一种锅炉热效率获取方法与流程

本发明涉及锅炉热力性能计算技术领域，更具体地说，涉及一种锅炉热效率获取方法。

背景技术：

燃料送入锅炉的热量中大部分被锅炉受热面吸收，产生水蒸气，这是被利用的有效热量，而另一部分热量损失掉了，这部分热量通常被称为热损失。

通常，锅炉热效率的计算方法分为输入-输出热量法热效率(又称正平衡法)以及热损失法热效率(又称反平衡法)两种。

在实际的设计和测算中，无论正平衡或反平衡计算，其共同之处是都需要知道锅炉的输入热量，其中最主要的输入热量即为燃料输入的燃烧能。计算该燃烧能时需要知道燃料的发热量，而这通常需要进行取样分析，对于锅炉复杂多变的煤质难以做到实时性。

现有技术中，常出现当前无法有效解决锅炉输入燃煤煤质数据，或不具备在线检测的技术条件的问题，因而锅炉热效率的测算中，通常无法做到实时、准确。

综上所述，如何提供一种能够实时准确获取锅炉热效率的方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种锅炉效率获取方法，该方法获取过程不涉及煤质。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锅炉热效率获取方法，包括：获取锅炉的有效输出热量和总输出热量，根据所述有效输出热量和总输出热量得到锅炉的热效率。

优选的，包括：

获取锅炉的过热蒸汽吸收的能量Q_gq、再热蒸汽吸收的热量Q_zq、锅炉热力边界出口烟气所输出的能量Q_py、锅炉热力边界出口飞灰所输出的能量Q_fh、锅炉热力边界出口炉渣所输出的热量Q_lz、锅炉的散热损失Q_sr、锅炉排污水所输出的能量Q_pw、磨煤机排出石子煤所输出的热量Q_sm和锅炉侧泄漏汽水所输出的能量Q_xl，锅炉热效率η_gl通过下式得到：

式中，Q_gq为过热蒸汽吸收的能量，Q_zq为再热蒸汽吸收的热量，Q_py为锅炉热力边界出口烟气所输出的能量，Q_fh为锅炉热力边界出口飞灰所输出的能量，Q_lz为锅炉热力边界出口炉渣所输出的热量，Q_sr为锅炉的散热损失，Q_pw为锅炉排污水所输出的能量，Q_sm为磨煤机排出石子煤所输出的热量，Q_xl为锅炉侧泄漏汽所输出的能量。

优选的，获取所述过热蒸汽吸收的热量的步骤，包括：

获取锅炉末级过热器出口蒸汽流量D_gqc、锅炉末级过热器出口蒸汽所具有的热焓值h_gqc、省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水流量D_gjw-i、省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的减温水级数n、省煤器入口给水所具有的热焓值h_fw、省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水所具有的热焓值h_gjw-i；所述过热蒸汽吸收的热量Q_gq根据下式计算：

式中：i为当前级数，n为省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的减温水级数。

优选的，所述获取再热蒸汽吸收的热量Q_zq的步骤，包括：

获取再热器进口的蒸汽流量D_zqj、再热器水侧喷入的减温水量D_zjw、再热器出口蒸汽所具有的热焓值h_zqc、再热器进口蒸汽所具有的热焓值h_zqj和再热器减温水所具有的热焓值h_zjw；

所述获取再热蒸汽吸收的热量Q_zq根据下式计算：

Q_zq＝(D_zqj+D_zjw)h_zqc-D_zqjh_zqj-D_zjwh_zjw

式中：D_zqj为再热器进口的蒸汽流量，D_zjw为再热器水侧喷入的减温水量，h_zqc为再热器出口蒸汽所具有的热焓值，h_zqj为再热器进口蒸汽所具有的热焓值，h_zjw为再热器减温水所具有的热焓值。

优选的，获取所述锅炉热力边界出口烟气所输出的能量Q_py的步骤，包括：

所述锅炉热力边界出口烟气所输出的能量Q_py的计算公式为：

Q_py＝(V_py-1.24D_ch)CP′_py(t_py-t₀)+126.36V_pyΦ(CO)+D_ch(h_pychs-h_fw)

