專利名稱：電站鍋爐入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種電站鍋爐入爐煤質(zhì)的實時監(jiān)測方法及裝置，特別是配有直吹式制粉系統(tǒng)的電站鍋爐的入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測方法及裝置。
背景技術(shù)：
長期以來，電站鍋爐入爐煤元素含量和發(fā)熱量的實時監(jiān)測一直是一個難題，由此產(chǎn)生了諸多困難現(xiàn)場運行人員不了解煤質(zhì)的實時變化，無法及時采取應(yīng)對措施以保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運行；入爐煤質(zhì)的實時測量也成為發(fā)電機(jī)組效率監(jiān)測和能損診斷系統(tǒng)中急需解決的問題目前，實時監(jiān)測和診斷系統(tǒng)所需要的煤元素分析和收到基低位發(fā)熱量的數(shù)據(jù)主要來自手工輸入，或依靠單一成分測量得到的有限信息進(jìn)行，無法實現(xiàn)多種元素含量的聯(lián)合監(jiān)測，因而影響了系統(tǒng)的實時性、監(jiān)測和診斷的準(zhǔn)確性。
中國專利ZL96235976.9、ZL98232773.0、ZL99812020.0分別公開了“煤炭灰分儀的快速監(jiān)測裝置“、“快速煤炭灰分儀的監(jiān)測裝置”、“X-射線熒光元素分析器”等技術(shù)，它們都使用一個或多個射線發(fā)生器輻射試樣流，從而完成煤的一項或多項元素成分的監(jiān)測。這種方法有一定的缺陷各個射線發(fā)生器獨立工作，只能完成有限數(shù)量的元素成分的監(jiān)測，不能進(jìn)行煤質(zhì)的全面綜合分析，難以得到更有價值的數(shù)據(jù)，投資也較高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種實時、全面的入爐煤質(zhì)監(jiān)測方法和裝置，實現(xiàn)了電站鍋爐入爐煤收到基碳Car、收到基氫Har、收到基氧Oar、收到基氮Nar、收到基硫Sar、收到基灰份Aar、收到基水份Mar和收到基低位發(fā)熱量Qar，net，p的實時監(jiān)測，原理如下通過測量制粉系統(tǒng)的運行參數(shù)實現(xiàn)收到基水份的監(jiān)測。磨煤機(jī)是制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備，原煤的磨制和干燥均在磨煤機(jī)內(nèi)進(jìn)行，進(jìn)入磨煤機(jī)的熱量包括干燥劑的物理熱、漏入冷空氣的物理熱、研磨部件產(chǎn)生的熱量和原煤的物理熱，流出磨煤機(jī)的熱量包括蒸發(fā)水份消耗的熱量、加熱燃料消耗的熱量、干燥劑帶出系統(tǒng)的熱量和磨煤機(jī)的散熱損失，根據(jù)能量守恒原理得到如下關(guān)于Mar的方程C1mfmmt1+KlfmfmmClktA+KnmWmm+(4.19Mar100+100-Mar100Crd)tA=]]>Mar-0.048MarR90t20.46100-0.048MarR90t20.46(2491+1.884t2-4.19tA)+(1+Klf)mfmmC2t2+Q5mm---(1)]]>+100-Mar100[Crd+4.190.048MarR90t20.46100-0.048MarR90t20.46](t2-tA)]]>從上式可以看出，只要測定制粉系統(tǒng)的下列運行參數(shù)磨煤機(jī)的磨煤出力mm、磨煤機(jī)入口風(fēng)量mf、磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫度t1、磨煤機(jī)出口風(fēng)溫度t2、環(huán)境溫度tA、磨煤機(jī)消耗的功率W，并將磨煤機(jī)進(jìn)口干燥劑的質(zhì)量比熱C1、磨煤機(jī)出口干燥劑的質(zhì)量比熱C2、冷空氣的質(zhì)量比熱Clk、煤的干燥無灰基質(zhì)量比熱Crd、磨煤機(jī)的漏風(fēng)系數(shù)Klf、煤粉細(xì)度R90、磨煤機(jī)的散熱損失Q5、磨煤機(jī)功率轉(zhuǎn)化為熱量的系數(shù)Knm設(shè)為常數(shù)，收到基水份Mar就能求出。
