一种火力发电厂机组燃煤发热值及煤耗率指标在线监测的方法

摘要

本发明公开了一种火力发电厂机组燃煤发热值及煤耗率指标在线监测的方法，基于机组正常运行中的运行参数，通过特定的计算方法，可以准确地确定正常运行中机组燃煤发热值及煤耗率指标，解决了正常运行中机组的燃煤发热值及机组煤耗率指标无法准确监测的难题。本发明所采用的现场数据容易测量，监测方法简便易行，为电厂准确监测机组的燃煤发热值及机组煤耗率指标提供了可能。

主权项

一种火力发电厂机组燃煤发热值及煤耗率指标在线监测的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)按照ASME标准中的机组性能试验方法对机组的运行参数进行校正，并建立各个主要运行参数的偏差修正值或修正系数，具体步骤如下：1)按照ASME PTC6中的汽轮机性能试验规程对汽轮机侧参与热耗量计算的主要运行参数进行校正，并建立各主要运行参数的偏差修正值或修正系数，所述参与热耗量计算的主要运行参数包括：汽轮机主蒸汽进汽压力及进汽温度；汽轮机高压缸排汽压力及排汽温度；汽轮机热再热蒸汽进汽压力及进汽温度；给水最终压力及给水温度；各高压加热器的给水进水温度及给水出水温度；各高压加热器的抽汽进汽压力及进汽温度；各高压加热器的疏水温度；除氧器进口凝结水压力及凝结水温度；除氧器对应抽汽的进汽压力及进汽温度；除氧器的出口给水温度；锅炉一级过热减温器减温水流量、减温水温度；锅炉二级过热减温器减温水流量、减温水温度；以及锅炉再热减温器减温水流量、减温水温度；2)按照ASME PTC6中的汽轮机性能试验规程进行汽轮机性能试验：A)试验流量基准采用除氧器进口凝结水流量，流量测量元件为ASME PTC6标准中要求的ASME流量喷嘴；B)采用试验精确计算获得的最终给水流量对DCS中显示的给水流量进行校正，计算出校正系数K_fwf；$K_{fwf}=\frac{F_{fwASME}}{F_{fwDCS}}$式中，K_fwf为最终给水流量的校正系数；F_fwASME为依据ASME汽轮机试验标准获得的准确的最终给水流量的计算值；F_fwDCS为DCS显示的最终给水流量值；C)根据ASMEPTC6中的计算方法，计算出汽轮机组的热耗量Q_TI，汽轮机组的热耗量即汽轮机的输入热量；3)按照ASMEPTC4中的锅炉机组性能试验规程对锅炉侧参与锅炉效率计算的各主要运行参数进行校正，建立各个主要运行参数的偏差修正值，所述参与锅炉效率计算的主要运行参数包括：环境温度，即干球温度；湿球温度；省煤器进口烟气温度；省煤器出口烟气温度；空预器进口空气温度；空预器进口烟气温度；排烟温度；底渣温度；烟道灰温度；入炉燃料温度；磨煤机出口风温度；空预器烟气侧出口氧量；空预器烟气侧进口氧量；飞灰含碳量；底渣含碳量；4)按照ASMEPTC4的锅炉性能试验规程进行锅炉效率性能试验，本步骤与步骤2)所述的汽轮机性能试验同时进行，本步骤具体如下：A)按照所述锅炉性能试验规程中的取样方法获得煤样，对其进行高位发热值及元素分析；B)按照下式计算锅炉有效输出热量Q_BO：$Q_{BO}=\frac{Q_{TI}}{{\eta }_p}\times 100$式中，Q_BO为锅炉的有效输出热量，单位kJ/h；Q_TI为汽轮机性能试验的热耗量，即汽轮机输入热量，单位kJ/h；η_p为管道效率，单位％，对于容量300MW及以上机组，取99.5％；C)按照ASME PTC4中的锅炉效率计算方法，计算出最终的锅炉燃煤量B_T；$B_T=\frac{Q_{BO}}{{\eta }_{BT}\times HHV}\times 100$式中，B_T为试验得到的锅炉燃煤量，单位kg/h；η_BT为试验计算得到的锅炉效率，单位％；HHV为步骤A)中得到的高位发热值，单位kJ/kg；D)根据试验得到的最终的锅炉燃煤量B_T及现场DCS中显示的燃煤量B_DCS，计算燃煤量的校正系数K_BF。$K_{BF}=\frac{B_T}{B_{DCS}};$式中，K_BF为燃煤量的校正系数；B_T为依据ASME锅炉试验标准获得的准确的锅炉燃煤量的计算值；B_DCS为DCS显示的燃煤量。