[发明专利]一种基于煤质数据库的锅炉热效率在线监测方法

说明书

技术领域

本发明属于锅炉测试技术领域，特别涉及一种基于煤质数据库的锅炉热效率在线监测方法。

技术背景

目前锅炉效率计算大多采用GB10184-88（对于循环流化床锅炉还需要DL/T 964-2005）或是采用国际上常用的美国机械工程师协会颁布的ASME PTC4.1，这两种计算方法测量精度高，但是由于需要化验分析，无法实现在线计算，不能实时指导锅炉运行人员进行调整，达到节约能源的目的。

制约锅炉效率在线计算的最大障碍在于燃煤煤质需要进行化验得出，而受制于多种条件的影响，燃煤成分的在线分析误差较大，无法得到推广和应用。目前主要是根据燃煤工业成分或燃煤燃烧产物进行推算，根据燃煤工业成分进行在线计算仍然受制于工业成分分析的时效性，根据燃烧产物进行推算主要基于碳平衡，而忽略了燃煤中其他发热元素及其他化学反应吸放热的影响，误差仍然很大。

电厂燃煤实际上存在一定的稳定性，燃烧某种燃煤时，燃煤发热量和燃煤的成分之间存在一定的联系，根据这种联系能实时进行燃煤成分分析，从而进行锅炉效率计算，为运行人员调整提供依据。

发明内容

为了能有效解决燃煤在线分析时效性缺失的影响，及时迅速的得出燃煤发热量、燃煤成分等数据，本发明采用了如下方法：

一种基于煤质数据库的锅炉热效率在线监测方法，本发明特征是，步骤为：

（1）建立基于能量平衡的锅炉效率计算数学模型，这一模型基于锅炉系统的输入能量、输出能量及能

量损失三者之间的平衡，即Q_r=Q₁+Q_s；通过在线测量蒸汽参数计算出Q₁，并由计算出燃料收到基低位发热量；其中,Q_r即为输入能量,Q₁为输出能量,Q_s为能量损失，η为锅炉效率%；

（2）建立燃煤发热量与燃煤成分之间映射关系的数据库，基于该数据库能够通过燃煤发热量得出燃煤元素成分分析数据，从而实现锅炉效率的反平衡计算；即根据通过已知的燃料收到基低位发热量映射出相应的燃煤成分；其中,C、H、O、N、S、M_t、A分别依序为收到基碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分，%；

（3）采用“一对多”映射，即一个计算发热量下对应多个燃煤元素成分，最终结果的选取由迭代收敛来决定，这样避免了计算结果发散；即燃料收到基低位发热量以10kJ为一个分隔点进行数据库组建，一个发热量下对应多组燃煤元素成分，分别进行计算，当计算不收敛时选取其他成分组继续计算；

（4）采用循环迭代的方法，减少了单次计算的较大误差。

本发明的有益效果是，能够实时进行燃煤成分分析并实现在线计算，也能够实时指导锅炉运行人员进行调整，达到节约能源的目的。

（1）燃煤发热量来自于能量平衡

锅炉作为一个能量转化的设备，将燃煤的化学能通过燃烧的方式释放出来，加热给水，形成蒸汽，即将化学能转化为蒸汽热能，这个过程存在一定的损耗，而损耗的多少决定了锅炉效率的高低，锅炉能量流程见图1。

根据能量平衡可以得出式（1）：

Q_r=Q₁+Q_s                    （1）

式中：Q_r——每千克燃料的锅炉输入热量，kJ/kg；

Q₁——每千克燃料的锅炉输出热量，kJ/kg；

Q_s——每千克燃料的锅炉损失热量，kJ/g。

而锅炉效率见式（2）：

η=(1-QsQr)×100;%---(2)]]>

式中：η——锅炉效率，%。

则有式（3）：