[发明专利]一种循环流化床锅炉炉膛释放热量监测系统及方法有效

专利信息
申请号: 201510434826.3 申请日: 2015-07-22
公开(公告)号: CN105042582B 公开(公告)日: 2018-05-25
发明(设计)人: 张文广;孙亚洲;刘吉臻;曾德良;杨婷婷;高明明;房方;牛玉广 申请(专利权)人: 华北电力大学
主分类号: F23C10/28 分类号: F23C10/28
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人: 张文宝
地址: 102206 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 炉膛 释放 循环流化床锅炉 检测装置 处理装置 监测系统 焦炭燃烧 数据通讯 挥发 循环流化床燃烧技术 石灰石脱硫过程 循环流化床炉膛 工业分析仪 石灰石脱硫 石灰石 燃烧 高效运行 锅炉安全 通讯模块 给煤量 热量仪 累加 监测 床温 煤炭 分析
【权利要求书】:

1.一种循环流化床锅炉炉膛释放热量监测系统,其特征在于,该系统包括:数据通讯及处理装置、工业分析仪、煤炭热量仪、给煤量检测装置、石灰石给粉检测装置及床温检测装置;数据通讯及处理装置包括通讯模块、焦炭燃烧模块、挥发分燃烧模块、石灰石脱硫模块;通讯模块接收给煤量检测装置、石灰石给粉检测装置及床温检测装置传送来的数据,依此分别计算炉膛内残存焦炭燃烧释放热量、挥发分析出燃烧释放热量、石灰石脱硫过程释放热量,进而将三者累加即为炉膛内总释放热量;分别计算炉膛内残存焦炭燃烧释放热量、挥发分析出燃烧释放热量、石灰石脱硫过程释放热量如下:

所述残存焦炭燃烧释放热量计算方法如下:

Q C = 1000 R c M c · 566 - 172 χ χ - - - ( 1 ) ]]>

dm c d t = F c · C 100 - R c - - - ( 2 ) ]]>

R c = N · R c , i = m c 1 6 πd c 3 ρ c k c πd c 2 C O 2 = 6 k c m c C O 2 d c ρ c - - - ( 3 ) ]]>

式中,Rc为炉内焦炭颗粒整体燃烧速度,kg/s;Mc为碳的摩尔质量,g/mol;mc为炉内存储焦炭量,kg;Fc为单位时间给煤量,kg/s;C为固定碳含量,%;N为炉膛内所含焦炭颗粒数目,个;Rc,i为单个焦炭颗粒燃烧速度,kg/s;dc为炉内焦炭颗粒直径,m;ρc为焦炭颗粒密度,mg/m3;kc为焦炭颗粒燃烧速率常数,exp为指数e,取值2.718;氧气浓度为炉膛氧气分压,Pa;燃烧反应机理因子T为炉膛床温;R代表摩尔气体常数,取值8.314J/mol·K;

所述的挥发分析出燃烧释放热量,由于煤的低位发热量包括固定碳和挥发分燃烧所释放的热量,所以单位千克的煤中挥发分燃烧所能释放的热量由总热值和固定碳热值相减进行估算,故挥发分燃烧所释放热量通过下式计算:

Q V = F c · H v = F c · ( Q N e t - 10 C M c · 566 - 172 χ χ ) - - - ( 4 ) ]]>

其中,Hv为每千克煤中挥发分燃烧释放的热量,kJ/kg;QNet为煤低位发热量;

所述的石灰石脱硫过程释放热量通过下式计算:

Q C a = - 183 · R CaCO 3 + 501.83 · R C a O - - - ( 5 ) ]]>

dm CaCO 3 d t = G CaCO 3 - R CaCO 3 = F C a δ CaCO 3 η CaCO 3 - k CaCO 3 · s c a · m CaCO 3 - - - ( 6 ) ]]>

dm C a O d t = G C a O - R C a O = M C a O M CaCO 3 · R CaCO 3 · η C a O - k C a O · C SO 2 · m C a O - - - ( 7 ) ]]>

式中,mCaO分别为炉内活性CaCO3和活性CaO存储量,kg;GCaO分别为活性CaCO3加入量和活性CaO生成量,kg;RCaO分别为活性CaCO3煅烧消耗量和活性CaO固硫消耗量,kg;MCaO分别为CaCO3和CaO摩尔质量,g/mol;FCa为石灰石给粉量,kg/s;为石灰石中CaCO3的纯度,%;sca为CaCO3颗粒有效比表面积,取为7×104m2/kg;通过求得,为炉内SO2分压,kPa;煅烧反应速率常数其中指前因子A1调节范围在内,活化能E1则处于之间;固硫反应速率常数kCaO=A2·exp(-E2/RT),指前因子A2为1.0×10-2,活化能E2之间;煅烧分解率与固硫利用率ηCaO通过下式求解:

η CaCO 3 = V C a , CO 2 F C a · δ CaCO 3 · 22.4 100 = v · S y - V C , y + V C a , SO 2 F C a · δ CaCO 3 · 22.4 100 - - - ( 8 ) ]]>

η C a O = η C a η C a C O 3 = R C a O M C a O / F C a · δ CaCO 3 M CaCO 3 η C a C O 3 - - - ( 9 ) ]]>

式中,CaCO3煅烧生成的CO2体积量m3;石灰石固硫反应所脱除的SO2体积量:m3为脱硫效率,%;燃煤理论烟气量表示为m3;燃烧所需空气量m3;Sy为尾部烟道横截面积,m2;v为尾部烟气流速,m/s;ηCa代表钙基总利用率,%;Car、Har、Mar、Nar、Oar、Sar分别为煤中碳、氢、水分、氮、氧、硫各元素收到基;α为过量空气系数。

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