在锅炉进行正式ASME效率试验前，应首先对DCS显示的燃煤量测量装置如皮带式称重式给煤机进行校准；(2)采用机组正常的运行参数进行机组燃煤发热值及煤耗率指标的计算；1)汽轮机侧参与热耗量计算的各主要运行参数的修正处理：根据机组正常运行中汽轮机侧参与热耗量计算的各主要运行参数，结合步骤(1)中第1)步获取的各参数偏差修正值，计算各主要运行参数修正后的数值；所述参与热耗量计算的主要运行参数与步骤(1)中第1)步中所列参数相同；2)正常运行中汽轮机热耗量Q_TI’的计算：以最终给水流量为基准，计算正常运行中的汽轮机热耗量Q_TI’；热耗量计算中采用经校准的修正的最终给水流量F_fw’；汽轮机热耗量Q_TI’的计算按照汽轮机性能试验标准中提供的公式进行。经校准的修正的最终给水流量F_fw’采用下式计算：F_fw’＝K_fwf×F_fwDCS式中，F_fw’为经校准的修正的最终给水流量；K_fwf为步骤(1)中第2)步获取的最终给水流量的校正系数；F_fwDCS为DCS显示的最终给水流量值；3)锅炉侧参与锅炉效率计算的各主要运行参数的修正处理：根据机组正常运行中锅炉侧参与锅炉效率计算的各主要运行参数，结合步骤(1)中3)步获取的各参数偏差修正值，计算锅炉侧各主要运行参数修正后的数值；参与锅炉效率计算的主要运行参数与步骤(1)中3)步中所列参数相同；4)机组正常运行中燃煤发热量HHV’的计算：A)锅炉正常运行中的输出热量Q_BO’按下式计算：${Q_{BO}}^{,}=\frac{{Q_{TI}}^{,}}{{\eta }_p}\times 100;$式中，Q_BO’为锅炉正常运行中的输出热量，单位kJ/h；Q_TI’为正常运行中汽轮机的热耗量，即汽轮机输入热量，单位kJ/h；η_p为管道效率，单位％，对于容量300MW及以上机组，取99.5％；B)锅炉正常运行中修正后的的燃煤量B_T’按下式计算：B_T’＝K_BF×B_DCS’式中，B_T’为正常运行中修正后的准确的燃煤量；K_BF为步骤(1)中4)步中获得的锅炉燃煤量修正系数；B_DCS’为正常运行中DCS显示的燃煤量；C)锅炉正常运行效率计算时的煤质元素分析数据直接采用性能试验时的煤质化验元素分析数据，或者采用定期进行的煤质化验元素分析数据；D)锅炉正常运行效率计算时的飞灰含碳量及底渣含碳量数据，如现场无在线测量装置时，则直接采用锅炉效率性能试验时的飞灰含碳量及底渣含碳量数据，或者采用定期分析获得的飞灰含碳量及灰渣含碳量数据；E)计算正常运行中燃煤发热值时，按照以下步骤：a.假定某一燃煤高位发热值HHV_TRY，按照ASMEPTC4锅炉效率标准的方法进行锅炉效率迭代计算；依据数据包括：锅炉正常运行中的输出热量Q_BO’、锅炉侧各主要运行参数修正后的数值、前述中给出的煤质元素分析数据及飞灰含碳量及底渣含碳量数据；b.依据迭代获得的锅炉正常运行效率，计算出依据假设的燃煤高位发热值得到的锅炉燃煤量B_TRY；$B_{TRY}=\frac{{Q_{BO}}^{,}}{{\eta }_{BTRY}\times {\mathrm{HHV}}_{TRY}}\times 100$式中，B_TRY为依据假设燃煤高位发热值得到的锅炉燃煤量，单位kg/h；η_BTRY为依据假设燃煤高位发热值得到的锅炉效率，单位％；HHV_TRY为假设的燃煤高位发热值，单位kJ/kg；c.比较锅炉燃煤量B_TRY与锅炉正常运行中修正后的燃煤量B_T’，如ΔB＝|B_TRY‑B_T’|≤0.1，则计算结束，锅炉正常运行中的燃煤高位发热值HHV’＝HHV_TRY；否则返回步骤a.，重新假定HHV_TRY进行计算；5)机组正常运行中煤耗率指标b_f’的计算在计算出正常运行中燃煤高位发热值HHV’的基础上，通过下式计算正常运行中发电煤耗率指标b_f’：${b_f}^{,}=\frac{{B_T}^{,}\times {\mathrm{HHV}}^{,}}{P_G\times {\mathrm{HHV}}_{STD}}\times 1000$式中，b_f’为正常运行中机组煤耗率指标，单位g/kW.h；P_G为机组发电功率，单位kW；HHV_STD为基于国家标准规定的标准煤低位发热值计算出的燃煤高位发热值，为常数，单位kJ/kg。