一種燃煤鍋爐煤質(zhì)在線軟測量方法及測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種燃煤鍋爐煤質(zhì)在線軟測量方法及測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)對燃煤鍋爐 燃用煤炭的水分、灰分、熱值、元素的在線分析，屬于動力裝備和信息技術(shù)交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤質(zhì)是燃煤電廠運行的重要基礎(chǔ)信息。我國燃煤電廠的煤質(zhì)普遍變化頻繁，而對 煤質(zhì)進行準(zhǔn)確的在線測量當(dāng)前仍是電力工業(yè)的技術(shù)難題，由此導(dǎo)致火電機組運行煤耗和成 本偏高、變負(fù)荷運行能力差、運行可靠性不高等問題，污染物排放超標(biāo)的情況時有發(fā)生，機 組的整體運行技術(shù)水平上與國外同類型機組相比，尚存在一定差距。因此，有必要深入研究 并提升煤質(zhì)在線測量技術(shù)，提高機組運行的安全性和經(jīng)濟性，推動火電機組的節(jié)能減排。
[0003]目前，在煤質(zhì)元素分析上尚未有成熟的在線監(jiān)測設(shè)備，入爐煤的煤質(zhì)檢測停留在 人工取樣、制樣、化驗的水平，存在化驗數(shù)據(jù)滯后、存在人為誤差等缺陷。在煤質(zhì)灰分和發(fā)熱 量在線監(jiān)測方面，國內(nèi)主要利用雙能量射線透射測量的方法。這種方法投資成本高，且基于 輻射的測量儀在安全性方面存在一定的問題，目前在國內(nèi)電廠應(yīng)用較少。因此，通過采用安 全經(jīng)濟的設(shè)備獲取煤質(zhì)的部分信息，再結(jié)合鍋爐運行過程中的其他可測量信息，實現(xiàn)煤質(zhì) 的在線軟測量具有重要的意義。
[0004] 文獻檢索結(jié)果顯示中國專利201010204537. 1公開了一種實時計算煤質(zhì)元素和 工業(yè)成分的方法，利用發(fā)電標(biāo)煤耗和鍋爐效率反算入爐煤熱值，但是由于發(fā)電標(biāo)煤耗與煤 質(zhì)具有很大的關(guān)聯(lián)性，且用低位發(fā)熱量修正元素成分的方法誤差較大，因此該計算方法難 以保證結(jié)果精度。中國專利02110116. 7公開了一種電站鍋爐入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測方法及 裝置，但在計算的中磨煤機的熱平衡方程中，采用的一個重要公式磨煤機出口煤粉水分 =0.048MarXR90/t2 (Mar:收到基水分，R90:煤粉細(xì)度t2:磨煤機出口溫度）是俄羅斯的 風(fēng)扇磨煤機計算方法，經(jīng)實際測量驗證，對于我國電廠采用較多的中速磨煤機不適用，為此 采用磨煤機熱平衡獲取原煤水分的方法具有較大局限性。中國專利201110358714. 6公開 了一種煤質(zhì)灰分和水分測算方法，在計算中采用了大量的擬合公式，將理論干空氣量、排煙 熱損失、實際煙氣質(zhì)量等擬合為燃料熱值，從而簡化了計算，進行迭代求解，但這種計算方 法不是基于燃料燃燒化學(xué)平衡的計算方法，擬合誤差大，適用范圍具有一定的局限性，且這 種計算方法不能獲得元素分析。綜上所述，目前已公布的煤質(zhì)在線測量專利技術(shù)方案尚存 在一些不足。本發(fā)明通過實時讀取入爐煤的水分，并利用鍋爐煙氣數(shù)據(jù)和機組運行狀態(tài)數(shù) 據(jù)實現(xiàn)煤質(zhì)的在線測量，具有實施成本低，測量準(zhǔn)確度高的優(yōu)點，實現(xiàn)了煤質(zhì)的水分、灰分、 低位發(fā)熱量以及元素分析的計算，從而科學(xué)指導(dǎo)鍋爐的安全經(jīng)濟環(huán)保運行，實現(xiàn)電廠的精 細(xì)化管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種燃煤鍋爐煤質(zhì)在線軟測量方法及測量系統(tǒng)，其利用鍋爐 煙氣數(shù)據(jù)和機組運行狀態(tài)數(shù)據(jù)實現(xiàn)煤質(zhì)的在線測量。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種燃煤鍋爐煤質(zhì)在線軟測量方法，包 括： 步驟S100,假設(shè)收到基灰分Aar、干燥無灰基元素碳Cdaf和干燥無灰基元素硫Sdaf的 含量； 步驟S200，根據(jù)上述含量計算出未燃盡碳損失的修正量TCucr、氧氣體積V02_daf、氮氣 體積VN2_daf、計算(302體積gammaCO 2、C02與S0 2的總?cè)莘eVRO 2_daf ;以及 步驟S300,根據(jù)步驟S200的各計算值對干燥無灰基硫計算值Sdaf j、干燥無灰基碳計 算值Cdaf j和燃料低位發(fā)熱量計算值Qarj分別進行迭代求解，并輸出。