式中：V_py为锅炉热力边界出口的烟气量，D_ch为吹灰蒸汽流量，t₀为锅炉热力边界入口空气温度，t_py为锅炉热力边界出口烟气温度，CP′_py为锅炉热力边界出口扣除吹灰蒸汽影响之后烟气从t₀到t_py的平均定压比热，Φ(CO)为锅炉热力边界出口烟气中气体CO的体积浓度，h_pychs为1.24D_ch/V_py烟气分压力以及t_py烟气温度条件之下的水蒸气焓，省煤器入口给水所具有的热焓值h_fw；

其中，CP′_py计算方式如下：

式中，CP_CO2、CP_H2O、CP_O2、CP_CO、CP_SO2、CP_N2分别为CO₂、H₂O、O₂、CO、SO₂、N₂从t₀到t_py的平均定压比热；Φ(X_i)′为扣除吹灰蒸汽对尾部烟气稀释之后的X_i的烟气成分，X₁为CO₂、X₂为O₂、X₃为CO、X₄为SO₂、X₅为N₂；

其中，所述扣除吹灰蒸汽对尾部烟气稀释之后的X_i的烟气成分Φ(X_i)′根据的计算方法如下：

Φ(N₂)＝100-Φ(CO₂)-Φ(H₂O)-Φ(O₂)-Φ(CO)-Φ(SO₂)

式中：Φ(X_i)为锅炉热力边界出口烟气中气体X_i的体积浓度。

优选的，获取所述吹灰蒸汽流量D_ch的步骤，包括：

通过测量装置获取；

或者获取省煤器入口给水流量、锅炉末级过热器出口蒸汽流量、省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水流量；通过下式计算所述吹灰蒸汽流量D_ch：

式中，D_fw为省煤器入口给水流量，D_gqc为获取锅炉末级过热器出口蒸汽流量、D_gjw-i为省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水流量。

优选的，获取所述锅炉热力边界出口飞灰所输出的能量Q_fh和锅炉热力边界出口炉渣所输出的热量Q_lz的步骤，包括：

获取锅炉热力边界出口烟气中的飞灰浓度、锅炉热力边界出口烟气中飞灰的热焓值、磨煤机入口原煤温度条件之下的飞灰热焓值、锅炉热力边界出口飞灰与炉渣的质量比、锅炉热力边界出口炉渣的热焓值、磨煤机入口原煤温度条件之下的炉渣热焓值、锅炉热力边界出口烟气中飞灰的可燃物含量、锅炉热力边界出口的烟气量；根据下列公式计算：

式中，μ(ash)为锅炉热力边界出口烟气中的飞灰浓度；

h_fh为锅炉热力边界出口烟气中飞灰的热焓值；

h_fh0为磨煤机入口原煤温度条件之下的飞灰热焓值；

a为炉热力边界出口飞灰与炉渣的质量比；

h_lz为锅炉热力边界出口炉渣的热焓值；

h_lz0为磨煤机入口原煤温度条件之下的炉渣热焓值；

C_fh为锅炉热力边界出口烟气中飞灰中的可燃物含量；

V_py为锅炉热力边界出口的烟气量。

优选的，获取所述锅炉排污水所输出的能量Q_pw的步骤，包括：

获取锅炉的排污水量、锅炉排污水所具有的热焓值、省煤器入口给水所具有的热焓值；并根据下列公式计算：Q_pw＝D_pw(h_pw-h_fw)

式中，D_pw为锅炉的排污水量；h_pw为锅炉排污水所具有的热焓值；h_fw为省煤器入口给水所具有的热焓值。

优选的，获取所述磨煤机排出石子煤所输出的热量Q_sm的步骤，包括：

获取磨煤机排出的石子煤量、石子煤的发热量、排出石子煤所具有的显热焓值和磨煤机入口原煤温度条件之下的石子煤显热焓值；

所述磨煤机排出石子煤所输出的热量Q_sm根据下列计算公式为：

Q_sm＝M_sm(Q_smfr+h_sm-h_sm0)