通過測量排煙煙氣成分實現(xiàn)干燥無灰基元素含量的監(jiān)測。干燥無灰基元素成分包括干燥無灰基碳Cdaf、干燥無灰基氫Hdaf、干燥無灰基氧Odaf、干燥無灰基氮Ndaf、干燥無灰基硫Sdaf。根據(jù)煤燃燒的化學(xué)計算，得到了排煙氣體含量與干燥無灰基元素含量的關(guān)系Cdaf＝53.59CO2(VRO2，daf+VN2，daf+VO2，daf)+(1-CO2)ΓCucr(2)Sdaf＝142.86SO2(VRO2，daf+VN2，daf+VO2，daf) (3)SO2+CO2=0.21-O21+β---(4)]]>干燥無灰基元素含量之間相關(guān)關(guān)系的經(jīng)驗方程如下Hdaf＝A1Cdaf+B1(5)Odaf＝A2Cdaf+B2(6)Ndaf＝100-Cdaf-Hdaf-Odaf-Sdaf(7)方程(2)、(3)、(4)中VRO2，daf＝0.01866(Cdaf+0.375Sdaf)-0.01866ΓCucrVN2，daf＝0.008Ndaf+(1-φ)αVgk，daf
VO2，daf＝φ(α-1)Vgk，dafVgk，daf＝0.0889(Cdaf+0.375Sdaf)+0.265Hdaf-0.0333Odaf-0.0889ΓCucrα=φ(1-O2)Vgk,daf+VRO2,dafO2+0.008O2Ndaf(φ-O2)Vgk,daf]]>ΓCucr=Aar100Cucr(100-Mar-Aar)(100-Cucr)]]>β=2.35Hdaf-0.126Odaf+0.038NdafCdaf′+0.375Sdaf]]>C′daf＝Cdaf-ΓCucrCucr＝afhCfh+adzCdz式中各符號的含義如下A1、A2、B1、B2-系數(shù)，A1＝-0.1675，A2＝-0.4044，B1＝18.8593，B2＝40.5141；φ-空氣中氧氣的容積份額；afh、adz-飛灰和爐底渣的份額；Cfh、Cdz-飛灰和爐底渣的含碳量，％；CO2、O2、SO2-排煙煙氣中的氣體容積份額；Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf-煤的干燥無灰基元素成分，％；VCO2，daf、VSO2，daf、VN2，daf、VO2，daf-以干燥基無灰基成分計算的各種氣體量，Nm3/kg；Vgk，daf-考慮未燃燼損失，以干燥基成分計算的理論空氣量，Nm3/kg；α-排煙過量空氣系數(shù)；Cucr-灰、渣中的平均未燃燼碳含量，％；Γucr-未燃燼碳損失的修正量；β-用干燥無灰基元素含量表示的燃料特性系數(shù)。
式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)等六個方程組成方程組，其中的Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf、CO2等六個變量作為未知數(shù)；方程組中的收到基水分Mar通過測量制粉系統(tǒng)運行參數(shù)進(jìn)行計算，方程組中的收到基灰份Aar是一個待校正的假定值，其校正方法將在下面給出；通過測量排煙煙氣中氧氣含量O2、二氧化硫的含量SO2、飛灰含碳量Cfh等變量，將空氣中氧的容積份額φ、飛灰份額afh、爐底渣份額adz、爐底渣含碳量Cdz、系數(shù)A1、A2、B1、B2等作為常數(shù)，就可以得到煤的干燥無灰基元素含量Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf的中間值，利用收到基水份、干燥無灰基元素含量以及假設(shè)的收到基灰份；得到煤的收到基元素含量Car、Har、Oar、Nar、Sar和收到基低位發(fā)熱量Qar，net，p的中間值。
