[发明专利]缺空预器工质侧进/出口参数的锅炉热效率在线计算方法

权利要求书

1.缺空预器工质侧进/出口参数的锅炉热效率在线计算方法，该计算方法是基于生活垃圾焚烧锅炉的锅炉热效率在线计算系统实现的，生活垃圾焚烧锅炉为带外置式蒸汽空气预热器的生活垃圾焚烧锅炉，所述计算系统包括DCS数据采集系统、在线烟气测量及数据记录系统、在线燃料/灰/渣成分分析系统和锅炉热效率在线计算平台；

该计算方法包括如下步骤：

S1、利用DCS数据采集系统、在线烟气测量及数据记录系统和在线燃料/灰/渣成分分析系统对锅炉本体系统进行数据采集，并将采集的数据送至锅炉热效率在线计算平台；

锅炉热效率在线计算平台利用接收的数据，获得排烟热损失热量Q₂、气体不完全燃烧热损失热量Q₃、固体不完全燃烧热损失热量Q₄、锅炉散热损失Q₅、灰渣物理热损失热量Q₆和输入热量Q_in；

S2、锅炉热效率在线计算平台对排烟热损失热量Q₂、气体不完全燃烧热损失热量Q₃、固体不完全燃烧热损失热量Q₄、灰渣物理热损失热量Q₆、锅炉散热损失Q₅和输入热量Q_in进行运算，求取锅炉热效率η′；其中，

S3、锅炉热效率在线计算平台通过迭代算法对锅炉热效率η′进行修正，从而获得修正后的锅炉热效率η′，最终完成对锅炉热效率的在线计算；

其特征在于，

所述步骤S1中，利用DCS数据采集系统、在线烟气测量及数据记录系统和在线燃料/灰/渣成分分析系统对锅炉本体系统进行数据采集，所采集的全部数据为：

DCS数据采集系统采集到的数据包括D_out、t_zgs、p_zgs、t_zzq、p_zzq、p_bh、D_bh、t_air.out、q_a1、t_a1、q_a2和t_a2；

在线烟气测量及数据记录系统采集到的数据包括t_ds、C_O2、C_CO2和C_CO；

在线燃料/灰/渣成分分析系统采集到的数据包括C_ar、H_ar、O_ar、S_ar、N_ar、A_ar、M_ar、Q_net.v.ar、C_as和C_s；

其中，D_out为锅炉主给水质量流量，t_zgs为锅炉主给水温度，p_zgs为锅炉主给水压力，t_zzq为锅炉主蒸汽温度，p_zzq为锅炉主蒸汽压力，p_bh为锅筒饱和蒸汽压力，D_bh为空预器饱和蒸汽侧工质出口质量流量，t_air.out为一次风经空预器加热后的温度，q_a1为一次风进口体积流量，t_a1为一次风进口温度，q_a2为二次风进口体积流量，t_a2为二次风进口温度；

t_ds为排烟温度，C_O2为干基态排烟处O₂浓度，C_CO2为干基态排烟处CO₂浓度，C_CO为干基态排烟处CO浓度；

C_ar为燃料收到基碳的含量，H_ar为燃料收到基氢的含量，O_ar为燃料收到基氧的含量，S_ar为燃料收到基硫的含量，N_ar为燃料收到基氮的含量，A_ar为燃料收到基灰分的含量，M_ar为燃料收到基水分的含量，Q_net.v.ar为燃料收到基低位发热量，C_as为飞灰可燃物含量，C_s为炉渣可燃物含量；

步骤S1中，锅炉热效率在线计算平台利用接收的数据，获得排烟热损失热量Q₂、气体不完全燃烧热损失热量Q₃、固体不完全燃烧热损失热量Q₄、锅炉散热损失Q₅、灰渣物理热损失热量Q₆和输入热量Q_in的实现方式包括如下步骤：

S11、获得输入热量Q_in的实现方式为：令Q_in＝Q_net.v.ar；

S12、获得固体不完全燃烧热损失热量Q₄的实现方式为：

其中，α_s为炉渣含灰量占入炉燃料总灰量的质量分数；

α_as为飞灰含灰量占入炉燃料总灰量的质量分数；

Q_C为碳的完全燃烧发热量；

S13、获得气体不完全燃烧热损失热量Q₃，具体包括如下步骤：

S13-1、根据步骤S12获得的固体不完全燃烧热损失热量Q₄和步骤S11获得输入热量Q_in，获得修正系数K_q4；其中，

S13-2、利用采集的干基态排烟处O₂浓度C_O2、干基态排烟处CO₂浓度C_CO2和干基态排烟处CO浓度C_CO，获得排烟处过量空气系数α_ds；其中，

S13-3、根据采集的燃料收到基碳的含量C_ar、燃料收到基硫的含量S_ar、燃料收到基氢的含量H_ar和燃料收到基氧的含量O_ar，获得理论空气量V⁰；

其中，为碳完全燃烧需要消耗的理论空气量；

为硫完全燃烧需要消耗的理论空气量；

为氢完全燃烧需要消耗的理论空气量；

为氧对应的理论空气量；

S13-4、根据步骤S13-2获得的排烟处过量空气系数α_ds、步骤S13-3获得的理论空气量V⁰、以及采集的燃料收到基氮的含量N_ar，获得排烟处干烟气体积V_d.fg；

