[发明专利]大型锅炉燃烧率信号测量方法

摘要

本发明公开了属于热工参数测量及热工自动化技术领域的涉及利用锅炉总风量和排烟氧量信号的一种大型锅炉燃烧率信号的实时计算和测量方法。该方法是首先对大型锅炉排烟氧量信号和风量信号进行校准，根据所给煤种及煤量计算空气热量比，采用以下公式计算锅炉燃烧率，实现大型锅炉燃烧率信号的实时计算和测量。本发明利用锅炉原有总风量信号和排烟氧量信号计算锅炉燃烧率信号，不需要增加新的测点。组态逻辑非常简单，可在任何DCS、PLC、SCADA中实现。该方法具有成本低、精度高、动态特性好、可靠性高、调试非常容易、维护简单的的特点。可以用于锅炉燃烧状态检测及锅炉汽温、给水、燃烧等主要控制系统优化设计及改造。

主权项

一种大型锅炉燃烧率信号的实时计算和测量方法，具体步骤如下：1)排烟氧量信号校准，排烟氧量指锅炉内煤与空气在锅炉炉膛内燃烧后产生烟气中氧气的体积百分含量；在大型锅炉尾部烟道安装氧化锆氧量计测量排烟氧量；在锅炉的每一侧烟道内安装一只氧化锆氧量计测量氧量，大型锅炉尾部烟道分双侧布置，再取两侧氧量平均值作为锅炉排烟氧量信号，从而提高测量可靠性和准确度，达到现场氧化锆氧量计测量值同标准仪器测量值误差小于0.2％氧量水平；2)风量信号校准，风量指锅炉中参与燃烧的全部空气量，单位Nm3/s，在大型锅炉内即为生成流经排烟氧量测点处的烟气所进入锅炉的空气量，从送风侧或引风侧进行测量计算；对于采用双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统、中速磨正压直吹式制粉系统的煤粉锅炉，采用送风侧参数计算总风量，总风量为锅炉一次风、二次风、炉膛漏风、制粉系统漏风量之和；对于循环流化床锅炉采用送风侧参数计算总风量，总风量为一次风、二次风、炉膛漏风量之和；对于中间仓储式制粉系统煤粉锅炉，可采用引风侧参数计算总风量；总风量为引风风量减去空气预热器漏风和除尘器漏风量；3)空气热量比计算1Kg煤完全燃烧所需理论干空气量V0′(m3)为：V′0＝0.0889Car+0.0333Sar+0.265Har-0.0333Oar          (2)1Kg煤完全燃烧时低位发热量Q0′(MJ)为：Q′0＝0.339Car+0.109Sar+1.032Har-0.109Oar-0.025Mar    (3)定义煤空气热量比为： K vq = V 0 ′ / Q 0 ′ = 0.262 C ar + 0.375 S ar + 2.98 H ar - 0.375 O ar C ar + 0.322 S ar + 3.04 H ar - 0 . 322 O ar - 0.025 M ar - - - ( 4 ) 定义煤质修正系数为： K c = C ar + 2.98 H ar + 0.375 ( S ar - O ar ) C ar + 3.04 H ar + 0.322 ( S ar - O ar ) - 0.025 M ar - - - ( 5 ) 公式2-5中，Car、Har、Oar、Sar、Mar分别为煤收到基碳、氢、氧、硫、水分体积比百分含量。注意观察公式(5)中煤质修正系数计算方法，可以发现分子分母各种元素成分前系数非常接近，而仅仅分母中增加了一个水分计算项；原煤中硫、氢、氧含量相对较少，碳燃烧在消耗干空气量和产生热量中起主要作用；所以对于不同煤种，煤质修正系数都非常接近于1。国内主要煤种收到基水分含量在15％-30％(体积比)之间，煤质修正系数略微大于1，并且随水分含量增加略有增加；因此煤空气热量比也非常近似等于一常数；通过对世界主要煤矿煤质分析数据进行统计发现，80％以上煤种空气热量比在0.262～0.264之间，实际可取0.263(m3/MJ)；4)锅炉燃烧率软测量，采用以下公式计算锅炉燃烧率， Q B = ( 21 - O 2 ) V 1 21 K vq - - - ( 6 ) 公式中：O2为锅炉排烟氧量，单位m3/s；V1为锅炉总风量，单位m3/s；Kvq为煤空气热量比，单位m3/MJ；从计算过程可以发现，本发明燃烧率计算方法本质上不受煤发热量变化影响，计算精度大为提高。