專利名稱：一種基于煤質數據庫的鍋爐熱效率在線監測方法
技術領域：
本發明屬于鍋爐測試技術領域，特別涉及一種基于煤質數據庫的鍋爐熱效率在線監測方法。
背景技術：
目前鍋爐效率計算大多采用GB10184-88(對于循環流化床鍋爐還需要DL/T964-2005)或是采用國際上常用的美國機械工程師協會頒布的ASME PTC4. 1，這兩種計算方法測量精度高，但是由于需要化驗分析，無法實現在線計算，不能實時指導鍋爐運行人員進行調整，達到節約能源的目的。制約鍋爐效率在線計算的最大障礙在于燃煤煤質需要進行化驗得出，而受制于多種條件的影響，燃煤成分的在線分析誤差較大，無法得到推廣和應用。目前主要是根據燃煤工業成分或燃煤燃燒產物進行推算，根據燃煤工業成分進行在線計算仍然受制于工業成分分析的時效性，根據燃燒產物進行推算主要基于碳平衡，而忽略了燃煤中其他發熱元素及其他化學反應吸放熱的影響，誤差仍然很大。電廠燃煤實際上存在一定的穩定性，燃燒某種燃煤時，燃煤發熱量和燃煤的成分之間存在一定的聯系，根據這種聯系能實時進行燃煤成分分析，從而進行鍋爐效率計算，為運行人員調整提供依據。
發明內容
為了能有效解決燃煤在線分析時效性缺失的影響，及時迅速的得出燃煤發熱量、燃煤成分等數據，本發明采用了如下方法一種基于煤質數據庫的鍋爐熱效率在線監測方法，本發明特征是，步驟為(I)建立基于能量平衡的鍋爐效率計算數學模型，這一模型基于鍋爐系統的輸入能量、輸出能量及能量損失三者之間的平衡，即Qr=QJQs ;通過在線測量蒸汽參數計算出Q1，并由Qn =IOOg1// 計算出燃料收到基低位發熱量；其中A即&,為輸入能量，Q1S輸出能量，Qs為能量損失，n為鍋爐效率％ ；(2)建立燃煤發熱量與燃煤成分之間映射關系的數據庫，基于該數據庫能夠通過燃煤發熱量得出燃煤元素成分分析數據，從而實現鍋爐效率的反平衡計算；即根據Qnu =f{CM,O.N,SM^A)，通過已知的燃料收到基低位發熱量映射出相應的燃煤成分；其中，C、H、O、N、S、Mt、A分別依序為收到基碳、氫、氧、氮、硫、水分、灰分，％ ;(3)采用“一對多”映射，即一個計算發熱量下對應多個燃煤元素成分，最終結果的選取由迭代收斂來決定，這樣避免了計算結果發散；即燃料收到基低位發熱量以IOkJ為一個分隔點進行數據庫組建，一個發熱量下對應多組燃煤元素成分，分別進行計算，當計算不收斂時選取其他成分組繼續計算； (4)采用循環迭代的方法，減少了單次計算的較大誤差。
本發明的有益效果是，能夠實時進行燃煤成分分析并實現在線計算，也能夠實時指導鍋爐運行人員進行調整，達到節約能源的目的。(I)燃煤發熱量來自于能量平衡鍋爐作為一個能量轉化的設備，將燃煤的化學能通過燃燒的方式釋放出來，加熱給水，形成蒸汽，即將化學能轉化為蒸汽熱能，這個過程存在一定的損耗，而損耗的多少決定了鍋爐效率的高低，鍋爐能量流程見圖I。根據能量平衡可以得出式(I):Qr=Q^Qs(I) 式中Qr——每千克燃料的鍋爐輸入熱量，kj/kg ；Q1——每千克燃料的鍋爐輸出熱量，kj/kg ;Qs——每千克燃料的鍋爐損失熱量，kj/g。而鍋爐效率見式(2):/7 = (I - )x 100 ； %(2)式中n——鍋爐效率，％。