[发明专利]一种锅炉混煤掺配方法有效

专利信息
申请号: 201910653245.7 申请日: 2019-07-18
公开(公告)号: CN110319455B 公开(公告)日: 2020-10-16
发明(设计)人: 刘福国;郭新根;张绪辉;崔福兴 申请(专利权)人: 国网山东省电力公司电力科学研究院;国家电网有限公司
主分类号: F23N1/00 分类号: F23N1/00
代理公司: 济南诚智商标专利事务所有限公司 37105 代理人: 李修杰
地址: 250002 山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 锅炉 混煤掺 配方
【权利要求书】:

1.一种锅炉混煤掺配方法,其特征是,包括以下步骤:

步骤1、确定锅炉混煤掺配所采用的各种单煤煤源,并将单煤的各种成分含量、发热量和灰熔点温度作为已知参数;

步骤2、根据锅炉设计煤种以及掺配单煤成分和发热量,确定能保证锅炉安全、经济和环保要求的目标煤煤质;

步骤3、选择煤的某些成分和发热量作为混煤掺配考虑的因素,并选定这些煤成分含量和发热量的期望偏差;

步骤4、在各掺配单煤质量份额允许的范围内,选定混煤中各种掺配单煤的质量份额,利用单煤成分含量和发热量得到混煤的成分和发热量,并计算混煤和目标煤的煤质偏差平方和;

步骤5、重新设定各种掺配单煤的质量份额,再次计算混煤的成分和发热量,以及混煤和目标煤煤质偏差平方和,并与步骤4中得到的偏差平方和相比较,在这两组不同单煤质量份额的两组掺配方案中,偏差平方和较小的一组作为更好的掺配方案;

在步骤1中,单煤的各种成分含量为煤的工业分析成分含量,即煤的收到基水分含量、空气干燥基灰分含量、干燥无灰基挥发分含量、空气干燥基固定碳含量和空气干燥基全硫分含量;或单煤的各种成分含量为煤的元素分析成分含量,即收到基碳含量、收到基氢含量、收到基氧含量、收到基氮含量、收到基硫含量、收到基灰分含量和收到基水分含量;发热量是指煤的收到基低位发热量;

在步骤2中,所述目标煤煤质满足锅炉最大出力要求,在燃用目标煤时不发生受热面超温和炉膛大面积结焦,炉膛出口煤粉燃尽度高,脱硝、脱硫系统入口的氮氧化物含量、二氧化硫含量能保证污染物排放满足环保要求;

在步骤2中,目标煤煤质采用煤的工业分析成分和发热量来表示,或采用煤的元素分析成分来表示;

在步骤4中,利用单煤成分含量和发热量,得到混煤的成分和发热量方法是,混煤某种成分含量或发热量等于所有单煤该成分含量或发热量按单煤掺配质量份额的加权平均值;

在步骤4中,混煤和目标煤的煤质偏差平方和的定义为:某种成分在混煤和目标煤中的含量之差作为该成分的绝对偏差,所有成分的绝对偏差与它的期望偏差之比的平方和,定义为混煤和目标煤的煤质偏差平方和;

在步骤5中,在各掺配单煤质量份额允许的范围内,重新设定各种掺配单煤的质量份额,再次计算混煤的成分和发热量,以及混煤和目标煤煤质偏差平方和,并与步骤4中得到的偏差平方和相比较,在这两组不同单煤质量份额的两组掺配方案中,偏差平方和较小的一组作为更好的掺配方案。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉混煤掺配方法,其特征是,在步骤3中,煤成分含量和发热量的期望偏差与目标煤相应成分和发热量的比值在0.05~0.2之间。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉混煤掺配方法,其特征是,在步骤4中,各掺配单煤质量份额在0~1之间,且应满足所有单煤质量份额之和等于1。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种锅炉混煤掺配方法,其特征是,所述锅炉混煤掺配方法包括以下具体步骤:

(1)确定掺配所采用的入厂单煤共有m种,对这m种单煤进行化验分析,得到n个每种单煤的成分含量和发热量项目的数据,若第i种单煤成分和发热量j的数据记为wij,单煤成分和发热量数据矩阵记为w,则

式中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n;m和n为正整数;

(2)考虑掺配单煤成分、发热量以及锅炉设计煤种,在满足锅炉最大出力要求,不发生受热面超温和炉膛大面积结焦,炉膛出口煤粉燃尽度较高,脱硝、脱硫系统入口的氮氧化物含量和二氧化硫含量不给环保排放带来压力的情况下,确定目标煤煤质,该目标煤煤质用步骤(1)中的n个成分含量和发热量项目表示,目标煤煤质矩阵记为W0,则:

W0=[W01 W02 … W0j] ②

式中W0j为目标煤各成分含量或发热量,j=1,2,…,n;

(3)选择与步骤(1)中的n个成分含量和发热量项目作为混煤掺配考虑的因素,第j个项目在混煤中的期望偏差记为σj,σj与W0j的比值在0.05~0.2之间,j=1,2,…,n;

(4)对于第i种单煤,其掺配的质量份额为xi,xi通常在0到1之间,且应满足如下约束:

式中,i=1,2,…,m;

当某种单煤灰熔点温度较低,限制该单煤掺配质量份额不高于某一数值uxi,以防止炉膛和受热面大面积结焦;或当某种单煤的进煤量较多,为保证入厂的该单煤能够全部烧完,需限制单煤掺配质量份额不低于某一数值lxi,对该单煤掺配份额的约束统一表示为

lxi≤xi≤uxi (i=1,2,…,m) ④

式中lxi为掺配份额下限,0≤lxi≤1,uxi为掺配份额上限,0≤uxi≤1;

混煤中各种成分含量和发热量等于单煤成分含量和发热量的质量加权平均,利用矩阵计算表示为:

W=xw ⑤

式中x为单煤掺配质量份额数组,W为混煤中各种成分含量或发热量的数组,x和W分别为

x=[x1 x2 … xm] ⑥

W=[W1 W2 … Wn] ⑦

式⑦中Wj为混煤的成分或发热量,j=1,2,…,n;

由于煤中成分较多,采用单煤掺配得到的混煤,很难保证和目标煤的各种成分完全相同,混煤和目标煤的偏离程度用煤质偏差平方和E表示

(5)采用式⑨求取使E达到最小时的掺配份额x1,x2,…,xm

采用数学寻优求取上述约束条件下的目标函数最小值,得到掺配份额x1,x2,…,xm,作为使混煤煤质W最接近目标煤质W0的最佳掺配方案。

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