煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法
【专利摘要】本发明公开一种煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，包括以下步骤：将煤的特性数据与高炉煤气的特性数据进行整合，获得混合燃料特性数据；根据混合燃料特性数据和取样化验得到的炉渣、飞灰和沉降灰的含碳量计算获得实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率；根据混合燃料特性数据和实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率计算获得燃烧所需理论空气量；根据混合燃料特性数据、实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和燃烧所需理论空气量计算获得燃烧产生的理论干烟气量；根据混合燃料特性数据、燃烧所需理论空气量、理论干烟气量以及烟气成分数据计算获得排烟处过量空气系数、实际干烟气量；根据混合燃料特性数据和过量空气系数计算获得燃烧产生的水蒸气量。
【专利说明】煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热能工程领域，尤其涉及一种煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法。
【背景技术】
[0002]钢铁企业在冶炼过程中产生了大量的高炉煤气，由于高炉煤气具有热值低、含氮量高、燃烧稳定性较差等特点，目前许多钢铁厂对高炉煤气的利用都不够充分，大量高炉煤气被放散，造成能源的浪费。如何利用好钢铁生产工艺中副产的高炉煤气资源，是相关技术人员普遍关心的问题。
[0003]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；而从钢铁厂的角度来看，采用煤粉与煤气混烧的方式能较好地利用煤气，有助于实现煤气管网的平衡；此外，煤粉锅炉掺烧煤气后，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。
[0004]燃料燃烧计算是锅炉性能试验计算过程中必不可少的一个环节。目前，对于煤粉和气体燃料混烧条件下的燃烧计算普遍采用的方法是将折算的混合燃料成分代入传统的燃煤燃烧计算方法进行计算，然而，该方法适用于大多数气体燃料与煤粉的混烧，却不能用于高炉煤气与煤粉的混烧，这是因为传统的燃烧计算方法基于燃料含氮量较低的假设条件，这一点对于大多数气体燃料都成立，但是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，折算后的混合燃料收到基含氮量仍然不可忽略，故不能套用传统的燃烧计算方法。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法。
[0006]为达到上述目的，本发明所述一种煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，包括以下步骤:
[0007]对锅炉运行过程中的原煤和煤粉进行取样并分析获得煤的特性数据；对锅炉运行过程中的入炉高炉煤气进行取样并分析获得高炉煤气的特性数据；
[0008]利用第一计算式将煤的特性数据与高炉煤气的特性数据进行整合，获得混合燃料特性数据；
[0009]对锅炉运行过程中的炉渣、飞灰和沉降灰进行取样并分析获得其含碳量；
[0010]根据炉渣、飞灰和沉降灰的含碳量和混合燃料特性数据，利用第二计算式计算获得实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率；[0011]根据实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和混合燃料特性数据，利用第三计算式计算获得燃烧所需理论空气量；
[0012]根据实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率、燃烧所需理论空气量和混合燃料特性数据，利用第四计算式计算获得燃烧产生的理论干烟气量；
[0013]对锅炉运行过程中的烟气成分进行取样并分析获得烟气成分数据；
[0014]根据混合燃料特性数据、燃烧所需理论空气量、理论干烟气量以及烟气成分数据，利用第五计算式和第六计算式以循环迭代计算方式计算获得排烟处过量空气系数、实际干烟气量；
[0015]根据混合燃料特性数据和过量空气系数，利用第七计算式计算获得燃烧产生的水
蒸气量。
[0016]优选地，所述混合燃料特性数据包括收到基灰分Am、水分Mm、碳元素含量Cm、氢元素含量、氧元素含量0?、氮元素含量Nm、硫元素含量Sm ;所述第一计算式为:
[0017]Yi — bCMlxC()al，JbgasXgas, i，其中，
