碳为其中，Cca0是熟料中碳酸钙的比例，％；Cmg0是熟料中碳酸镁的比例，％；是生产单位熟料所需的生料分解放出的二氧化碳量，Nm3/kg；根据方程(6)计算实际工况下生产单位熟料所需的生料分解放出的二氧化碳量为所以，生料碳酸盐分解放出的二氧化碳量为其...

【专利技术属性】
技术研发人员：于宏亮，王孝红，姚传波，景绍洪，袁铸钢，孟庆金，申涛，王新江，邢宝玲，高红卫，吴芸，侯延雷，任春理，
申请(专利权)人：济南大学，山东恒拓科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：