收到基灰份的校正原理。利用收到基元素含量和收到基低位發(fā)熱量的中間值計算鍋爐效率；通過測量進(jìn)出鍋爐的汽、水的壓力、溫度、流量參數(shù)，得到鍋爐的總吸熱流量；測量鍋爐的入爐煤量，它和鍋爐效率、鍋爐總吸熱流量一起，用于修正收到基灰份和干燥無灰基元素含量，直到進(jìn)、出鍋爐的能量平衡時為止。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是通過對汽輪發(fā)電機(jī)組運行參數(shù)的測量而間接實現(xiàn)入爐煤質(zhì)的實時監(jiān)測，其步驟如下①測量制粉系統(tǒng)的運行參數(shù)，包括磨煤機(jī)的磨煤出力mm；磨煤機(jī)入口風(fēng)量mf、磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫度t1、磨煤機(jī)出口風(fēng)溫度t2、環(huán)境溫度tA、磨煤機(jī)消耗的功率W，求解磨煤機(jī)的熱平衡方程(1)，得到入爐煤的收到基水份Mar；②測量排煙煙氣中氧氣含量O2、二氧化硫的含量SO2、飛灰含碳量Cfh等參數(shù)；假定一個待校正的收到基灰份初始值；結(jié)合收到基水份的結(jié)果；通過求解燃燒化學(xué)方程和煤元素含量間相關(guān)關(guān)系的經(jīng)驗方程組成的方程組，即(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)組成的方程組，得到煤的干燥無灰基元素含量Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf的中間值；③利用干燥無灰基元素含量的中間值、收到基水份Mar的測量結(jié)果以及收到基灰份值A(chǔ)ar，得到收到基元素含量Car、Har、Oar、Nar、Sar的中間值；并按照門捷也夫公式即式(8)得到收到基低位發(fā)熱量Qar，net，p的中間值Qar，net，p＝339Car+1028Har-109(Oar-Sar)-25Mar(8)④采用收到基元素含量和收到基低位發(fā)熱量的中間值，采用反平衡法測試鍋爐效率η和每千克入爐煤帶入鍋爐的熱量Qrl；⑤測量進(jìn)出鍋爐的汽、水的壓力、溫度和流量等參數(shù)，計算進(jìn)、出鍋爐的工質(zhì)的焓值，得到鍋爐總吸熱流量Qgl；對于再熱機(jī)組，通過測量抽汽系統(tǒng)的汽水參數(shù)，進(jìn)行各級抽汽流量的計算，確定再熱器的入口流量；⑥由鍋爐效率η(％)、每千克入爐煤帶入鍋爐的熱量Qrl(kJ/kg)以及鍋爐總吸熱流量Qgl(MW)，按(9)式得到入爐煤量的計算值Grml(t/h)Grml=100QglηQrl×3600---(9)]]>⑦測量所有運行磨煤機(jī)的出力，對于配有直吹式制粉系統(tǒng)的電站鍋爐，所有運行磨煤機(jī)的出力之和作為入爐煤量的實測值Grml0(t/h)；⑧判斷(Grml0-Grml)的絕對值是否小于給定的微小量ε，若小于則計算結(jié)束；若(Grml0-Grml)的絕對值大于ε，則對假定的收到基灰份初始值進(jìn)行校正，并重新計算，直到相等為止；最新的收到基元素含量和收到基低位發(fā)熱量的中間值作為最終的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
電站鍋爐入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測裝置包括一臺通訊網(wǎng)關(guān)計算機(jī)、一臺現(xiàn)場工作站計算機(jī)、一臺服務(wù)器；通過通訊網(wǎng)關(guān)計算機(jī)實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集，數(shù)據(jù)單向傳輸，保證機(jī)組的控制系統(tǒng)與該裝置的有效隔離，同時還實現(xiàn)了各種離線數(shù)據(jù)的管理；按照本發(fā)明提供的電站鍋爐入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測方法，在現(xiàn)場工作站計算機(jī)中完成實時數(shù)據(jù)的二次處理，得到入爐煤收到基元素含量、收到基低位發(fā)熱量的監(jiān)測結(jié)果，并將結(jié)果在工作站上顯示，提供給運行人員，用于運行監(jiān)測和指導(dǎo)；把歷史數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器中，并通過服務(wù)器實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的網(wǎng)上瀏覽。