式中，M_sm为磨煤机排出的石子煤量；

Q_smfr为石子煤的发热量；

h_sm为排出石子煤所具有的显热焓值；

h_sm0为磨煤机入口原煤温度条件之下的石子煤显热焓值。

优选的，获取所述锅炉的散热损失Q_sr的步骤，包括：

获取锅炉末级过热器出口额定蒸汽流量和锅炉末级过热器出口蒸汽流量；所述锅炉的散热损失Q_sr的计算公式如下：

式中，为锅炉末级过热器出口额定蒸汽流量；D_gqc为锅炉末级过热器出口蒸汽流量。

本发明是提供的获取方法中通过利用获取的锅炉的有效输出热量和总输出热量得到锅炉的热效率。在上述获取过程中，不涉及煤质特性，能够在不进行煤质测试的情况下，对锅炉热效率进行获取，方便得到锅炉热效率，且满足实时性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明中所提供的锅炉效率获取方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种锅炉效率获取方法，该方法获取过程不涉及煤质的获取，方便且准确。

本发明所提供的一种锅炉热效率获取方法，包括：获取锅炉的有效输出热量和总输出热量，根据所述有效输出热量和总输出热量得到锅炉的热效率。具体地，通过下列公式实现相应的计算：

该公式采用有效输出热量和输出总热量对锅炉热效率进行计算，这种计算方式中避免了对煤质的检测，可以在实际的锅炉热效率获取过程之中简化对煤质的检测，使锅炉热效率的获取过程更快捷。

在一个具体的实施例中，上述方法可以具体为获取锅炉的过热蒸汽吸收的能量Q_gq、再热蒸汽吸收的热量Q_zq、锅炉热力边界出口烟气所输出的能量Q_py、锅炉热力边界出口飞灰所输出的能量Q_fh、锅炉热力边界出口炉渣所输出的热量Q_lz、锅炉的散热损失Q_sr、锅炉排污水所输出的能量Q_pw、磨煤机排出石子煤所输出的热量Q_sm和锅炉侧泄漏汽水所输出的能量Q_xl，锅炉热效率η_gl通过下式得到：

式中，Q_gq为过热蒸汽吸收的能量，Q_zq为再热蒸汽吸收的热量，Q_py为锅炉热力边界出口烟气所输出的能量，Q_fh为锅炉热力边界出口飞灰所输出的能量，Q_lz为锅炉热力边界出口炉渣所输出的热量，Q_sr为锅炉的散热损失，Q_pw为锅炉排污水所输出的能量，Q_sm为磨煤机排出石子煤所输出的热量，Q_xl为锅炉侧泄漏汽、水所输出的能量。

需要说明的是，为了能实时了解锅炉的热效率，可以通过下列公式进行获取：

或

上述式中：锅炉热效率η_gl(％)，其中，锅炉的有效输出热量Q_yx(MJ/h)和锅炉的输出总热量Q_tot(MJ/h)的具体计算方式如下。

具体地，请参考下列公式：

Q_yx＝Q_gq+Q_zq

Q_tot＝Q_gq+Q_zq+Q_py+Q_fh+Q_lz+Q_sr+Q_pw+Q_sm+Q_xl

其中，Q_gq为过热蒸汽吸收的能量，单位为MJ/h；

Q_zq为再热蒸汽吸收的热量，单位为MJ/h；

Q_py为锅炉热力边界出口烟气所输出的能量(包括显热能、燃烧能)，单位为MJ/h；

Q_fh为锅炉热力边界出口飞灰所输出的能量(包括显热能、燃烧能)，单位为MJ/h；

Q_lz为锅炉热力边界出口炉渣所输出的热量(包括显热能、燃烧能)，单位为MJ/h；

Q_sr为锅炉的散热损失，单位为MJ/h；

Q_pw为锅炉排污水所输出的能量，单位为MJ/h；

Q_sm为磨煤机排出石子煤所输出的热量(包括显热能、燃烧能)，单位为MJ/h；

Q_xl为锅炉侧泄漏汽、水所输出的能量，单位为MJ/h。

综上所述，能够得到上述锅炉热效率η_gl的计算公式。本发明是提供的获取方法中，通过利用上述锅炉热效率η_gl的计算公式，能够在不进行煤质测试的情况下，对锅炉热效率进行获取，方便得到锅炉热效率，且满足实时性和准确性。

需要说明的是，本发明的说明书中标注在物理量后面的单位，即为在公式中适用的单位，但并不局限于该单位，只要满足公式的使用，可以进行整体的调整。

在上述实施例的基础之上，获取过热蒸汽吸收的热量的步骤，可以具体包括：

获取锅炉末级过热器出口蒸汽流量D_gqc、锅炉末级过热器出口蒸汽所具有的热焓值h_gqc、省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水流量D_gjw-i、省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的减温水级数n、省煤器入口给水所具有的热焓值h_fw、省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水所具有的热焓值h_gjw-i；过热蒸汽吸收的热量Q_gq根据下式计算：

