[發明專利]煤粉與高爐煤氣混燒條件下的燃料燃燒計算方法

有效

• 申請號: 201410249387.4
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104021290B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 江文豪;姚群
• 申請（專利權）人: 中冶華天工程技術有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所11325
• 代理人: 張岱

技術領域

本發明涉及熱能工程領域，尤其涉及一種煤粉與高爐煤氣混燒條件下的燃料燃燒計算方法。

背景技術

鋼鐵企業在冶煉過程中產生了大量的高爐煤氣，由于高爐煤氣具有熱值低、含氮量高、燃燒穩定性較差等特點，目前許多鋼鐵廠對高爐煤氣的利用都不夠充分，大量高爐煤氣被放散，造成能源的浪費。如何利用好鋼鐵生產工藝中副產的高爐煤氣資源，是相關技術人員普遍關心的問題。

近年來，摻燒高爐煤氣的煤粉鍋爐在一些鋼鐵廠取得了成功應用并逐步推廣，通過將高爐煤氣引入煤粉鍋爐，解決了高爐煤氣單獨燃燒較為困難的問題，有效地降低了高爐煤氣的放散率；而從鋼鐵廠的角度來看，采用煤粉與煤氣混燒的方式能較好地利用煤氣，有助于實現煤氣管網的平衡；此外，煤粉鍋爐摻燒煤氣后，SO₂、NOx和粉塵顆粒物的排放量與傳統的煤粉鍋爐相比均有較大幅度的降低。因此，煤粉鍋爐摻燒高爐煤氣的方式具有廣闊的的應用前景，尤其是在當前資源日益緊張和環保要求越來越高的形勢下，更能凸顯其經濟效益和社會效益。

燃料燃燒計算是鍋爐性能試驗計算過程中必不可少的一個環節。目前，對于煤粉和氣體燃料混燒條件下的燃燒計算普遍采用的方法是將折算的混合燃料成分代入傳統的燃煤燃燒計算方法進行計算，然而，該方法適用于大多數氣體燃料與煤粉的混燒，卻不能用于高爐煤氣與煤粉的混燒，這是因為傳統的燃燒計算方法基于燃料含氮量較低的假設條件，這一點對于大多數氣體燃料都成立，但是高爐煤氣的含氮量很高，一般高達50％～60％，即使高爐煤氣的摻燒比例不高，折算后的混合燃料收到基含氮量仍然不可忽略，故不能套用傳統的燃燒計 算方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種煤粉與高爐煤氣混燒條件下的燃料燃燒計算方法。

為達到上述目的，本發明所述一種煤粉與高爐煤氣混燒條件下的燃料燃燒計算方法，包括以下步驟：

對鍋爐運行過程中的原煤和煤粉進行取樣并分析獲得煤的特性數據；對鍋爐運行過程中的入爐高爐煤氣進行取樣并分析獲得高爐煤氣的特性數據；

利用第一計算式將煤的特性數據與高爐煤氣的特性數據進行整合，獲得混合燃料特性數據；

對鍋爐運行過程中的爐渣、飛灰和沉降灰進行取樣并分析獲得其含碳量；

根據爐渣、飛灰和沉降灰的含碳量和混合燃料特性數據，利用第二計算式計算獲得實際燃燒掉的碳元素質量含量百分率；

根據實際燃燒掉的碳元素質量含量百分率和混合燃料特性數據，利用第三計算式計算獲得燃燒所需理論空氣量；

根據實際燃燒掉的碳元素質量含量百分率、燃燒所需理論空氣量和混合燃料特性數據，利用第四計算式計算獲得燃燒產生的理論干煙氣量；

對鍋爐運行過程中的煙氣成分進行取樣并分析獲得煙氣成分數據；

根據混合燃料特性數據、燃燒所需理論空氣量、理論干煙氣量以及煙氣成分數據，利用第五計算式和第六計算式以循環迭代計算方式計算獲得排煙處過量空氣系數、實際干煙氣量；

根據混合燃料特性數據和過量空氣系數，利用第七計算式計算獲得燃燒產生的水蒸氣量。

優選地，所述混合燃料特性數據包括收到基灰分A_ar、水分M_ar、碳元素含量 C_ar、氫元素含量H_ar、氧元素含量O_ar、氮元素含量N_ar、硫元素含量S_ar；所述第一計算式為：

y_i＝b_coalx_coal,i+b_gasx_gas,i，其中，

y_i為混合燃料的某項特性數據；

x_coal,i、x_gas,i分別為煤和高爐煤氣的對應特性數據；

b_coal、b_gas分別為煤消耗量和高爐煤氣消耗量占總燃料消耗量的份額。

優選地，所述第二計算式為：

其中，

為混合燃料收到基實際燃燒掉的碳元素質量含量百分率，％；

C_ar為混合燃料收到基碳元素質量含量百分率，％；

A_ar為混合燃料收到基灰分質量含量百分率，％；

分別為爐渣、飛灰和沉降灰中的含碳量，％；