技術(shù)的優(yōu)點及效果該發(fā)明通過測量汽輪發(fā)電機(jī)組的運行參數(shù)而間接實現(xiàn)入爐煤質(zhì)的實時監(jiān)測，它從排煙氣體成分中提取入爐煤干燥無灰基元素含量的信息，從制粉系統(tǒng)的運行參數(shù)中提取入爐煤水份的信息，并使用鍋爐總吸熱流量、入爐煤實測流量、鍋爐效率校正收到基灰份，從而完成了入爐煤質(zhì)的在線監(jiān)測，給運行人員提供實時的入爐煤質(zhì)的信息。該方法對收到基水份和灰份的監(jiān)測非常準(zhǔn)確，正是這兩種成分決定了煤的典型的多變性。在提取排煙氣體成分中隱含的干燥無灰基元素含量的信息時，只需測定煙氣中的O2、SO2含量。
入爐煤元素含量與發(fā)熱量實時監(jiān)測的目的是為了計算鍋爐效率，而這種監(jiān)測本身又依賴于鍋爐效率的計算，對于再熱機(jī)組，還必須完成汽機(jī)抽汽系統(tǒng)和高壓缸排汽流量的計算，從而得到鍋爐總吸熱流量，它和入爐煤實測流量、鍋爐效率一起，用于校正收到基灰份，直到進(jìn)、出鍋爐的能量達(dá)到平衡，元素含量和鍋爐效率的循環(huán)套用計算才歸于結(jié)束。因此，入爐煤元素含量與發(fā)熱量的實時監(jiān)測技術(shù)是一項整體化的技術(shù)，它為效率監(jiān)測提供實時數(shù)據(jù)，同時，又依賴于效率監(jiān)測的結(jié)果，它專門為效率監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，因此容易與機(jī)組效率監(jiān)測系統(tǒng)配套，完成整臺發(fā)電機(jī)組的性能監(jiān)測和能損診斷；和元素含量的射線探測技術(shù)相比，該發(fā)明能夠完成所有的成分含量以及收到基低位發(fā)熱量的監(jiān)測，無放射污染的危險，安全可靠。
300MW燃煤發(fā)電機(jī)組的能損分析表明當(dāng)入爐煤低位發(fā)熱量從22326kJ/kg降低到19500kJ/kg時，鍋爐的排煙溫度升高約10℃，僅此一項，將使鍋爐效率降低0.56％，機(jī)組的供電煤耗升高1.97g/kW.h，由此可見，忽略了入爐煤質(zhì)，會給機(jī)組效率監(jiān)測和能損診斷系統(tǒng)帶來很大的影響；配有煤質(zhì)實時監(jiān)測系統(tǒng)后，效率監(jiān)測和能損診斷系統(tǒng)和原來相比，能較為準(zhǔn)確診斷出機(jī)組的能損狀況，及時提醒電廠運行、管理人員在運行調(diào)整和燃料管理上加以改進(jìn)，以降低機(jī)組煤耗。
最佳實施例該發(fā)明最佳的實施方式是與機(jī)組性能監(jiān)測系統(tǒng)相配套，完成入爐煤元素含量和收到基低位發(fā)熱量的測量，同時實現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如鍋爐效率的監(jiān)測，按照這種實施方式，該發(fā)明已經(jīng)在300MW的發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用成功。
該300MW機(jī)組配有一臺型號為SG-1025/18.3-M840的亞臨界、一次再熱控制循環(huán)汽包爐，一臺型號為N300-16.7/538/538的汽輪機(jī)和一臺QFSN-300-2型發(fā)電機(jī)；鍋爐采用直吹式制粉系統(tǒng)，配有五臺RP-923型中速磨煤機(jī)和五臺9224型電子重力式稱重給煤機(jī)。
下面結(jié)合附圖對本實施例作詳細(xì)的說明。附