式中：i为当前级数，n为省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的减温水级数。

其中，D_gqc为锅炉末级过热器出口蒸汽流量，单位为t/h；

h_gqc为锅炉末级过热器出口蒸汽所具有的热焓值，单位为kJ/kg；

D_gjw-i为省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水流量，单位为t/h；

n为省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的减温水级数；

h_fw为省煤器入口给水所具有的热焓值，单位为kJ/kg；

h_gjw-i为省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水所具有的热焓值，单位为kJ/kg。

在上述任意一个实施例的基础之上，获取再热蒸汽吸收的热量Q_zq的步骤，可以具体包括：

获取再热器进口的蒸汽流量D_zqj、再热器水侧喷入的减温水量D_zjw、再热器出口蒸汽所具有的热焓值h_zqc、再热器进口蒸汽所具有的热焓值h_zqj和再热器减温水所具有的热焓值h_zjw

获取再热蒸汽吸收的热量Q_zq根据下式计算：

Q_zq＝(D_zqj+D_zjw)h_zqc-D_zqjh_zqj-D_zjwh_zjw

式中：D_zqj为再热器进口的蒸汽流量，单位为t/h；

D_zjw为再热器水侧喷入的减温水量，单位为t/h；

h_zqc为再热器出口蒸汽所具有的热焓值，单位为kJ/kg；

h_zqj为再热器进口蒸汽所具有的热焓值，单位为kJ/kg；

h_zjw为再热器减温水所具有的热焓值，单位为kJ/kg。

在上述任意一个实施例的基础之上，获取锅炉热力边界出口烟气所输出的能量Q_py的步骤，可以具体包括：

锅炉热力边界出口烟气所输出的能量Q_py的计算公式为：

Q_py＝(V_py-1.24D_ch)CP_p′_y(t_py-t₀)+126.36V_pyΦ(CO)+D_ch(h_pychs-h_fw)

式中：V_py为锅炉热力边界出口的烟气量，单位为km³/h；

D_ch为吹灰蒸汽流量，单位为t/h；

t₀为锅炉热力边界入口空气温度，单位为摄氏度。

t_py为锅炉热力边界出口烟气温度，单位为摄氏度。

CP′_py为锅炉热力边界出口扣除吹灰蒸汽影响之后烟气从t₀到t_py的平均定压比热，单位为kJ/m³k；

Φ(CO)为锅炉热力边界出口烟气中气体CO的体积浓度，单位为％；

h_pychs为1.24D_ch/V_py烟气分压力以及t_py烟气温度条件之下的水蒸气焓，单位为kJ/kg；

h_fw为省煤器入口给水所具有的热焓值，单位为t/h。

其中，CP′_py计算方式如下：

式中，CP_CO2、CP_H2O、CP_O2、CP_CO、CP_SO2、CP_N2分别为CO₂、H₂O、O₂、CO、SO₂、N₂从t₀到t_py的平均定压比热，单位为kJ/m³.k；

Φ(X_i)′为扣除吹灰蒸汽对尾部烟气稀释之后的X_i的烟气成分，单位为百分比，X₁为CO₂、X₂为O₂、X₃为CO、X₄为SO₂、X₅为N₂；

其中，扣除吹灰蒸汽对尾部烟气稀释之后的X_i的烟气成分Φ(X_i)′根据的计算方法如下：

Φ(N₂)＝100-Φ(CO₂)-Φ(H₂O)-Φ(O₂)-Φ(CO)-Φ(SO₂)

式中：Φ(X_i)为锅炉热力边界出口烟气中气体X_i的体积浓度，单位为百分比。

在上实施例的基础之上，获取吹灰蒸汽流量D_ch的步骤，可以具体包括：

通过测量装置获取；

或者获取省煤器入口给水流量、锅炉末级过热器出口蒸汽流量、省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水流量；通过下式计算吹灰蒸汽流量D_ch：

式中，D_fw为省煤器入口给水流量，单位为t/h；D_gqc为获取锅炉末级过热器出口蒸汽流量，单位为t/h；D_gjw-i为省煤器入口给水流量测点之前喷入锅炉水侧的各级减温水流量，单位为t/h。

