一种基于锅炉烟气成分监测分析锅炉燃烧煤质的方法

摘要

本发明公开了一种基于锅炉烟气成分监测分析锅炉燃烧煤质的方法，基于空预器入口烟气成分的浓度分析数据包括氧量、二氧化硫、二氧化碳、水分及氮气，结合现场燃烧煤质的灰分数据，通过特定的计算方法及步骤，可以确定正常运行中燃烧煤质的各元素成分组成，解决了正常运行中电厂锅炉燃烧煤质如何进行准确监测的问题。本发明提供的监测方法简便易行，为电厂准确监测锅炉燃烧煤质提供了一种可能的选择。

主权项

一种基于锅炉烟气成分监测分析锅炉燃烧煤质的方法，其特征在于其步骤如下：(1)在空预器入口处对烟气成分进行监测，测定烟气中的氧气、二氧化碳、二氧化硫及水分的体积百分比浓度，依次用VpO2、VpCO2、VpSO2、VpH2O表示，并按式(1)计算出烟气中的氮气百分比浓度VpN2；VpN2＝100％‑VpO2‑VpCO2‑VpSO2‑VpH2O   (1)(2)假定燃煤中含硫量MpSF，由式(2)和式(3)计算出MpCb；$VpCO2=\left(\frac{\frac{MpCb}{12.011}+100MoCO2Sb}{MoFg}\right),\%---\left(2\right)$$VpCO2=\frac{\frac{MpSF}{32.065}\left(1-MFrSc\right)}{MoFg},\%---\left(3\right)$其中：MpCb表示燃煤中可燃碳的质量百分比；MoCO2Sb表示单位质量燃煤对应的脱硫剂中产生的CO₂的摩尔数，单位mol/kg，对于炉外脱硫的锅炉，取值为零；MoFg表示单位质量燃煤对应的湿烟气摩尔数，单位mol/kg；MFrSc表示脱硫比，对于炉外脱硫的锅炉，取值为零；(3)将计算所得的MpCb代入式(2)，计算出单位质量燃煤对应的湿烟气摩尔数MoFg；(4)假定燃煤中未燃尽碳的质量百分比MpUbC，由式(4)计算燃煤中含碳量MpCF；MpCb＝MpCF‑MpUbC         (4)(5)假定燃煤中含氮量MpN2F，根据式(5)和(6)计算出修正后单位质量燃煤对应的理论空气摩尔数MoThACr；$VpN2=\frac{\left[\frac{MpN2F}{28.0134}+\left(100+XpA\right)MoThACr0.7905\right]}{MoFg},\%---\left(5\right)$$XpAMoThACr=\frac{VpO2MoFg}{0.2095}---\left(6\right)$其中XpA表示过量空气与理论空气量的百分比；(6)假定燃煤中含氢量MpH2F，根据式(7)计算燃煤中含水量MpWF；$VpH2O=\frac{\left[\frac{MpH2F}{2.0159}+\frac{MpWF}{18.0153}+\frac{MFrWAdz}{0.180153}+100MoWSb+\left(100+XpA\right)MoThACrMoWA\right]}{MoFg},\%---\left(7\right)$其中，MFrWAdz表示单位质量燃煤对应的额外进入炉内的蒸汽量(如吹灰等)，单位kg/kg，当正常运行中吹灰停运时，取值为零；MoWSb表示单位质量燃煤对应的脱硫剂中产生的H2O的摩尔数，单位mol/kg，对于炉外脱硫的锅炉，取值为零；MoWA表示每摩尔干空气中水分的摩尔数，单位mol/mol，当环境参数如干球温度及相对湿度已知，或者干球温度及湿球温度已知时可以求得；(7)根据式(8)和(9)计算燃煤含氧量MpO2F；$MoThACr=\frac{MFrThACr}{28.9625}---\left(8\right)$$\begin{array}{c}MFrThACr=0.1151MpCb+0.3429MpH2F+0.0431\\ \left(1+0.5MFrSc\right)MpSF-0.0432MpO2F\end{array}---\left(9\right)$(8)根据上述计算出的量，按式(10)计算燃煤中灰分百分比MpASF；MpASF＝100％‑MpCF‑MpSF‑MpH2F‑MpO2F‑MpN2F‑MpWF   (10)(9)，将以上所得出的各相关量代入式(11)，计算出新的燃煤中含氢量MpH2F_NEW；$\frac{MpH2F\times 100}{100-MpWF-MpASF}=a+b\times \frac{MpCF\times 100}{100-MpWF-MpASF}---\left(11\right)$式中，a,b为拟合线性函数的常数，线性拟合的常数由各电厂燃烧煤质的分析数据拟合可以获得；(10)计算MpH2F与MpH2F_NEW差值的绝对值是否小于0.01，若是，进入步骤(11)，否则，将该新的燃煤中含氢量MpH2F_NEW作为假定值，重复步骤(6)‑(10)，直至MpH2F与MpH2F_NEW差值的绝对值小于0.01；(11)判断MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF是否在合理范围，若是，进入步骤(12)，否则，按照下列逻辑进行计算：以MpN2F+ΔN₂作为新的假定值MpN2F_NEW，按照以下逻辑计算：当MpN2F_NEW在合理范围内时，重复步骤(5)‑(11)，直至MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF均在合理范围，进入步骤(12)；当MpN2F_NEW在超出合理范围内时，以MpSF+ΔS作为新的假定值MpSF_NEW，重复步骤(2)‑(11)，直至MpH2F、MpO2F、MpWF、MpASF均在合理范围，进入步骤(12)；(12)根据ASMEPTC4锅炉试验规程进行锅炉燃烧计算，计算出新的燃煤中未燃尽碳MpUbC_NEW，判断MpUbC与MpUbC_NEW差值的绝对值是否小于0.01，若是，则输出求解得到的MpCF、MpSF、MpH2F、MpN2F、MpO2F、MpWF和MpASF，否则以MpUbC_NEW作为新的假定值，重复步骤(4)‑(12)，直至MpUbC与MpUbC_NEW差值的绝对值小于0.01。