[发明专利]基于DCS的燃煤锅炉单耗测算方法

摘要

本发明涉及一种基于DCS的燃煤锅炉单耗测算方法，它借助于DCS的实时计算功能，利用主汽流量、汽包压力来计算热量信号，并通过烟气含氧量来计算锅炉热效率，然后确定出燃料释放的总能量，由此计算出燃料的平均低位发热量，最终测算出锅炉的单耗指标。本发明的有益效果是：它能够科学的评定燃煤锅炉的运行是否经济，是否存在进一步实施节能降耗技改的空间，有利于电力等行业的节能降耗工作。

主权项

1、基于DCS的燃煤锅炉单耗测算方法，其特征在于：它借助于DCS的实时计算功能，利用主汽流量、汽包压力来计算热量信号，并通过烟气含氧量来计算锅炉热效率，然后确定出燃料释放的总能量，由此计算出燃料的平均低位发热量，最终测算出锅炉的单耗指标；其具体方法步骤如下：(1)计算热量信号：a.首先通过实验确定锅炉的蓄热系数Cb；在锅炉正常运行中，保持燃料量与风量不变，在t＝t0时刻，快速增大锅炉向用户提供的蒸汽流量，操作站上的监控画面显示如下的变化规律：主汽流量逐步增大，增至最高点后，又缓慢下降，最终恢复至t＝t0时刻的流量值，与此同时，汽包压力一再下降，并最终稳定在某一数值，此时实验结束，记录起始、停止时间，并根据历史趋势记录曲线，结合有关工程手册，计算出蓄热系数Cb；b.根据主汽流量D、汽包压力Pb、蓄热系数Cb、通过下述公式(1)求取热量信号：DQ(实)＝D+(Cb s/(1+Tds))Pb-(Tds/(1+Tds))D (1)其中：DQ(实)——采用实际微分求取的热量信号，Kg/sD——主汽流量，Kg/sPb——汽包压力，MPaCb——蓄热系数，Kg/MPaTd——取常数1在DCS的图形化组态软件上，选择实际微分模块、乘法模块、加法模块、减法模块，可以先通过求取Pb的实际微分，再与Cb相乘，再与主汽流量D相加，最后减去D的实际微分值，即得到热量信号DQ(实)；(2)计算锅炉的热效率：a.查工程手册，确定在锅炉额定工况下，给水焓值hs与过热蒸汽焓值h′的数值，并手工计算出h＝h′-hs，并根据下述公式(2)计算出总吸热量Qr；Qr＝DQ(实)(h′-hs) (2)其中：Qr——汽压生产过程的总吸热量，KJ/sDQ(实)——采用实际微分求取的热量信号，Kg/sh′——过热蒸汽焓值，KJ/Kghs——给水焓值，KJ/Kg在DCS的图形化组态软件上，选择乘法模块，求取h′-hs与DQ(实)的乘积，即得到Qr的数值；b.建立炉膛出口过量空气系数aL与热损失的关系曲线，并根据下述公式(3)求出aL；并进一步通过测试及查表得出锅炉三大热损失之和q2+q3+q4：aL＝21/(21-O2) (3)其中：aL——炉膛出口空气过量系数21——空气中含氧量，％O2——烟气含氧量，％对于上述公式(3)，在DCS的图形化组态软件上，选择减法模块，求出21与O2的差值，再用除法模块求21与上述差值的相除的结果，得到aL；对锅炉进行反平衡效率测定，通过风煤比调整，分别测定出炉膛出口过量空气系数为1.1、1.15、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5时的锅炉三大热损失q2、q3、q4，并建立过量空气系数与q2+q3+q4的对应关系图表，并在DCS的组态界面上用折线表定义上述对应关系，用查表方式，通过DCS系统实时计算出特定空气过量系数所对应的q2+q3+q4；c.根据下述公式(4)计算锅炉的热效率：η＝100-q2-q3-q4-q5-q6 (4)其中：q2——排烟热损失占入炉热量的比率；q3——化学不完全燃烧热损失占入炉热量的比率；q4——机械不完全燃烧热损失占入炉热量的比率；q5——散热热损失占入炉热量的比率；q6——灰渣物理显热热损失及冷却水热损失占入炉热量的比率；其中，q5由查表获得，为一已知常数，q6取0.5-1，为已知常数，在DCS的图形化组态软件中，将过量空气系数aL作为上述第(b)步所定义的折线表模块的输入，折线表模块输出q2+q3+q4的测算值，再用减法模块，计算出效率η的数值；(3)锅炉单耗Hd的计算：a.按下述公式(5)计算锅炉输入的总热量Qz：Qz＝MQar·net＝Qr/ηψ1 (5)其中：Qr——汽压生产过程的总吸热量，KJ/sM——燃料流量，Kg/sQar·net——燃料收到基的低位发热量，KJ/Kgη——锅炉热效率，％ψ1——一次工质吸热量占锅炉总吸热量份额，％在DCS的图形化组态软件上，首先定义ψ1为一个变量，并且可人为赋值，然后用乘法模块求取ψ1与η的乘积，再用除法模块，求取Qr与ψ1×η相除结果，即得到QZ，并用累加模块求取QZ的累加值Q′Z，并做为某一段时间锅炉输入的总能量，并将Q′Z在流程图上显示出来；b.根据下述公式(6)人工计算某一时间段内的平均低位发热量Q′ar·net：Q′ar·net＝Q′Z/M′(6)其中，Q′ar·net——燃料收到基的平均低位发热量，KJ/KgM′——某一时间段内的入炉燃料量，Kg；M′通过测量手段得到；Q′Z——同一时间段的锅炉输入的总能量，KJ；Q′Z通过操作站上观测得到；c.根据下述公式(7)人工计算标煤耗量Mb：Mb＝(Q′ar·net/Q标准煤)×M′ (7)其中：Mb——某一段时间内的标准煤耗量，KgQ′ar·net——燃料收到基的平均低位发热量，KJ/KgM′——某一段时间内的入炉燃料量，KgQ标准煤——标准煤的低位发热量，KJ/Kgd.根据下述公式(8)人工计算锅炉单耗Hd： Hd＝Mb/DZ (8)其中：Hd——锅炉单耗，Kg/KgMb——某一段时间内的标煤耗量，KgDZ——某一段时间内的锅炉的产汽总量，Kg。