專利名稱：大型鍋爐排煙含氧量軟測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍋爐熱工參數(shù)測量領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)時(shí)測量大型鍋爐排煙中含氧量的方法。
背景技術(shù)：
鍋爐煙氣含氧量直接反映鍋爐燃燒過程的風(fēng)煤配比，是關(guān)系燃燒經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)，也是鍋爐熱工自動化中重要的被控參數(shù)。目前大型鍋爐大多采用內(nèi)置式氧化鋯氧量計(jì)測量鍋爐排煙氧量，但使用情況并不太理想，存在的主要問題是(1)故障率高。主要故障包括飛灰磨損、堵灰、鉑電極中毒或剝離脫落、電加熱器損壞等。
(2)測量精度低。受傳感器本身精度、煙氣氧量分布不均勻、安裝處漏風(fēng)的影響，測量精度不易保證，綜合誤差在2％O2左右。
(3)動態(tài)特性差。氧化鋯氧量計(jì)是利用濃差電池的原理工作的，氧分子在氧化鋯電介質(zhì)內(nèi)有一個(gè)滲透的過程，造成測量滯后大。為了減少飛灰磨損，許多氧量計(jì)探頭上加裝陶瓷保護(hù)套管，但這樣有增加了堵灰的可能性和增加了測量滯后。
(4)檢修、維護(hù)、校驗(yàn)困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、精度高、動態(tài)特性好、可靠性高的大型鍋爐排煙含氧量的測量方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種大型鍋爐排煙含氧量軟測量方法，它包括以下步驟A、核準(zhǔn)原始信號的準(zhǔn)確性對大型鍋爐各測點(diǎn)采集并送入其分散控制系統(tǒng)的下述實(shí)時(shí)信號，核實(shí)其準(zhǔn)確性和工程單位


其中鍋爐總風(fēng)量應(yīng)該修正成為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)量，即0℃、一個(gè)大氣壓下的風(fēng)量；B、核實(shí)煤空氣熱量比對于國內(nèi)大多數(shù)煤種，煤空氣熱量比Kvq可采用0.27(m3/MJ)，對特殊煤種用(1)式計(jì)算其空氣熱量Kvq=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265(Har-0.125Oar)0.339(Car+0.322Sar)+1.257(Har-0.0867Oar)---(1)]]>其中Car、Sar、Har、Oar分別為煤的應(yīng)用基碳、硫、氫、氧百分含量；C、計(jì)算燃料燃燒產(chǎn)生的熱量燃料在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的總熱量Qc(MW)為Qc＝Q1+Q2+Q5(2)(2)式中Q1為鍋爐有效吸熱量(MW)；Q2為排煙焓(MW)；Q5為散熱損失焓和鍋爐其它損失焓(MW)；其中Q1＝0.001((qs(hs-hw)+qr(hr-hl))(3)(3)式中qs、qr為過熱蒸汽流量和再熱蒸汽流量(kg/s)，qs＝Kgqr，Kg可以從汽輪機(jī)設(shè)計(jì)說明中查到，一般為在0.82～0.92之間；hw為給水焓(kJ/kg)；hs為過熱蒸汽焓(kJ/kg)；hr為再熱蒸汽焓(kJ/kg)；hl高壓缸排汽焓(kJ/kg)，以上水和水蒸氣的焓值可以利用IAPWS-IF97公式通過對應(yīng)的水和水蒸氣的溫度、壓力計(jì)算得到；Q2＝KlVaCg(tp-t0) (4)(4)式中Kl為爐膛、空預(yù)漏風(fēng)系數(shù)，可采用設(shè)計(jì)值；Cg為煙氣平均定壓比熱(MJ/m3℃)，計(jì)算公式為Cg＝1.039+0.00029tp；Va為總風(fēng)量(m3/s)；tp排煙溫度(℃)；t0為冷風(fēng)溫度(℃)；Q5從鍋爐設(shè)計(jì)說明中得到，一般為Q1的1％左右；D、計(jì)算動態(tài)熱量Qd=Qc+Cbdpddt---(5)]]>(5)式中pd是汽包壓力(Mpa)；Cb是鍋爐蓄熱系數(shù)(MJ/Mpa)，此系數(shù)是鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中使用的信號；E、計(jì)算鍋爐排煙氧量O2=20.8(Va-(Koqo+(Qd-Roqo)Kvq))Va---(6)]]>(6)式中Ko為油的空氣熱量比(m3/MJ)；Ro為油發(fā)熱量(MJ/kg)；qo為油質(zhì)量流量(kg/s)，電站鍋爐一般采用0號輕柴油，其空氣熱量比Ko為0.244(m3/MJ)、發(fā)熱量Ro為45.69(MJ/kg)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)不增加硬件設(shè)備，完全可以在電站過程自動控制中廣泛使用的DCS(分散控制系統(tǒng))中通過組態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)都很方便。