[發明專利]高爐鼓風系統能效分析方法

有效

• 申請號: 201210011258.2
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102559969A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 吳平;麻劍鋒;楊春節;王小華;郁輝球;黃龍誠
• 申請（專利權）人: 杭州哲達科技股份有限公司
• 主分類號: C21B7/00
• 分類號: C21B7/00;G06F19/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.一種高爐鼓風系統能效分析方法，包括以下步驟：

(1)采集高爐鼓風系統中用于能效分析的各種運行數據，經模數轉換后傳送至上位機；

(2)利用內置于上位機中的電動機能效計算模塊、鼓風機能效計算模塊、透平機能效計算模塊、熱風爐能效計算模塊根據運行數據分別得到電動機、鼓風機、透平機和熱風爐的能效數據；

(3)利用一階滯后濾波算法模塊對得到的能效數據進行濾波處理，以去除噪聲；

(4)根據下述公式得到高爐鼓風系統的能效數值：

η_a＝η₁+η₂c₁+η₃c₂+η₄c₃

上式中，η₁、η₂、η₃、η₄為經濾波處理后的熱風爐、電動機、鼓風機、透平機的能效數據；其中，能耗最高的設備賦予加權系數為1，根據耗能比設定其他設備的耗能系數為c₁、c₂、c₃；

(5)將獲得的能效數值以電信號形式傳送并顯示于顯示裝置中。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當最終獲得的高爐鼓風系統能效數值超過設定的范圍時，上位機發出警報信號。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，電動機能效計算模塊直接采用電動機的效率曲線計算得到其能效數據，或者直接采用其額定效率。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，鼓風機的能效根據采集到的靜葉開度ε_b、鼓風機出口壓縮比及出口流量的測量數據，利用鼓風機的效率曲線獲得。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，透平機的能效是通過下述方式獲得的：

步驟一，通過下述方式獲得鼓風機空氣的焓值增量P₃(單位為kW)：

(1)將標態下測量的出口流量Q_Nbo轉換為Q_bo：

Qbo=QNbo101.32(273.15+Tbo)(Pbo+101.32)(273.15)3600]]>

(2)出口處空氣的密度ρ_bo：

ρbo=(Pbo+101.32)1000R(Tbo+273.15)]]>

R=RMM]]>

式中，對于空氣其M值為28.98kg/kmol；R_M為8314J/(kmol·K)；出口流量Q_Nbo的單位為Nm³/h；Q_bo的單位為m³/s；ρ_bo的單位為kg/m³；

(3)單位質量的焓降為：

溫度T下的理想氣體定壓摩爾熱容C_p，m由下式獲得：

C_p，m＝a₀+a₁T+a₂T²+a₃T³

式中，C_p，m的單位為kJ/(kmol·K)；T的單位為K；a₀、a₁、a₂、a₃表示理想氣體定壓摩爾熱容的參數；

則，單位質量的焓值增量Δh_bo(單位為kJ/kg)為

Δhbo=∫12cpdT=1M∫12Cp,mdT]]>

=1M[a0(Tbo-Tbi)+a12(Tbo2-Tbi2)+a23(Tbo3-Tbi3)+a34(Tbo4-Tbi4)]]]>

式中，Δh_bo的單位為kJ/kg；則，

P₃＝Q_boρ_boΔh_bo

步驟二，根據采集到的靜葉開度ε_b、鼓風機出口壓縮比及出口流量的測量數據，利用鼓風機的效率曲線獲得鼓風機的效率η_b；

步驟三，通過下述方式獲得鼓風機的軸功率P₄(單位為kW)：

P₄＝P₃/η_b

步驟四，通過下述方式獲得電動機的輸出軸功率P₂(單位為kW)：

(1)根據采集的運行參數獲得電動機的輸入功率P₁(單位為kW)：

式中，電壓輸入U，單位為V；電流輸入I，單位為A；為功率因數；

(2)電動機的輸出軸功率P₂(單位為kW)：

P₂＝P₁η_e

式中，電動機的能效為η_e，通過電動機的效率曲線或者額定效率獲得；

步驟五，通過下述方式獲得透平機的輸出軸功率P₅(單位kW)為：

P₅＝P₄-P₂

步驟六，通過下述方式獲得高爐爐頂煤氣中各成分的焓值增量P₆(單位為kW)：

(1)采集數據中，透平機入口流量為Q_ti(m³/s)，入口壓力為p_ti(kPa)，出口壓力為p_to(kPa)，入口溫度為T_ti(K)，出口溫度為T_to(K)；

標態下的流量Q_Nti(Nm³/h)轉換為透平機入口流量：

Qti=QNti101.32(273.15+Tti)(Pti+101.32)(273.15)3600]]>

(2)高爐爐頂煤氣中的主要成分是：CO₂、CO、N₂、H₂、CH₄、O₂，其體積含量分別表示為x_CO(％)，xN2(%),xH2(%),xCH4(%),xO2(%);]]>

入口各成分的體積(單位為m³/s)：

Qtico2=Qtixco2;]]>Qtico=Qtixco;]]>QtiN2=QtixN2;]]>QtiH2=QtixH2;]]>QtiCH4=QtixCH4;]]>Qtio2=Qtixo2;]]>

入口處各成分的密度(單位為kg/m³)：

ρti=(Pti+101.32)1000R(Tti+273.15)]]>

R=RMM]]>

對于CO₂、CO、N₂、H₂、CH₄、O₂，其M值分別為：44kg/kmol，28kg/kmol，28kg/kmol，2kg/kmol，16kg/kmol，32kg/kmol；

(3)各成分單位質量的焓降(單位為kJ/kg)為：

Δh=∫12cpdT=1M∫12Cp,mdT]]>

=1M[a0(Tto-Tti)+a12(Tto2-Tti2)+a23(Tto3-Tti3)+a34(Tto4-Tti4)]]]>

(4)各成分的焓值增量：

P₆＝∑Q_tiρ_tiΔh

步驟七，得到透平機的能效η_t為：

ηt=P5P6.]]>