[0007] 進一步，所述步驟S200中根據(jù)收到基灰分Aar、干燥無灰基元素碳Cdaf?和干燥無 灰基元素硫Sdaf的含量計算出TCucr為未燃盡碳損失的修正量、氧氣的體積V0 2_daf、氮氣 的體積VN2_daf、計算〇}2的體積gammaCO 2、0)2與S0 2的總?cè)莘eVRO 2_daf的方法包括： 設(shè)定一未燃盡碳Cucr的擬合公式，即Cucr=AXgamma02+BXDgq/ De ; 其中A和B分別是根據(jù)機組運行歷史數(shù)據(jù)擬合得到的系數(shù)； 以及通過經(jīng)驗公式，即 Hdaf=-〇. 0646 XCdaf+10. 2526 ; 0daf=-0. 981IX Cdaf+91. 0587 ； Ndaf=10〇-Cdaf-Hdaf-〇daf-Sdaf ； 計算出干燥無灰基氫Hdaf、干燥無灰基氧Odaf和干燥無灰基氮Ndaf ; 以及計算未燃盡碳損失的修正量TCucr，即 TCucr=AarX100XCucr/((100-Mar-Aar)X (100-Cucr))； 考慮未燃盡損失，以干燥基成分計算的標(biāo)準(zhǔn)理論空氣量Vgk_daf，即 Vgk_daf=0. 0889 X (Cdaf+0. 375 X Sdaf)+0. 265XHdaf-〇. 0333X0daf -0.0889XTCucr ； 計算總?cè)莘eVR02_daf，即 VR02_daf=0. 01866X (Cdaf+0. 375XSdaf)-〇. 01866XTCucr ； 計算過量空氣系數(shù)alpha，即 alpha=(faiX (l-gamma02) XVgk_daf+VR02_daf Xgamma02+0. 008 X gamma02 X Ndaf) / ((fai-gamma02) X Vgk_daf)； 計算氮氣體積VN2_daf，即 VN2_daf=0. 008XNdaf+(l-fai) X alphaXVgk_daf ； 計算氧氣體積V02_daf，即 V02_daf=faiX (alpha-1) XVgk_daf; 計算C02體積，gp gammaC02=(0. 21-gamma02)/ (1+beta) +gammaS02； 其中 beta=2. 35X (Hdaf-0. 126X0daf+0. 038XNdafV(Cdaf+0. 375XSdaf)。
[0008] 進一步，所述步驟S300中根據(jù)步驟S200的各計算值對干燥無灰基硫計算值 Sdaf j、干燥無灰基碳計算值Cdaf j和燃料低位發(fā)熱量計算值Qarj分別進行迭代求解的方 法包括： 對干燥無灰基硫計算值Sdaf j進行迭代求解； 即 Sdafj=142.86XgammaS02X (VR02_daf+VN2_daf+V02_daf); 式中，gammaS02為煙氣中的502的含量； 若|Sdaf_Sdafj| >￡i ,則將干燥無灰基硫計算值Sdafj的計算數(shù)據(jù)代入干燥無灰基 元素硫Sdaf，重復(fù)步驟S200,迭代求解直至|Sdaf-Sdafj| <￡!;以獲得干燥無灰基元素硫 Sdaf輸出，其中$為干燥無灰基硫的誤差控制參數(shù)； 對干燥無灰基碳Cdaf j進行迭代求解；即Cdaf j=53. 9XgammaC02X (VR02_daf+VN2_ daf+V02_daf) + (l-gammaC02) XTCucr ； 若| Cdaf-Cdafj|、巧，則將干燥無灰基碳計算值Cdafj的計算數(shù)據(jù)代入干燥無灰基 元素碳Cdaf?，重復(fù)步驟S200,迭代求解直至| Cdaf-Cdafj | < ，以獲得干燥無灰基元素 碳Cdaf輸出，其中巧為干燥無灰基碳的誤差控制參數(shù)； 根據(jù)計算得到的干燥無灰基元素硫Sdaf和干燥無灰基元素碳Cdaf，通過經(jīng)驗公式，即 Hdaf=-〇. 0646 XCdaf+10. 2526 ; 0daf=-0. 981IX Cdaf+91. 0587 ； Ndaf=10〇-Cdaf-Hdaf-〇daf-Sdaf ； 計算出干燥無灰基氫Hdaf、干燥無灰基氧Odaf和干燥無灰基氮Ndaf ; 以及根據(jù)干燥無灰基氫Hdaf、干燥無灰基氧Odaf和干燥無灰基氮Ndaf計算出收到基 碳Car、收到基氫Har、收到基氧Oar、收到基氮Nar、收到基硫Sar，即 Car=CdafX (100-Mar-Aar)/100 ； Har=HdafX (100-Mar-Aar)/100 ； 0ar=0dafX (100-Mar-Aar)/100 ； Nar=NdafX (100-Mar-Aar) /100 ； Sar=SdafX (100-Mar-Aar) /100 ； 其中，Mar為所述原煤水分?jǐn)?shù)據(jù)，即入爐煤平均水分； 根據(jù)門捷列夫公式計算收到基低位發(fā)熱量Qarp，單位KJ/kg ; Qarp=339XCar+1028XHar-109X (Oar-Sar)-25 XMar ； 鍋爐效率n的計算公式，即 n=100X(l-b0XCucr/(100-Cucr)-(bl+b2Xalpha-b3/ (100-Cucr))X (tG-tA)-0.0 582X (Deom )/Dgq)； 其中系數(shù)如下： b0=337. 26XAar/Qarp; bl=((0. 018911-0.0 lXC