圖1是現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成。
附圖1中(1)是機(jī)組的DCS控制系統(tǒng)，(2)是工程師站，(3)是網(wǎng)關(guān)計算機(jī)，(4)是現(xiàn)場工作站，(5)是服務(wù)器，(6)是客戶機(jī)，它可以是網(wǎng)上任意一臺計算機(jī)；入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測系統(tǒng)的硬件包括一臺網(wǎng)關(guān)計算機(jī)(3)、一臺服務(wù)器(5)、一臺現(xiàn)場工作站計算機(jī)(4)，機(jī)組DCS中的實時數(shù)據(jù)和電能計量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)計算機(jī)(3)，送到現(xiàn)場工作站(4)，數(shù)據(jù)單向傳輸，保證機(jī)組的DCS控制系統(tǒng)與實時監(jiān)測系統(tǒng)的有效隔離；同時還實現(xiàn)了各種離線數(shù)據(jù)的管理；在現(xiàn)場工作站(4)中完成實時數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)的二次處理，得到入爐煤收到基元素含量、收到基低位發(fā)熱量、鍋爐效率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供給運行人員進(jìn)行監(jiān)控，并通過服務(wù)器(5)，在客戶機(jī)(6)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，提供給管理人員，用于運行管理，并將實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器(5)中。
入爐煤質(zhì)的實時監(jiān)測的詳細(xì)步驟如下①通過網(wǎng)關(guān)計算機(jī)(3)從機(jī)組控制系統(tǒng)DCS和電能計量系統(tǒng)中采集計算所需要的實時數(shù)據(jù)，在機(jī)組負(fù)荷為275MW的某一運行工況下，主要的實時數(shù)據(jù)如下5臺磨煤機(jī)A、B、C、D、E的出力分別為mm＝-0.02，41.64，41.74，41.74，0.05t/h；5臺磨煤機(jī)A、B、C、D、E的入口風(fēng)量mf＝12.56，83.08，81.13，76.68，12.34t/h；5臺磨煤機(jī)A、B、C、D、E的進(jìn)口風(fēng)溫度t1＝28.21，218.41，218.74，211.34，32.95℃；5臺磨煤機(jī)A、B、C、D、E的出口風(fēng)溫度t2＝23.92，70.81，77.03，75.84，28.92℃；5臺磨煤機(jī)A、B、C、D、E的消耗的功率W＝0.94，374.57，475.95，493.40，0.27kW；4個環(huán)境溫度分別為tA＝1.27，1.68，0.86，1.48℃；6個排煙煙氣中氧氣含量分別為O2＝5.50，5.26，4.87，5.21，5.49，5.62％；二氧化硫的含量分別為SO2＝980.23，950.42ppm；2個飛灰含碳量Cfh＝2.04，1.93％；6個排煙溫度分別為138.37，127.12，115.03，115.56，125.88，141.68℃；3個汽包壓力分別為18.071，19.971，18.081MPa；3個給水流量分別為779.97，791.20，782.71t/h；給水壓力為18.621MPa；3個給水溫度分別為271.265，271.90，270.63℃；過熱汽的減溫水流量27.68t/h；再熱汽的減溫水流量74.11t/h；過熱汽減溫水壓力19.051MPa；
過熱汽減溫水溫度141.41℃；2個再熱汽減溫水壓力分別為3.37，3.38MPa；再熱汽減溫水溫度139.92℃；主蒸汽壓力為17.001MPa；2個再熱汽出口壓力分別為3.271，3.251MPa；2個主蒸汽溫度分別為542.96，543.26℃；4個再熱汽溫度分別為540.84，542.96，541.3，542.66℃；排污流量為0.5t/h；以及汽輪機(jī)的抽汽和疏水參數(shù)等。