則有式(3):Qr = IOOQ1/ n (3)輸出能量Q1可通過對蒸汽參數的采集得出，在鍋爐效率設定的情況下，可計算出Qp簡化計算中有式(4):6>；,5/ = Q14式中迅『——燃料收到基低位發熱量，kj/kg。(2)基于煤質數據庫，利用燃煤發熱量來確定燃煤成分當前燃煤電廠燃用的煤種為煙煤、無煙煤、褐煤等煤種，各煤種的發熱量和其燃煤成分存在一定的對應關系，見式(5)Q^=f{(\HJlN,SM,.A)(5)式中C、H、O、N、S、Mt、A-分別為收到基碳、氫、氧、氮、硫、水分、灰分，％。根據該對應關系，可以知道一定燃煤成分下，燃煤發熱量一定，而如果得到燃煤發熱量的條件下，燃煤的成分也成一定的規律性，在大量煤質數據庫的基礎上，可以根據計算的燃煤發熱量推導出燃煤的成分。本發明中燃煤發熱量以IOkJ為一個分隔點，如10010±5kJ/kg范圍內的燃煤發熱量均從發熱量為10010kJ/kg數據庫中尋找對應關系，具體見表I。表I :燃煤發熱量與燃煤成分對應數據庫
權利要求
1.一種基于煤質數據庫的鍋爐熱效率在線監測方法，其特征是，步驟為 (1)建立基于能量平衡的鍋爐效率計算數學模型，這一模型基于鍋爐系統的輸入能量、輸出能量及能量損失三者之間的平衡，即Q^QJQs ;通過在線測量蒸汽參數計算出Q1，并由Qom = Qr =IOOQ1 /Z7計算出燃料收到基低位發熱量；其中，Q,即.為輸入能量，Q1為輸出能量，Qs為能量損失，n為鍋爐效率％ ； (2)建立燃煤發熱量與燃煤成分之間映射關系的數據庫，基于該數據庫能夠通過燃煤發熱量得出燃煤元素成分分析數據，從而實現鍋爐效率的反平衡計算；即根據QL =/(r，^o，U，Mf,J)，通過已知的燃料收到基低位發熱量映射出相應的燃煤成分；其中，C、H、O、N、S、Mt、A分別依序為收到基碳、氫、氧、氮、硫、水分、灰分，％ ; (3)采用“一對多”映射，即一個計算發熱量下對應多個燃煤元素成分，最終結果的選取由迭代收斂來決定，這樣避免了計算結果發散；即燃料收到基低位發熱量以IOkJ為一個分隔點進行數據庫組建，一個發熱量下對應多組燃煤元素成分，分別進行計算，當計算不收斂 時選取其他成分組繼續計算；(4)采用循環迭代的方法，減少了單次計算的較大誤差。
全文摘要
本發明提出了一種基于煤質數據庫的鍋爐熱效率在線監測方法，該方法通過建立煤質數據庫，尋求燃煤發熱量和燃煤成分之間的內在映射關系，根據計算得出的燃煤發熱量通過數據庫得到燃煤成分，并進行熱效率計算。具體為根據在鍋爐運行中實時的鍋爐輸出熱量，結合鍋爐的給煤量，假定鍋爐熱效率，取得燃料的低位發熱量，在與數據庫中收集的各種煤的低位發熱量進行比對，找到與燃料地位發熱量一致的煤，就根據這種煤的元素分析來進行鍋爐效率實時計算，算得鍋爐效率再與假定值比較，如在一定誤差范圍內，則取算得的鍋爐效率；如果誤差較大，則用計算值代替假設值，重新進行計算，如此迭代，直到達到誤差允許的范圍內。
文檔編號G06F19/00GK102722657SQ201210193799
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者嚴正波, 李明亮, 趙明, 邱亞林 申請人:云南電力試驗研究院(集團)有限公司電力研究院, 云南電網公司技術分公司