軟測量中所涉及的信號，都是機(jī)組過程監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)具有的信號，不需要增加新的信號測點(diǎn)?？煽啃院?，本發(fā)明省去了昂貴、脆弱的氧化鋯探頭，而采用其它信號計(jì)算得到氧量。這些信號都為熱工測量中常見的溫度、壓力、流量信號，并且許多信號還具有冗余，具有很高的可靠性。精度足夠，目前氧化鋯氧量計(jì)的基本誤差為±2％～3％FS(滿量程)，重復(fù)性±1％FS，穩(wěn)定性±1～2％％FS/月。由于大型鍋爐尾部煙道截面積很大，氧化鋯氧量計(jì)單點(diǎn)測量由于取樣造成的絕對誤差為1％～2％O2；綜合測量誤差為2％O2。而本發(fā)明不存在取樣的問題。通過對100～660MW多臺機(jī)組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在機(jī)組正常運(yùn)行情況下，本發(fā)明測量誤差完全能夠達(dá)到并超過以上指標(biāo)。


無。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一種大型鍋爐排煙含氧量軟測量方法，它包括以下步驟A、核準(zhǔn)原始信號的準(zhǔn)確性對大型鍋爐各測點(diǎn)采集并送入其分散控制系統(tǒng)的下述實(shí)時(shí)信號，核實(shí)其準(zhǔn)確性和工程單位

其中鍋爐總風(fēng)量應(yīng)該修正成為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)量，即0℃、一個(gè)大氣壓下的風(fēng)量；B、核實(shí)煤空氣熱量比對于國內(nèi)大多數(shù)煤種，煤空氣熱量比Kvq可采用0.27(m3/MJ)，對特殊煤種用(1)式計(jì)算其空氣熱量Kvq=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265(Har-0.125Oar)0.339(Car+0.322Sar)+1.257(Har-0.0867Oar)---(1)]]>其中Car、Sar、Har、Oar分別為煤的應(yīng)用基碳、硫、氫、氧百分含量；C、計(jì)算燃料燃燒產(chǎn)生的熱量燃料在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的總熱量Qc(MW)為Qc＝Q1+Q2+Q5(2)(2)式中Q1為鍋爐有效吸熱量(MW)；Q2為排煙焓(MW)；Q5為散熱損失焓和鍋爐其它損失焓(MW)；其中Q1＝0.001((qs(hs-hw)+qr(hr-hl)) (3)(3)式中qs、qr為過熱蒸汽流量和再熱蒸汽流量(kg/s)，qs＝Kgqr，Kg可以從汽輪機(jī)設(shè)計(jì)說明中查到，一般為在0.82～0.92之間；hw為給水焓(kJ/kg)；hs為過熱蒸汽焓(kJ/kg)；hr為再熱蒸汽焓(kJ/kg)；hl高壓缸排汽焓(kJ/kg)，以上水和水蒸氣的焓值可以利用IAPWS-IF97公式通過對應(yīng)的水和水蒸氣的溫度、壓力計(jì)算得到；Q2＝KlVaCg(tp-t0)(4)(4)式中Kl為爐膛、空預(yù)漏風(fēng)系數(shù)，可采用設(shè)計(jì)值；Cg為煙氣平均定壓比熱(MJ/m3℃)，計(jì)算公式為Cg＝1.039+0.00029tp；Va為總風(fēng)量(m3/s)；tp排煙溫度(℃)；t0為冷風(fēng)溫度(℃)；Q5從鍋爐設(shè)計(jì)說明中得到，一般為Ql的1％左右；D、計(jì)算動態(tài)熱量Qd=Qc+Cbdpddt---(5)]]>(5)式中pd是汽包壓力(Mpa)；Cb是鍋爐蓄熱系數(shù)(MJ/Mpa)，此系數(shù)是鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中使用的信號；E、計(jì)算鍋爐排煙氧量O2=20.8(Va-(Koqo+(Qd-Roqo)Kvq))Va---(6)]]>(6)式中Ko為油的空氣熱量比(m3/MJ)；Ro為油發(fā)熱量(MJ/kg)；qo為油質(zhì)量流量(kg/s)，電站鍋爐一般采用0號輕柴油，其空氣熱量比Ko為0.244(m3/MJ)、發(fā)熱量Ro為45.69(MJ/kg)。
