[发明专利]一种基于锅炉烟气成分监测分析锅炉燃烧煤质的方法

摘要

本发明公开了一种基于锅炉烟气成分监测分析锅炉燃烧煤质的方法，基于空预器入口烟气成分的浓度分析数据包括氧量、二氧化硫、二氧化碳、水分及氮气，结合现场燃烧煤质的灰分数据，通过特定的计算方法及步骤，可以确定正常运行中燃烧煤质的各元素成分组成，解决了正常运行中电厂锅炉燃烧煤质如何进行准确监测的问题。本发明提供的监测方法简便易行，为电厂准确监测锅炉燃烧煤质提供了一种可能的选择。

主权项

1.一种基于锅炉烟气成分监测分析锅炉燃烧煤质的方法，其特征在于其步骤如下：(1)在空预器入口处对烟气成分进行监测，测定烟气中的氧气、二氧化碳、二氧化硫及水分的体积百分比浓度，依次用VpO2、VpCO2、VpSO2、VpH2O表示，并按式(1)计算出烟气中的氮气百分比浓度VpN2；VpN2＝100％‑VpO2‑VpCO2‑VpSO2‑VpH2O      (1)(2)假定燃煤中含硫量MpSF，由式(2)和式(3)计算出MpCb；其中：MpCb表示燃煤中可燃碳的质量百分比；MoCO2Sb表示单位质量燃煤对应的脱硫剂中产生的CO₂的摩尔数，单位mol/kg，对于炉外脱硫的锅炉，取值为零；MoFg表示单位质量燃煤对应的湿烟气摩尔数，单位mol/kg；MFrSc表示脱硫比，对于炉外脱硫的锅炉，取值为零；(3)将计算所得的MpCb代入式(2)，计算出单位质量燃煤对应的湿烟气摩尔数MoFg；(4)假定燃煤中未燃尽碳的质量百分比MpUbC，由式(4)计算燃煤中含碳量MpCF；MpCb＝MpCF‑MpUbC         (4)(5)假定燃煤中含氮量MpN2F，根据式(5)和(6)计算出修正后单位质量燃煤对应的理论空气摩尔数MoThACr；其中XpA表示过量空气与理论空气量的百分比；(6)假定燃煤中含氢量MpH2F，根据式(7)计算燃煤中含水量MpWF；其中，MFrWAdz表示单位质量燃煤对应的额外进入炉内的蒸汽量，单位kg/kg，当正常运行中吹灰停运时，取值为零；MoWSb表示单位质量燃煤对应的脱硫剂中产生的H2O的摩尔数，单位mol/kg，对于炉外脱硫的锅炉，取值为零；MoWA表示每摩尔干空气中水分的摩尔数，单位mol/mol，当环境参数干球温度及相对湿度已知，或者干球温度及湿球温度已知时可以求得；(7)根据式(8)和(9)计算燃煤含氧量MpO2F；MFrThACr＝0.1151MpCb+0.3429MpH2F+0.0431(1+0.5MFrSc)MpSF‑0.0432MpO2F     (9)式中，MFrThACr为修正后单位质量燃煤对应的理论空气质量，单位kg/kg；(8)根据上述计算出的量，按式(10)计算燃煤中灰分百分比MpASF；MpASF＝100％‑MpCF‑MpSF‑MpH2F‑MpO2F‑MpN2F‑MpWF     (10)(9)，将以上所得出的各相关量代入式(11)，计算出新的燃煤中含氢量MpH2F_NEW；式中，a，b为拟合线性函数的常数，线性拟合的常数由各电厂燃烧煤质的分析数据拟合可以获得；(10)计算MpH2F与MpH2F_NEW差值的绝对值是否小于0.01，若是，进入步骤(11)，否则，将该新的燃煤中含氢量MpH2F_NEW作为假定值，重复步骤(6)‑(10)，直至MpH2F与MpH2F_NEW差值的绝对值小于0.01；(11)判断MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF是否在合理范围，MpH2F、MpO2F、MpWF和MpASF的合理范围的取值分别为：MpH2F取0‑6％；MpO2F取0‑10％；MpWF取0‑15％；MpASF取5％‑40％；若是，进入步骤(12)，否则，按照下列逻辑进行计算：以MpN2F+ΔN₂作为新的假定值MpN2F_NEW，按照以下逻辑计算：当MpN2F_NEW在合理范围内时，重复步骤(5)‑(11)，直至MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF均在合理范围，进入步骤(12)；当MpN2F_NEW在超出合理范围内时，以MpSF+ΔS作为新的假定值MpSF_NEW，重复步骤(2)‑(11)，直至MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF均在合理范围，进入步骤(12)；(12)根据ASME PTC4锅炉试验规程进行锅炉燃烧计算，计算出新的燃煤中未燃尽碳质量百分比MpUbC_NEW，判断燃煤中未燃尽碳的质量百分比MpUbC与MpUbC_NEW差值的绝对值是否小于0.01，若是，则输出求解得到的MpCF、MpSF、MpH2F、MpN2F、MpO2F、MpWF和MpASF，否则以MpUbC_NEW作为新的MpUbC假定值，重复步骤(4)‑(12)，直至MpUbC与MpUbC_NEW差值的绝对值小于0.01。