[發明專利]一種基于鍋爐煙氣成分監測分析鍋爐燃燒煤質的方法

有效

• 申請號: 201510516088.7
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN105184458B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 楊海生
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河北省電力公司電力科學研究院;河北省電力建設調整試驗所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 楊欽祥;董金國

1.一種基于鍋爐煙氣成分監測分析鍋爐燃燒煤質的方法，其特征在于其步驟如下：

(1)在空預器入口處對煙氣成分進行監測，測定煙氣中的氧氣、二氧化碳、二氧化硫及水分的體積百分比濃度，依次用VpO2、VpCO2、VpSO2、VpH2O表示，并按式(1)計算出煙氣中的氮氣百分比濃度VpN2；

VpN2＝100％-VpO2-VpCO2-VpSO2-VpH2O (1)

(2)假定燃煤中含硫量MpSF，由式(2)和式(3)計算出MpCb；

其中：

MpCb表示燃煤中可燃碳的質量百分比；

MoCO2Sb表示單位質量燃煤對應的脫硫劑中產生的CO₂的摩爾數，單位mol/kg，對于爐外脫硫的鍋爐，取值為零；

MoFg表示單位質量燃煤對應的濕煙氣摩爾數，單位mol/kg；

MFrSc表示脫硫比，對于爐外脫硫的鍋爐，取值為零；

(3)將計算所得的MpCb代入式(2)，計算出單位質量燃煤對應的濕煙氣摩爾數MoFg；

(4)假定燃煤中未燃盡碳的質量百分比MpUbC，由式(4)計算燃煤中含碳量MpCF；

MpCb＝MpCF-MpUbC (4)

(5)假定燃煤中含氮量MpN2F，根據式(5)和(6)計算出修正后單位質量燃煤對應的理論空氣摩爾數MoThACr；

其中XpA表示過量空氣與理論空氣量的百分比；

(6)假定燃煤中含氫量MpH2F，根據式(7)計算燃煤中含水量MpWF；

其中，

MFrWAdz表示單位質量燃煤對應的額外進入爐內的蒸汽量，單位kg/kg，當正常運行中吹灰停運時，取值為零；

MoWSb表示單位質量燃煤對應的脫硫劑中產生的H2O的摩爾數，單位mol/kg，對于爐外脫硫的鍋爐，取值為零；

MoWA表示每摩爾干空氣中水分的摩爾數，單位mol/mol，當環境參數干球溫度及相對濕度已知，或者干球溫度及濕球溫度已知時可以求得；

(7)根據式(8)和(9)計算燃煤含氧量MpO2F；

MFrThACr＝0.1151MpCb+0.3429MpH2F+0.0431

(1+0.5MFrSc)MpSF-0.0432MpO2F (9)

式中，MFrThACr為修正后單位質量燃煤對應的理論空氣質量，單位kg/kg；

(8)根據上述計算出的量，按式(10)計算燃煤中灰分百分比MpASF；

MpASF＝100％-MpCF-MpSF-MpH2F-MpO2F-MpN2F-MpWF (10)

(9)，將以上所得出的各相關量代入式(11)，計算出新的燃煤中含氫量MpH2F_NEW；

式中，a，b為擬合線性函數的常數，線性擬合的常數由各電廠燃燒煤質的分析數據擬合可以獲得；

(10)計算MpH2F與MpH2F_NEW差值的絕對值是否小于0.01，若是，進入步驟(11)，否則，將該新的燃煤中含氫量MpH2F_NEW作為假定值，重復步驟(6)-(10)，直至MpH2F與MpH2F_NEW差值的絕對值小于0.01；

(11)判斷MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF是否在合理范圍，MpH2F、MpO2F、MpWF和MpASF的合理范圍的取值分別為：MpH2F取0-6％；MpO2F取0-10％；MpWF取0-15％；MpASF取5％-40％；若是，進入步驟(12)，否則，按照下列邏輯進行計算：

以MpN2F+ΔN₂作為新的假定值MpN2F_NEW，按照以下邏輯計算：

當MpN2F_NEW在合理范圍內時，重復步驟(5)-(11)，直至MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF均在合理范圍，進入步驟(12)；

當MpN2F_NEW在超出合理范圍內時，以MpSF+ΔS作為新的假定值MpSF_NEW，重復步驟(2)-(11)，直至MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF均在合理范圍，進入步驟(12)；

(12)根據ASME PTC4鍋爐試驗規程進行鍋爐燃燒計算，計算出新的燃煤中未燃盡碳質量百分比MpUbC_NEW，判斷燃煤中未燃盡碳的質量百分比MpUbC與MpUbC_NEW差值的絕對值是否小于0.01，若是，則輸出求解得到的MpCF、MpSF、MpH2F、MpN2F、MpO2F、MpWF和MpASF，否則以MpUbC_NEW作為新的MpUbC假定值，重復步驟(4)-(12)，直至MpUbC與MpUbC_NEW差值的絕對值小于0.01。