權(quán)利要求
1.一種大型鍋爐排煙含氧量軟測量方法，其特征是它包括以下步驟A、核準(zhǔn)原始信號的準(zhǔn)確性對大型鍋爐各測點(diǎn)采集并送入其分散控制系統(tǒng)的下述實(shí)時(shí)信號，核實(shí)其準(zhǔn)確性和工程單位
其中鍋爐總風(fēng)量應(yīng)該修正成為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)量，即0℃、一個(gè)大氣壓下的風(fēng)量；B、核實(shí)煤空氣熱量比對于國內(nèi)大多數(shù)煤種，煤空氣熱量比Kvq可采用0.27(m3/MJ)，對特殊煤種用(1)式計(jì)算其空氣熱量Kvq=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265(Har-0.125Oar)0.339(Car+0.322Sar)+1.257(Har-0.0867Oar)---(1)]]>其中Car、Sar、Har、Oar分別為煤的應(yīng)用基碳、硫、氫、氧百分含量；C、計(jì)算燃料燃燒產(chǎn)生的熱量燃料在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的總熱量Qc(MW)為Qc＝Q1+Q2+Q5(2)(2)式中Q1為鍋爐有效吸熱量(MW)；Q2為排煙焓(MW)；Q5為散熱損失焓和鍋爐其它損失焓(MW)；其中Q1＝0.001((qs(hs-hw)+qr(hr-hl)) (3)(3)式中qs、qr為過熱蒸汽流量和再熱蒸汽流量(kg/s)，qs＝Kgqr，Kg可以從汽輪機(jī)設(shè)計(jì)說明中查到，一般為在0.82～0.92之間；hw為給水焓(kJ/kg)；hs為過熱蒸汽焓(kJ/kg)；hr為再熱蒸汽焓(kJ/kg)；hl高壓缸排汽焓(kJ/kg)，以上水和水蒸氣的焓值可以利用IAPWS-IF97公式通過對應(yīng)的水和水蒸氣的溫度、壓力計(jì)算得到；Q2＝KlVaCg(tp-t0) (4)(4)式中Kl為爐膛、空預(yù)漏風(fēng)系數(shù)，可采用設(shè)計(jì)值；Cg為煙氣平均定壓比熱(MJ/m3℃)，計(jì)算公式為Cg＝1.039+0.00029tp；Va為總風(fēng)量(m3/s)；tp排煙溫度(℃)；t0為冷風(fēng)溫度(℃)；Q5從鍋爐設(shè)計(jì)說明中得到，一般為Q1的1％左右；D、計(jì)算動態(tài)熱量Qd=Qc+Cbdpddt---(5)]]>(5)式中pd是汽包壓力(Mpa)；Cb是鍋爐蓄熱系數(shù)(MJ/Mpa)，此系數(shù)是鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中使用的信號；E、計(jì)算鍋爐排煙氧量O2=20.8(Va-(Koqo+(Qd-Roqo)Kvq))Va---(6)]]>(6)式中Ko為油的空氣熱量比(m3/MJ)；Ro為油發(fā)熱量(MJ/kg)；qo為油質(zhì)量流量(kg/s)，電站鍋爐一般采用0號輕柴油，其空氣熱量比Ko為0.244(m3/MJ)、發(fā)熱量Ro為45.69(MJ/kg)。
全文摘要
本發(fā)明屬于鍋爐熱工參數(shù)測量領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)時(shí)測量大型鍋爐排煙中含氧量的方法。它包括以下步驟A.核準(zhǔn)原始信號的準(zhǔn)確性；B.核實(shí)煤空氣熱量比；C.計(jì)算燃料燃燒產(chǎn)生的熱量；D.計(jì)算動態(tài)熱量；E.計(jì)算鍋爐排煙氧量。本發(fā)明具有不增加硬件設(shè)備，可靠性好，精度足夠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06F19/00GK101051032SQ20061007292
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者劉吉臻, 田亮, 常太華 申請人:華北電力大學(xué)