[发明专利]煤气锅炉热效率与煤气特性的实时监测方法

权利要求书

1.一种煤气锅炉热效率与煤气特性的实时监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）设置一个假定的煤气锅炉热效率η_b,jd(%)；

（2）对机组实时采集运行数据，并利用实时数据得到锅炉有效利用热Q₁(kJ/h)；

（3）根据煤气锅炉热效率η_b,jd和锅炉有效利用热Q₁得到锅炉输入热量Q_r(kJ/m³)；

（4）根据得到的锅炉输入热量Q_r得到煤气干燥基低位发热量Q_d,net(kJ/m³)；

（5）将手工输入的定期化验煤气特性作为基本煤气特性，根据煤气干燥基低位发热量Q_d,net对基本煤气特性数据进行修正；

（6）根据修正后的煤气特性数据进行燃烧计算，包括烟气成分计算、干烟气量计算以及烟气中水蒸气含量计算；

（7）根据上述得到的各种结果进行各项热损失计算；

（8）根据各项热损失值计算得到锅炉热效率η_b(%)；

（9）判断假定锅炉热效率η_b,jd和计算锅炉热效率η_b的大小：

若(η_b,jd-η_b)的绝对值大于给定的微小量ε，则将当前的锅炉热效率η_b赋值给锅炉热效率η_b,jd，然后重新执行步骤（1）～步骤（9），直到(η_b,jd-η_b)的绝对值小于或等于给定的微小量ε；

若(η_b,jd-η_b)的绝对值小于给定的微小量ε，则输出锅炉热效率η_b作为当前锅炉热效率，输出煤气低位发热量Q_d,net、各煤气成分修正值作为当前煤气特性数据。

2.根据权利要求1所述的煤气锅炉热效率与煤气特性的实时监测方法，其特征在于，

根据煤气锅炉热效率η_b,jd和锅炉有效利用热Q₁得到锅炉输入热量Q_r：

Qr=kQ1Bgηb,jd×100]]>

k=0.833+dg0.833]]>

其中，Q_r为锅炉输入热量，kJ/m³；B_g为实时采集的煤气量，m³/h；k为热量换算系数；d_g为煤气含湿量，kg/m³；

根据锅炉输入热量Q_r计算得到煤气干燥基低位发热量Q_d,net：

Q_d,net=Q_r+2257d_g

其中，Q_d,net为煤气干燥基低位发热量，kJ/m³；

对于可燃组分CO、H₂以及各碳氢化合物C_mH_n，煤气特性修正方法如下：

k1=Qd,netQd,net0]]>

其中，为煤气中各可燃组分的容积成分修正值，%；为煤气中各可燃组分的容积成分基本值，%；k₁为可燃组分修正系数；为煤气干燥基低位发热量基本值，kJ/m³；

对于不可燃组分CO₂、N₂、O₂，煤气特性修正方法如下：

其中，为煤气中各不可燃组分的容积成分修正值，%；为煤气中各不可燃组分的容积成分基本值，%；

根据修正的煤气特性数据进行燃烧计算，包括烟气成分计算、干烟气量计算以及烟气中水蒸气含量计算：

1）烟气成分计算

干烟气成分主要由O₂、CO、CO₂以及N₂组成，其中O₂含量和CO含量均采用锅炉尾部烟道处的实时监测值，而CO₂和N₂含量则通过计算得到：

首先根据煤气成分计算得到燃料特性系数β：

其中，为干烟气中O₂的容积成分，%；为干烟气中CO的容积成分，%；

然后根据排烟中O₂氧量CO含量以及燃料特性系数β计算得到干烟气中CO₂的容积成分

其中，为干烟气中CO₂的容积成分，%；

获得了干烟气中O₂、CO以及CO₂的容积成分后，最后得到干烟气中N₂的容积成分

其中，为干烟气中N₂的容积成分，%；

2）干烟气量计算：

根据上述获得的煤气成分和获得的烟气成分计算得到实际干烟气量V_gy:

其中，V_gy为实际干烟气量，m³/m³；

3）烟气中水蒸气含量计算：

其中，为烟气中所含水蒸气容积，m³/m³；α为排烟处过量空气系数；为理论干空气需要量，m³/m³；d_k为空气的绝对湿度，kg/kg；

所述各项热损失的计算方法如下：

a、排烟热损失q₂

根据上述获得的输入热量Q_r、干烟气量V_gy、以及排烟温度实时监测值θ_py计算得到排烟热损失：

q2=Vgycp,gy(θpy-t0)+VH2Ocp,H2O(θpy-t0)Qr×100]]>

其中，q₂为排烟热损失，%；θ_py为排烟温度，℃；c_p,gy为干烟气在t₀至θ_py温度间的平均比定压热容，kJ/（m³·K）；为水蒸气在t₀至θ_py温度间的平均比定压热容，kJ/（m³·K）；

b、化学不完全燃烧热损失q₃：

根据上述获得的输入热量Q_r、干烟气量V_gy以及尾部烟气中CO含量实时监测值计算得到化学不完全燃烧热损失：

其中，q₃为化学不完全燃烧热损失，%；

c、散热损失q₅：

根据锅炉额定蒸发量D_e和实际蒸发量D计算得到散热损失q₅：

q5=DeDq5e]]>

q_5e=5.82×(D_e)^-0.38

其中，q₅为散热损失，%；D_e为锅炉额定负荷下的蒸发量，t/h；D为锅炉实际蒸发量，t/h；q_5e为锅炉额定负荷下的散热损失，%；

根据各项热损失数据计算得到锅炉热效率η_b：

η_b=100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)

其中，η_b为锅炉热效率，%；q₄为机械不完全燃烧热损失，%，对于煤气锅炉取为0；q₆为灰渣物理热损失，%，对于煤气锅炉取为0。