②利用下列數(shù)據(jù)磨煤機(jī)的出力mm、磨煤機(jī)入口風(fēng)量mf、磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫度t1、磨煤機(jī)出口風(fēng)溫度t2、環(huán)境溫度tA、磨煤機(jī)消耗的功率W，求解方程(1)，得到入爐煤的收到基水份Mar＝10.04％；③假設(shè)收到基灰份Aar的初始值A(chǔ)ar＝30％；④通過煙氣成分測量得到干燥無灰基元素含量利用采集到的排煙煙氣中氧氣含量O2、二氧化硫的含量SO2、飛灰含碳量Cfh以及收到基水份Mar、收到基灰份Aar的最新校正結(jié)果(第一次計算用初始值A(chǔ)ar＝30％)，求解(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)組成的方程組，得到干燥無灰基碳Cdaf、干燥無灰基氫Hdaf、干燥無灰基氧Odaf、干燥無灰基氮Ndaf、干燥無灰基硫Sdaf；⑤利用收到基水份Mar＝10.04％、干燥無灰基含量Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf的結(jié)果以及收到基灰份Aar的最新校正結(jié)果，計算收到基元素含量，并按照式(8)計算收到基低位發(fā)熱量；⑥利用收到基元素分析和收到基低位發(fā)熱量的計算結(jié)果，采用反平衡法計算鍋爐效率η(％)，計算每千克入爐煤帶入鍋爐的熱量Qrl(kJ/kg)；⑦通過汽輪機(jī)抽汽系統(tǒng)的計算得到高壓缸排汽流量，它和給水、主汽、再熱汽、減溫水的壓力、溫度、流量等參數(shù)一起，用于計算進(jìn)、出鍋爐工質(zhì)的焓值，并進(jìn)一步得到鍋爐總吸熱流量Qgl＝724.02MW；⑧利用鍋爐效率η(％)、每千克入爐煤帶入鍋爐的熱量Qrl(kJ/kg)以及鍋爐總吸熱流量Qgl(MW)，按照式(9)得到鍋爐入爐煤流量的計算值Grml；⑨由運行磨煤機(jī)的出力得到入爐煤量的實測值Grml0＝125.15t/h；⑩判斷(Grml0-Grml)的絕對值是否小于給定的微小量ε＝0.5t/h，若小于則計算結(jié)束；若(Grml0-Grml)的絕對值大于ε，則對收到基灰份Aar作如下校正Aar＝Aar+ζ(Grml0-Grml)，ζ＝0.2；并用收到基灰份Aar的校正結(jié)果重復(fù)步驟⑤-⑩；校正計算結(jié)束前的收到基元素含量和收到基低位發(fā)熱量作為最終的測量數(shù)據(jù)。
按照上述步驟，在現(xiàn)場工作站計算機(jī)(4)中完成實時數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)的二次處理，最終得的到入爐煤收到基元素含量和收到基低位發(fā)熱量如下收到基碳Car＝58.33％、收到基氫Har＝3.27％、收到基氧Oar＝5.46％、收到基氮Nar＝0.82％、收到基硫Sar＝1.27％、收到基灰份Aar＝20.82％、收到基水份Mar＝10.04％、收到基低位發(fā)熱量為22427.43kJ/kg；得到的鍋爐效率η＝91.95％，入爐煤流量的計算值Grml＝125.58t/h；在計算機(jī)(4)進(jìn)行顯示，提供給運行人員，用于運行監(jiān)測指導(dǎo)，并將實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)保存到服務(wù)器(5)中，在客戶機(jī)(6)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。
ε、ζ分別為灰份校正的收斂因子和步長因子，合理選擇ζ和ε，能加快程序的運算速度，獲得收到基灰份穩(wěn)定的解。
實踐表明，在機(jī)組的各種運行工況下，收到基灰份的校正計算穩(wěn)定，收斂快，完全滿足實時監(jiān)測的速度要求，煤質(zhì)測量準(zhǔn)確，現(xiàn)場試驗表明，入爐煤收到基低位發(fā)熱量的測量誤差在2％以下。