其中，为碳完全燃烧生成的干烟气量；

为硫完全燃烧生成的干烟气量；

为氮完全燃烧生成的干烟气量；

S13-5、根据步骤S13-1获得的修正系数K_q4、步骤S13-4获得的排烟处干烟气体积V_d.fg和采集的干基态排烟处CO浓度C_CO，获得气体不完全燃烧热损失热量Q₃；

其中，Q_CO为一氧化碳的完全燃烧发热量；

S14、获得排烟热损失热量Q₂的实现方式通过公式8实现，具体为：

Q₂＝K_q4×(h_ds-h_ca) (公式8)；

公式8中，

h_ds＝(V_d.fg×c′_d.fg+V_H2O×c′_H2O)×t_ds (公式9)；

h_ca＝α_ds×V⁰×c′_ca×t_ca (公式10)；

公式9中，

公式11中，

公式10中，

其中，h_ds为排烟处烟气焓；

h_ca为进入系统边界的冷空气焓；

V_H2O为排烟处水蒸气体积；

t_ca为进入系统边界的冷空气温度；

为氢完全燃烧生成的水蒸气量；

为纯水对应的水蒸气体积；

ρ_air为空气密度；

h_a.ab为空气绝对湿度；

c′_N2为氮气从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；

c′_O2为氧气从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；

c′_CO2为二氧化碳从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；

c′_CO为一氧化碳从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；

c′_H2O为水从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；

c′_d.fg为排烟处干烟气从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；

c′_ca为进入系统边界的冷空气温度下的干空气瞬时真实定压比热容；

S15、获得灰渣物理热损失热量Q₆的实现方式通过公式20实现，具体为：

公式20中，

c′_s＝0.71+5.02×10^-4×t_s (公式21)；

c′_as＝0.71+5.02×10^-4×t_as (公式22)；

其中，t_s为燃烧室排出炉渣温度；

c′_s为炉渣的比热；

c′_as为飞灰的比热；

t_as为飞灰温度；

S16、获得锅炉散热损失Q₅的实现方式为：

其中，D_out.s为锅炉额定蒸发量；

Q_5.s为锅炉额定蒸发量下的散热损失设计值；

步骤S3中，锅炉热效率在线计算平台通过迭代算法对锅炉热效率η′进行修正，从而获得修正后的锅炉热效率η′，最终完成对锅炉热效率的在线计算的实现方式包括如下步骤：

S31、获得锅炉总输出热量Q_out，具体为：

Q_out＝(D_out-D_bh)×(h_zzq-h_zgs)+D_bh×(h_bh.in-h_zgs-γ×ω) (公式24)；

其中，h_zzq为锅炉主蒸汽焓，且h_zzq是通过采集的锅炉主蒸汽压力p_zzq和锅炉主蒸汽温度t_zzq查水和水蒸气的热焓值表来获取；

h_zgs为锅炉主给水焓，且h_zgs是通过采集的锅炉主给水压力p_zgs和锅炉主给水温度t_zgs查水和水蒸气的热焓值表来获取；

h_bh.in为空预器饱和蒸汽侧工质进口焓，且h_bh.in是通过采集的锅筒饱和蒸汽压力p_bh查水和水蒸气的热焓值表来获取；

γ为饱和蒸汽的汽化潜热，且γ是通过采集的锅筒饱和蒸汽压力p_bh查水和水蒸气的热焓值表来获取；

ω为水火管锅炉的饱和蒸汽湿度；

S32、根据锅炉总输出热量Q_out、采集的燃料收到基低位发热量Q_net.v.ar和锅炉热效率η′，求取燃料消耗量B；其中，

S33、根据采集的一次风经空预器加热后的温度t_air.out、一次风进口温度t_a1和一次风进口体积流量q_a1，获得外来热量的总热量Q_ex.0，其中，

其中，c_air.in为进入空预器的一次风在进口温度下的干空气瞬时真实定压比热容；

c_air.out为进入空预器的一次风从空预器进口温度至其出口温度之间的平均定压比热容；

k_kyq为空预器热量吸收系数；

S34、利用步骤S32获得的燃料消耗量B以及步骤S33获得的外来热量的总热量Q_ex.0，获得外来热量Q_ex，其中，

S35、利用步骤S34获得的外来热量Q_ex、以及燃料收到基低位发热量Q_net.v.ar，对当前输入热量Q_in进行更新，从而获得更新后的输入热量Q_in，具体为：

Q_in＝Q_net.v.ar+Q_ex(公式28)；

S36、判断更新前后相邻两次输入热量Q_in之间差的绝对值是否小于0.01％，结果为是，执行步骤S38；结果为否，执行步骤S37；

S37、将更新后的输入热量Q_in代入到公式1中，从而对锅炉热效率η′进行更新，并将更新后的锅炉热效率η′代入到公式25中对燃料消耗量B进行更新，并利用更新后的燃料消耗量B对当前的输入热量Q_in再次进行更新，获得更新后的输入热量Q_in，执行步骤S36；

S38、将更新后的输入热量Q_in代入到公式1中，对锅炉热效率η′进行更新，完成对锅炉热效率η′的修正。