基于热平衡的煤粉掺烧煤气锅炉燃煤热值软测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及到一种基于热平衡的煤粉渗烧煤气锅炉燃煤热值软测量方法，特别是 配有直吹式制粉系统的煤粉渗烧煤气锅炉燃煤热值软测量方法。
【背景技术】
[0002] 钢铁企业在生产过程中产生了大量的副产煤气，利用副产煤气进行发电是钢铁行 业实现节能减排的重要措施，煤粉渗烧煤气锅炉在钢铁企业得到了大量应用，与此同时，煤 粉渗烧煤气锅炉的运行优化也越来越受到企业的关注。
[0003] 锅炉的运行经济性需要通过热效率来表征，而燃料的热值是计算锅炉热效率的重 要输入数据之一。目前，钢铁企业基本都配备了煤气成分及热值在线分析仪，然而对燃煤热 值的监测主要还是通过离线取样化验获得，煤质的工业分析存在着较大的制样误差及严重 的分析时间滞后，如何实现燃煤热值在线软测量，并依此计算锅炉效率，进而优化调整锅炉 运行工况，是相关技术人员一直关屯、的问题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的在于提供了一种基于热平衡的煤粉渗烧煤气锅炉燃 煤热值软测量方法，该方法利用锅炉热平衡原理，实现了入炉煤热值的在线监测。
[0005] 本发明是通过如下技术方案实现的，本发明方法包括：
[000引步骤（1):设置燃煤热值初始值鶴。W化閒縷)；
[0007] 步骤（2):计算煤粉与煤气混合燃料的低位热值及元素分析成分；
[000引步骤（3):计算烟气量；
[0009] 步骤（4):利用反平衡效率模型，计算锅炉各项热损失，得到锅炉反平衡热效率 nb(% )；
[0010] 步骤（5):利用正平衡效率模型，得到当前的燃煤热值搔。(kJ/kg;;
[0011] 步骤化）：若(党MU-党的绝对值大于给定的微小量e，则将当前燃煤热值 錫武给盛，。《，然后重新执行步骤似~步骤巧），直至黛的绝对值小于或 等于给定的微小量e，输出当前燃煤热值0二。ee，所述的微小量e根据预定的进度确定。
[0012] 上述方案中，所述的步骤（2)计算煤粉与煤气的混合燃料热值的方法为：
[001引1)计算煤粉与煤气分别占混合燃料量的质量百分数心。1 (% )、):
[001引式中：8。。。1 一一入炉瞬时燃煤量，kg/h;
[0017] Bg。,一一入炉煤气瞬时流量，mVh;
[001引Pg。,一一标准状态下气体燃料的密度，kg/m3;
[0019] 2)根据燃煤与煤气的热值及质量百分数计算混合燃料低位热值0;品：
[0020]
巧）
[002。 式中：激，。。^一一设置的燃煤低位热值初始值，kj/kg;
[0022] i绪一一煤气低位热值，kj/m3,可取用煤气热值在线分析仪测量值，若无，可根据 煤气成分按下式计算，找：=1 26.%C〇 + !〇7.S5H,+358.S!CH4,其中，C0、&、邸4分别为煤 气中相应各可燃气体成分的体积含量百分率，％。
[0023] 上述方案中，所述的步骤（2)计算煤粉与煤气的混合燃料元素成分分析的方法 为：
[0024] 1)实际煤种元素分析成分
[00巧]一般电站只能做工业分析，包括原煤水分、挥发分、灰分、固定碳及热值等， 可利用0二.。曲修正锅炉设计煤种的元素分析成分计算出实际煤种的元素分析成分 Q、嗎、0;1'、N;,'、S;r。
[0026] 具体计算方法为：
[0029] 式中：X：：ar--实际煤种元素分析值，即碳、氨巧^，氧0:r、氮、硫％的百分 含量，％ ;
[0030] 一一设计煤种的元素分析值，％;
[0031] ki--实际煤种元素成分修正系数；
[0032] 泌-设计煤种的低位热值，kJ/kg;
[0033] 实际煤种水分、灰分计算方法为：
[003引式中：Yi:ar.--实际煤种的水分颗.、灰分准' ％ ;
[0037] 蹲-设计煤种的水分啊、灰分，％ ;
[0038] k2-一实际煤种水分、灰分修正系数；
[0039] 2)煤气元素分析成分