在上述任意一个实施例的基础之上，获取锅炉热力边界出口飞灰所输出的能量Q_fh和锅炉热力边界出口炉渣所输出的热量Q_lz的步骤，包括：

获取锅炉热力边界出口烟气中的飞灰浓度、锅炉热力边界出口烟气中飞灰的热焓值、磨煤机入口原煤温度条件之下的飞灰热焓值、锅炉热力边界出口飞灰与炉渣的质量比、锅炉热力边界出口炉渣的热焓值、磨煤机入口原煤温度条件之下的炉渣热焓值、锅炉热力边界出口烟气中飞灰中的可燃物含量、锅炉热力边界出口的烟气量；根据下列公式计算：

式中，μ(ash)为锅炉热力边界出口烟气中的飞灰浓度；单位为g/Nm³；

h_fh为锅炉热力边界出口烟气中飞灰的热焓值；单位为kJ/kg；

h_fh0为磨煤机入口原煤温度条件之下的飞灰热焓值；单位为kJ/kg；

a为炉热力边界出口飞灰与炉渣的质量比；

h_lz为锅炉热力边界出口炉渣的热焓值；单位为kJ/kg；

h_lz0为磨煤机入口原煤温度条件之下的炉渣热焓值；单位为kJ/kg；

C_fh为锅炉热力边界出口烟气中飞灰的可燃物含量，单位为百分比；

V_py为锅炉热力边界出口的烟气量，单位为km³/h。

在上述任意一个实施例的基础之上，获取锅炉排污水所输出的能量Q_pw的步骤，包括：

获取锅炉的排污水量、锅炉排污水所具有的热焓值、省煤器入口给水所具有的热焓值；并根据下列公式计算：Q_pw＝D_pw(h_pw-h_fw)

式中，D_pw为锅炉的排污水量，单位为t/h；h_pw为锅炉排污水所具有的热焓值，单位为kJ/kg；h_fw为省煤器入口给水所具有的热焓值，单位为kJ/kg。

在上述任意一个实施例的基础之上，获取磨煤机排出石子煤所输出的热量Q_sm的步骤，包括：

获取磨煤机排出的石子煤量、石子煤的发热量、排出石子煤所具有的显热焓值和磨煤机入口原煤温度条件之下的石子煤显热焓值；

磨煤机排出石子煤所输出的热量Q_sm根据下列计算公式为：

Q_sm＝M_sm(Q_smfr+h_sm-h_sm0)

式中，M_sm为磨煤机排出的石子煤量；单位为t/h；

Q_smfr为石子煤的发热量；单位为kJ/kg；

h_sm为排出石子煤所具有的显热焓值；单位为kJ/kg；

h_sm0为磨煤机入口原煤温度条件之下的石子煤显热焓值，单位为kJ/kg。

在上述任意一个实施例的基础之上，获取锅炉的散热损失Q_sr的步骤，包括：

获取锅炉末级过热器出口额定蒸汽流量和锅炉末级过热器出口蒸汽流量；锅炉的散热损失Q_sr的计算公式如下：

式中，为锅炉末级过热器出口额定蒸汽流量，单位为t/h；D_gqc为锅炉末级过热器出口蒸汽流量，单位为t/h。

一般正常运行条件之下，锅炉的泄漏量Q_xl以及石子煤量M_sm均很小，经常可以忽略不计。另外，对于Q_pw这一项一般只针对汽包锅炉，其数量一般为蒸发量的一定比例，且该比例一般亦很小，可以忽略不计，而对于直流锅炉则无Q_pw这一项。

在上述任意一个实施例的基础之上，关于数据的获取：上述所有数据之中除t_py、V_py、(CO₂、H₂O、O₂、CO、SO₂体积浓度)、μ(ash)、C_fh相关的定向采集数据之外，均可以通过机组DCS数据库、相关物参数数据库及上述定向采集数据直接或间接计算实时获取。排烟温度由多个设置的热电偶实时测取，烟气量可通过设置的烟气测量装置实时测取，烟气成分可通过设置的多功能烟气分析仪实时测取，飞灰浓度可通过设置的飞灰浓度计实时测取，飞灰可燃物含量可通过设置的飞灰可燃物测量仪实时测取。

可选的，上述获取方式并不唯一，也可以采用其他监测、获取方式得到对应的数值或测量值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的锅炉热效率获取方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。