技术特征：
1.一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤一：燃机进出口气体实时参数采集；步骤二：碳元素平衡计算；燃机进口碳元素摩尔量等于空压机进口空气中co2所含碳元素摩尔量与天然气可燃物中所含碳元素摩尔量之和，燃机出口碳元素摩尔量等于燃机出口烟气中含碳元素的气体成分co2摩尔量和co摩尔量之和，分别计算上述参数并根据计算结果进行碳元素守恒计算；步骤三：氢元素摩尔量计算；燃机进口氢元素摩尔量等于天然气中烷烃部分所含氢元素摩尔量与进口空气中水分子所含氢元素之和，燃机出口氢元素摩尔量等于燃机出口烟气中水分子中氢元素含量，分别计算上述参数并根据计算结果进行氢守恒计算；步骤四：能量守恒计算；天然气热值由其可燃物部分贡献，利用已有天然气高位发热量与低位发热量数据，对天然气可燃物主成分甲烷、乙烷、丙烷、丁烷进行能量守恒计算；步骤五：天然气可燃物主成分体积分数计算。2.根据权利要求1所述的一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，其特征在于，所述步骤一具体为：依托火电厂厂级监控信息系统平台，实时采集燃机进口空气和出口烟气实时数据，包括空压机进口空气温度t
air
、压力p
air
、体积流量v
air
、co2体积分数相对湿度出口烟气温度t
fg
、压力p
fg
、体积流量v
fg
、co2体积分数co体积分数vol
fg,co
、h2o体积分数以及天然气高位发热量q
hv,fuel
和低位发热量q
lv,fuel
。3.根据权利要求1所述的一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，其特征在于，所述步骤二具体为：1)计算空压机进口空气中co2摩尔量；根据气体状态方程pv＝nrt以及混合气体分体积定律，得出进口空气中co2摩尔量如下式所示：式中，空压机进口空气中co2摩尔量，kmol/h；p
air
——空压机进口空气压力绝对值，kpa；v
air
——空压机进口空气体积流量，km3/h；空气中co2体积分数，％；r——摩尔气体常数，kj/(mol
·
k)；t
air
——空压机进口空气温度，k。2)计算烟气中co2摩尔量；
式中，燃气轮机出口烟气中co2摩尔量，kmol/h；p
fg
——燃气轮机出口烟气压力绝对值，kpa；v
fg
——燃气轮机出口烟气体积流量，km3/h；燃气轮机出口烟气中co2体积分数，％；t
fg
——燃气轮机出口烟气温度，k。3)计算烟气中co摩尔量；n
fg,co
＝f(p
fg
,v
fg
,vol
fg,co
,t
fg
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，n
fg,co
——燃气轮机出口烟气中co摩尔量，kmol/h；vol
fg,co
——燃气轮机出口烟气中co体积分数，％。4)碳元素守恒计算；根据天然气主成分各自燃烧过程的化学反应方程式，得出燃气轮机进出口碳元素守恒公式如下：式中，天然气中甲烷摩尔量，kmol/h；天然气中乙烷摩尔量，kmol/h；天然气中丙烷摩尔量，kmol/h；天然气中丁烷摩尔量，kmol/h。4.根据权利要求1所述的一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，其特征在于，所述步骤三具体为：1)计算进口空气中h2o摩尔量；根据空气状态参数经验公式可计算得到空气当前状态下的饱和水蒸气压力p
q,b
，kpa；p
q,b
＝f(t
air
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)利用计算出的空气饱和水蒸气压力与相对湿度数据可计算出当前状态下的水蒸气压力p
q
如下：式中：p
q
——进口空气水蒸气压力，kpa；进口空气相对湿度，％；p
q,b
——进口空气饱和水蒸气压力，kpa；由道尔顿分压定律及气体状态方程可推导出进口空气中水分子摩尔量计算如下：式中：
进口空气中h2o摩尔量，kmol/h。2)计算烟气中h2o摩尔量；式中，燃气轮机出口烟气中h2o摩尔量，kmol/h；燃气轮机出口烟气中h2o体积分数，％。3)氢元素守恒计算；5.根据权利要求1所述的一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，其特征在于，所述步骤四具体为：根据气体状态方程pv＝nrt，当压力和温度相同时，体积分数等于摩尔量分数，则天然气总摩尔量可表示为：天然气热值是由可燃气体热值计算得到，其中丁烷按照正丁烷分析，不考虑其同分异构体，据此进行能量守恒计算；1)低位发热量守恒计算；式中，甲烷低位发热量，kj/mol；乙烷低位发热量，kj/mol；丙烷低位发热量，kj/mol；丁烷低位发热量，kj/mol；q
lv,fuel
——天然气低位发热量，kj/mol。2)高位发热量守恒计算；式中，甲烷高位发热量，kj/mol；乙烷高位发热量，kj/mol；丙烷高位发热量，kj/mol；丁烷高位发热量，kj/mol；q
hv,fuel
——天然气高位发热量，kj/mol。6.根据权利要求1所述的一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，其特征在于，
所述步骤五具体为：通过前四个步骤得到天然气中可燃物主成分各自的摩尔量通过前四个步骤得到天然气中可燃物主成分各自的摩尔量以及天然气总摩尔量n
fule
；同上，根据气体状态方程pv＝nrt，当压力和温度相同时，体积分数等于摩尔量分数，则可燃物主成分体积分数可表示为：数等于摩尔量分数，则可燃物主成分体积分数可表示为：数等于摩尔量分数，则可燃物主成分体积分数可表示为：数等于摩尔量分数，则可燃物主成分体积分数可表示为：
技术总结
一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，包括以下步骤；步骤一：燃机进出口气体实时参数采集；步骤二：碳元素平衡计算；计算燃机进口碳元素摩尔量，计算燃机出口烟气中CO2和CO摩尔量之和，从而计算碳元素平衡；步骤三：氢元素平衡计算；计算燃机进口氢元素摩尔量，计算燃机出口烟气中水分子所含氢元素摩尔量，从而计算氢元素平衡；步骤四：能量守恒计算；依据已有天然气高位发热量与低位发热量数据，对可燃物主成分进行能量守恒计算；步骤五：天然气可燃物主成分体积分数计算。本发明能够为电厂运行人员优化操作、提升燃烧稳定性提供数据支持，对提高机组安全运行水平具有重要的指导意义。义。
技术研发人员：王博 吴智群 杜保华 王大鹏 李崇盛 范奇
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2021.07.07
技术公布日：2021/9/24