[0018]Yi为混合燃料的某项特性数据；
[0019]xcoal；i, xgas；i分别为煤和高炉煤气的对应特性数据；
[0020]bcoal, bgas分别为煤消耗量和高炉煤气消耗量占总燃料消耗量的份额。
[0021]优选地，所述第二计算式为:
[0022]
【权利要求】
1.一种煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，其特征在于，包括以下步骤: 对锅炉运行过程中的原煤和煤粉进行取样并分析获得煤的特性数据；对锅炉运行过程中的入炉高炉煤气进行取样并分析获得高炉煤气的特性数据； 第一计算式将煤的特性数据与高炉煤气的特性数据进行整合，获得混合燃料特性数据； 对锅炉运行过程中的炉渣、飞灰和沉降灰进行取样并分析获得其含碳量； 根据炉渣、飞灰和沉降灰的含碳量和混合燃料特性数据，利用第二计算式计算获得实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率； 根据实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率和混合燃料特性数据，利用第三计算式计算获得燃烧所需理论空气量； 根据实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率、燃烧所需理论空气量和混合燃料特性数据，利用第四计算式计算获得燃烧产生的理论干烟气量； 对锅炉运行过程 中的烟气进行取样并分析获得烟气成分数据； 根据混合燃料特性数据、燃烧所需理论空气量、理论干烟气量以及烟气成分数据，利用第五计算式和第六计算式以循环迭代计算方式计算获得排烟处过量空气系数、实际干烟气量; 根据混合燃料特性数据和过量空气系数，利用第七计算式计算获得燃烧产生的水蒸气量。
2.根据权利要求1所述的煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，其特征在于，所述混合燃料特性数据包括收到基灰分Am、水分、碳元素含量Cm、氢元素含量、氧元素含量0?、氮元素含量Nm、硫元素含量Sm ;所述第一计算式为:
Yi — bcoaiXcoai； i+bgasxgas； j j ^cI11 j
Ii为混合燃料的某项特性数据； XcoaIji^Xgasji分别为煤和高炉煤气的对应特性数据； bcoal> bgas分别为煤消耗量和高炉煤气消耗量占总燃料消耗量的份额。
3.根据权利要求1所述的煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，其特征在于，所述第二计算式为:
a r Cc r Hc r Cc
qr = car-^ lzL|z c + ftLfhr + φ CJhr ，其中，
100 100 C IOO-C^ IOO-CccTh ζ、τ， C为混合燃料收到基实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率，%； Car为混合燃料收到基碳元素质量含量百分率，% ； Aar为混合燃料收到基灰分质量含量百分率，％ ; C、Cl, 分别为炉渣、飞灰和沉降灰中的含碳量，% ； rlz、rCJh分别为炉渣、飞灰和沉降灰中灰量占燃煤总灰量的份额，％。
4.根据权利要求1所述的煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，其特征在于，所述第三计算式为:l.:^ = ().()889(C:?.+ 0.375S:1l.) + 0.265H-0.0333(\.，其中， K为每kg混合燃料燃烧所需的理论空气量，m3/kg ； Sar> Har, Oar分别为混合燃料收到基中硫元素、氢元素、氧元素的质量含量百分率，％。
5.根据权利要求1所述的煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，其特征在于，所述第四计算式为:
6.根据权利要求1所述的煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，其特征在于，所述根据混合燃料特性数据、燃烧所需理论空气量、理论干烟气量以及烟气成分数据，利用第五计算式和第六计算式以循环迭代计算方式获得排烟处过量空气系数、实际干烟气量的具体步骤为: 1)假定一实际干烟气量G; 2)根据假定的实际干烟气量〖巧利用第五计算式计算获得排烟处过量空气系数a;所述第五计算式为:
7.根据权利要求1所述的煤粉与高炉煤气混烧条件下的燃料燃烧计算方法，其特征在于，所述第七计算式为:
【文档编号】G06F19/00GK104021290SQ201410249387
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】江文豪, 姚群 申请人:中冶华天工程技术有限公司