[0040]将煤气成分分别按下列各式换算为W收到基质量百分率表示的元素成分，计算公 式为：
[0047] 式中：CO、C〇2、&、&S、成、〇2、&0、CmH。--煤气中相应各成分的体积含量百分 率，％ ;
[004引 巧、：带、0?f、N^,、疋^、--换算后煤气相应元素成分的收到基质量百 分率，％ ;
[0049] iih--标准状态下煤气中的含灰浓度，g/m3;
[0050] Pqm-一标准状态下煤气中的密度，kg/m3;
[0051] 3)混合燃料元素分析成分
[0052] 煤粉与煤气混合燃料的元素分析成分按下式进行计算：
[0053]
(14)
[0054] 式中：馬一一实际煤种的元素成分收到基质量百分率，％;
[005引靖一-煤气的元素成分收到基质量百分率，％;
[0056] Xr一一混合燃料的元素成分收到基质量百分率，％。
[0057] 上述方案中，所述的步骤（3)烟气量计算方法为：
[0062]
(19)
[006引式中：Vgy--实际干烟气量，m3/kg;
[0064] 嘴--理论干烟气量，m3/kg;
[0065] --理论干空气量，m3/kg;
[0066] --烟气中水蒸气含量，m3/kg;
[0067]apy--排烟处的过量空气系数；
[006引 ef，巧'r、Of、Nf、.Sf__混合燃料的H元素收到基质量百分率，％;
[0069] 一一混合燃料的水分收到基质量百分率，％;
[0070] 〇2'--排烟中的〇2含量，％;
[0071] C0'--排烟中的C0含量，％;
[0072]dk-一环境空气绝对湿度，kg/kg，若无计量，可取值0. 01。
[0073] 上述方案中，所述的步骤（4)锅炉反平衡效率模型为：
[0079] 式中：Q2--排烟热损失，％ ;
[0080]Q3-化学不完全燃烧热损失，％ ;
[0081]Q4--机械不完全燃烧热损失，％ ;
[0082] 化--散热损失，％ ;
[0083]马6一一灰渣物理热损失，％，对于燃用混合燃料的发电锅炉，该值可取为0;
[0084]to-环境溫度，°C;
[0085]0py--排烟溫度，。C;
[0086] -一干烟气从t。到0py的平均定压比热容，kj/化巧）；
[0087]g,',h:〇一一水蒸气从t。到0W的平均定压比热容，kj/化巧）；
[0088]a1,、a-一分别为炉渣、飞灰中灰量占混合燃料总灰量的质量含量百分比，％ ;
[0089]Ci,、Cfh-一分别为炉渣含碳量、飞灰含碳量，％ ;有条件时，可用在线测量值，无条 件时，可基于历史运行工况及化验数据，分别建立飞灰含碳量、炉渣含碳量随发电负荷和渗 烧煤气量变化的回归模型，即Ciz=fi(Pel，BgJ、Qh=f2(Pel，BgJ;
[0090] Dpd、D--分别为锅炉额定蒸发量和实时蒸发量，t/h。
[0091] 上述方案中，所述的步骤（5)利用锅炉正平衡效率模型计算当前燃煤热值方法 为：
[009引式中：Qr--锅炉总输入热量，kj/h;
[0096]Qi--锅炉有效利用热量，kJ/h;
[0097]Dgf-一锅炉过热器出口蒸汽流量，kg/h，可采用锅炉实时蒸发量D的测量值；
[009引 Dzr--锅炉再热器出口蒸汽流量，kg/h，化r=AzfXDgr+Dzrj^^，其中，Azr为再热蒸汽 份额，根据从DCS或SIS系统实时数据库中读取的汽轮机再热冷段各级抽汽、凝结水和疏水 对应的压力和溫度，通过高溫加热器热平衡计算其抽汽份额Ai和A1;进而，由A= 1-A1-A2 计算再热蒸汽份额，为再热器减溫喷水量，kg/h，采用测量值；
[0099]Dp"-一排污流量，kg A，可取用设计值；
[0100] i" "、igg、i'--分别为过热蒸汽洽、再热蒸汽进口洽、再热蒸汽出 口洽、给水洽和汽包压力下的饱和水洽，kj/kg;其值可根据对应的溫度、压力测量值，利用 经典IAPWS-IF97模型计算得到。
[0101] 本发明利用相关数据接口，从DCS系统读取相关运行参数数据，通过设置某一时 刻的燃煤热值初始值，计算煤粉与煤气混合燃料的