[发明专利]一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法

权利要求书

1.一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，其特征在于，包括以下步骤；

1)冷却机总风量计算

根据风机特性，风机风量与风压存在以下关系：

Q1/Q2=H1/H2,---(1)]]>

其中，Q₁是实际工况下风机风量，m³/h；Q₂是风机的额定风量，m³/h；H₁是实际工况下风机风压，Pa；H₂是风机的额定风压，Pa；

实际工况下的风机风压来自现场DCS，将Q₂、H₁、H₂带入式(1)，得到实际工况下的风机风量Q₁为

Q1=Q2×H1/H2,---(2)]]>

利用式(2)分别计算各个冷却风机的风量，再叠加计算得到冷却机的总风量为V_总；

2)三次风量计算

根据窑头排风机风量计算冷却机余风量、进入窑头AQC余热锅炉风量分别为V_余风和V_锅炉，又根据二次风和三次风的分配比例k₁：k₂，可得到三次风量为

3)煤粉低位热值估计计算

分解炉内气体量包括分解炉煤粉燃烧烟气量、生料分解产生的二氧化碳量和窑尾烟气量。

2.根据权利要求1所述的水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，其特征在于，步骤3)包括以下步骤：

31)分解炉煤粉燃烧烟气量计算

标准状况下，单位煤粉燃烧需要的理论空气量为

V_k＝1.01×Q_net，ar/1000+0.5，(3)同时，单位煤粉燃烧产生的理论烟气量为V₀＝0.89×Q_net，ar/1000+1.65，(4)

其中，Q_net，ar是煤粉低位热值，kcal/kg，

所以实际烟气量为

V₁=V₀+(α-1)×V_k，(5)其中，α是过剩空气系数；V₁是标况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，Nm³/kg，

根据理想气体状态方程

P₁V₁/T₁=P₀V₀/T₀，(6)

将标准状况下烟气量V₁换算为实际工况下的烟气量V₂，分解炉煤粉燃烧产生的烟气量为

其中，为分解炉喷煤量，kg/h；V₂是实际工况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，m³/kg；

32)生料分解产生二氧化碳计算

标准状况下，生料中碳酸盐分解放出二氧化碳为

VCO20=(44/56)×(Cca0/100)+(44/40.3)×(Cmg0/100)]]>其中，C_ca0是熟料中碳酸钙的比例，％；C_mg0是熟料中碳酸镁的比例，％；是生产单位熟料所需的生料分解放出的二氧化碳量，Nm³/kg；

根据方程(6)计算实际工况下生产单位熟料所需的生料分解放出的二氧化碳量为所以，生料碳酸盐分解放出的二氧化碳量为

VCO2=VCO21×ms/k,---(8)]]>

其中，m_s是生料下料量，kg/h；k是生料与熟料的折算比例；

33)窑尾烟气量计算

窑尾烟气是指回转窑内煤粉燃烧产生的烟气量，根据式(3)、(4)、(5)、(6)计算得到实际工况下窑尾烟室烟气量为

其中，为窑头喷煤量，kg/h；V₂是实际工况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，m³/kg，

由式(7)、(8)、(9)计算得到分解炉内总的气体量为

34)热容计算

通过建立热容模型，实现热容的实时计算：

生料热容与温度的回归模型：

C_s=1.3088×10^-7T²+5.8816×10^-4T+8.3765×10^-1，(11)

其中，C_s是生料热容，kJ/kg·℃；T是生料温度，℃；

根据各气体所占的比例，对各气体成分热容进行线性叠加计算，得到分解炉气体的热容：以下是各气体成分的热容模型：(回归得到)

CCO2=1.4448×10-10T3-5.8893×10-7T2+1.0367×10-3T+1.6179CO2=3.0737×10-10T3+2.7886×10-7T2+1.0925×10-4T+1.3037]]>CN2=-4.3036×10-11T3+1.1611×10-7T2+2.3471×10-7T+1.2967]]>热容不仅随温度变化，同时也受到压强的影响，设定压强对热容的修正系数，即k₃=P₁/P_N，其中，P₁是实际工况下的压强，Pa：P_N是标准状况下的压强，Pa；

根据现场数据得到各气体成分之间的比例为：所以分解炉气体热容C_f为

Cf=(a100×CCO2+b100×CO2+c100×CN2)×k3,---(12);]]>

35)煤粉低位热值计算

如果煤粉完全燃烧，煤粉燃烧放出的热量被分解炉内气体和物料分解所吸收，所以列热平衡方程如下：

其中，t₁是前一周期分解炉出口温度，℃；t₂是当前时刻分解炉出口温度，℃；ΔQ_net，ar是煤粉低位热值变化量，

又Q_net，ar2=Q_net，ar1±ΔQ_net，ar，根据工况判断煤粉热值的变化趋势，联立公式(10)、(11)、(12)、(13)计算得到当前时刻的煤粉低位热值，即Q_net，ar2。