[发明专利]一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法

说明书

一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，包括以下步骤；步骤一：燃机进出口气体实时参数采集；步骤二：碳元素平衡计算；计算燃机进口碳元素摩尔量，计算燃机出口烟气中CO₂和CO摩尔量之和，从而计算碳元素平衡；步骤三：氢元素平衡计算；计算燃机进口氢元素摩尔量，计算燃机出口烟气中水分子所含氢元素摩尔量，从而计算氢元素平衡；步骤四：能量守恒计算；依据已有天然气高位发热量与低位发热量数据，对可燃物主成分进行能量守恒计算；步骤五：天然气可燃物主成分体积分数计算。本发明能够为电厂运行人员优化操作、提升燃烧稳定性提供数据支持，对提高机组安全运行水平具有重要的指导意义。

技术领域

本发明属于动力工程技术领域，具体涉及一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法。

背景技术

目前我国燃机机组燃气来源复杂，造成实际运行过程中所使用的天然气主成分比例与设计参数差异较大，天然气主成分比例不同对燃烧稳定性有很大影响，而大多数电厂仅测量有天然气热值数据，没有天然气主成分数据，因此如何利用电厂现有数据实时计算天然气主成分占比有重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，该方法能够计算出天然气可燃物主成分比例，为电厂运行人员优化操作、提升燃烧稳定性提供数据支持，对提高机组安全运行水平具有重要的指导意义。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种实时计算天然气可燃物主成分比例的方法，包括以下步骤；

步骤一：燃机进出口气体实时参数采集；

步骤二：碳元素平衡计算；

燃机进口碳元素摩尔量等于空压机进口空气中CO₂所含碳元素摩尔量与天然气可燃物中所含碳元素摩尔量之和，燃机出口碳元素摩尔量等于燃机出口烟气中含碳元素的气体成分CO₂摩尔量和CO摩尔量之和，分别计算上述参数并根据计算结果进行碳元素平衡计算；

步骤三：氢元素平衡计算；

燃机进口氢元素摩尔量等于天然气中烷烃部分所含氢元素摩尔量与进口空气中水分子所含氢元素之和，燃机出口氢元素摩尔量等于燃机出口烟气中水分子中氢元素含量，分别计算上述参数并根据计算结果进行氢守恒计算；

步骤四：能量守恒计算；

天然气热值由其可燃物部分贡献，依据已有天然气高位发热量与低位发热量数据，，对天然气可燃物主成分甲烷、乙烷、丙烷、丁烷进行能量守恒计算；

步骤五：天然气可燃物主成分体积分数计算。

所述步骤一具体为：

依托火电厂厂级监控信息系统平台，实时采集燃机进口空气和出口烟气实时数据，包括空压机进口空气温度T_air、压力p_air、体积流量V_air、CO₂体积分数相对湿度出口烟气温度T_fg、压力p_fg、体积流量V_fg、CO₂体积分数/CO体积分数Vol_fg,CO、H₂O体积分数/以及天然气高位发热量Q_HV,fuel和低位发热量Q_LV,fuel。/

所述步骤二具体为：

1)计算空压机进口空气中CO₂摩尔量；

根据气体状态方程pV＝nRT以及混合气体分体积定律，得出进口空气中CO₂摩尔量如下式所示：

式中，