權(quán)利要求
1.一種電站鍋爐入爐煤質(zhì)的實時監(jiān)測方法，通過測量汽輪發(fā)電機(jī)組的運行參數(shù)而間接實現(xiàn)入爐煤質(zhì)的實時監(jiān)測，包括如下步驟①測量制粉系統(tǒng)的運行參數(shù)，包括磨煤機(jī)的出力mm；磨煤機(jī)入口風(fēng)量mf、磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫度t1、磨煤機(jī)出口風(fēng)溫度t2、環(huán)境溫度tA、磨煤機(jī)消耗的功率W，通過求解磨煤機(jī)的熱平衡方程，得到入爐煤的收到基水份Mar；②測量排煙煙氣中氧氣含量O2、二氧化硫的含量SO2、飛灰含碳量Cfh等參數(shù)；假定一個待校正的收到基灰份Aar的初始值；通過求解煤燃燒化學(xué)方程和元素含量間相關(guān)關(guān)系的經(jīng)驗方程組成的方程組，得到干燥無灰基元素含量Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf的中間值；③利用干燥無灰基元素含量的中間值、收到基水份Mar的測量結(jié)果以及收到基灰份值A(chǔ)ar，得到收到基元素含量Car、Har、Oar、Nar、Sar的中間值；并采用門捷也夫公式計算收到基低位發(fā)熱量Qar，net，p的中間值；④利用收到基元素含量和收到基低位發(fā)熱量的中間值，采用反平衡法測試鍋爐效率η和每千克入爐煤帶入鍋爐的熱量Qrl；⑤測量進(jìn)出鍋爐的汽、水的壓力、溫度和流量等參數(shù)，計算鍋爐總吸熱量Qgl；⑥利用鍋爐效率η、鍋爐的總吸熱量Qgl以及每千克入爐煤帶入鍋爐的熱量Qrl，根據(jù)鍋爐本體的熱平衡方程，得到入爐煤量的計算值Grml；⑦測量各個運行磨煤機(jī)的出力，對于配有直吹式制粉系統(tǒng)的電站鍋爐，可以得到鍋爐入爐煤量的實測值Grml0；⑧判斷(Grml0-Grml)的絕對值是否小于給定的微小量ε，若小于則計算結(jié)束；若(Grml0-Grml)的絕對值大于ε，則對假定的收到基灰份初始值進(jìn)行校正，并重新計算，直到相等為止；最新的收到基元素含量和收到基低位發(fā)熱量的中間值作為最終的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的電站鍋爐入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測方法，其特征是所述的磨煤機(jī)的熱平衡方程是C1mfmmt1+KlfmfmmClktA+KnmWmm+(4.19Mar100+100-Mar100Crd)tA=]]>Mar-0.048MarR90t20.46100-0.048MarR90t20.46(2491+1.884t2-4.19tA)+(1+Klf)mfmmC2t2+Q5mm---(1)]]>+100-Mar100[Crd+4.190.048MarR90t20.46100-0.048MarR90t20.46](t2-tA)]]>上式中收到基水份Mar作為未知的變量；磨煤機(jī)的出力mm、磨煤機(jī)入口風(fēng)量mf、磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫度t1、磨煤機(jī)出口風(fēng)溫度t2、環(huán)境溫度tA、磨煤機(jī)消耗的功率W等作為待測的參數(shù)，磨煤機(jī)進(jìn)口干燥劑的質(zhì)量比熱C1、磨煤機(jī)出口干燥劑的質(zhì)量比熱C2、冷空氣的質(zhì)量比熱Clk、煤的干燥無灰基質(zhì)量比熱Crd、磨煤機(jī)的漏風(fēng)系數(shù)Klf、煤粉細(xì)度R90、磨煤機(jī)的散熱損失Q5、磨煤機(jī)功率轉(zhuǎn)化為熱量的系數(shù)Knm等作為常數(shù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的電站鍋爐入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測方法，其特征是煤燃燒的化學(xué)方程是Cdaf＝53.59CO2(VRO2，daf+VN2，daf+VO2，daf)+(1-CO2)ΓCucr(2)Sdaf＝142.86SO2(VRO2，daf+VN2，daf+VO2，daf) (3)SO2+CO2=0.21-O21+β----(4)]]>煤元素含量間相關(guān)關(guān)系的經(jīng)驗方程是Hdaf＝A1Cdaf+B1(5)Odaf＝A2Cdaf+B2(6)Ndaf＝100-Cdaf-Hdaf-Odaf-Sdaf(7)其中VRO2，daf＝0.01866(Cdaf+0.375Sdaf)-0.01866ΓCucrVN2，daf＝0.008Ndaf+(1-φ)αVgk，dafVO2，daf＝φ(α-1)Vgk，dafVgk，daf＝0.0889(Cdaf+0.375Sdaf)+0.265Hdaf-0.0333Odaf-0.0889ΓCucrα=φ(1-O2)Vgk,daf+VRO2,dafO2+0.008O2Ndaf(φ-O2)Vgk,daf]]>ΓCucr=Aar100Cucr(100-Mar-Aar)(100-Cucr)]]>β=2.35Hdaf-0.126Odaf+0.038NdafCdaf′+0.375Sdaf]]>C′daf＝Cdaf-ΓCucrCucr＝afhCfh+adzCdz式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)組成的方程組中，Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf、CO2等六個變量作為未知數(shù)；排煙煙氣中氧氣含量O2、二氧化硫的含量SO2、飛灰含碳量Cfh作為測量參數(shù)；空氣中氧的容積份額φ、飛灰份額afh、爐底渣份額adz、爐底渣含碳量Cdz以及系數(shù)A1、A2、B1、B2作為設(shè)定常數(shù)。
4.一種采用權(quán)利要求1所述的方法實現(xiàn)入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測的裝置，包括一臺網(wǎng)關(guān)計算機(jī)，用于采集現(xiàn)場生產(chǎn)實時系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；一臺現(xiàn)場工作站計算機(jī)，用于處理實時數(shù)據(jù)，完成煤質(zhì)監(jiān)測，并顯示監(jiān)測結(jié)果；一臺服務(wù)器，用于管理現(xiàn)場工作站計算機(jī)，儲存歷史數(shù)據(jù)，完成網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種電站鍋爐入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測方法及裝置,通過測量汽輪發(fā)電機(jī)組的運行參數(shù)而間接實現(xiàn)入爐煤質(zhì)實時監(jiān)測的方法和裝置,特別適用于配有直吹式制粉系統(tǒng)的電站鍋爐。它提取排煙煙氣成分和制粉系統(tǒng)運行參數(shù)中所包含的入爐煤質(zhì)的信息,使用鍋爐效率、鍋爐總吸熱量以及入爐煤量的實測值校正收到基灰份和干燥無灰基元素含量,完成了入爐煤的元素分析和發(fā)熱量的在線監(jiān)測,為效率監(jiān)測提供實時煤質(zhì)數(shù)據(jù),解決了入爐煤質(zhì)監(jiān)測的難題。本發(fā)明已經(jīng)在300MW的電站鍋爐中應(yīng)用成功。實踐證明,收到基低位發(fā)熱量的測量誤差在2%以下,各種運行工況下,收到基灰份的校正計算穩(wěn)定,收斂快,完全滿足實時監(jiān)測的速度要求。
文檔編號F22B35/00GK1369712SQ0211011
公開日2002年9月18日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月15日
發(fā)明者劉福國, 王學(xué)同, 郝衛(wèi)東, 韓小崗, 楊興森 申請人:山東中實股份有限公司