煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱能工程的鍋爐領(lǐng)域，尤其涉及一種煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù) 熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵企業(yè)在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)煤氣，包括高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣及轉(zhuǎn)爐 煤氣，其中高爐煤氣的產(chǎn)量最大，每冶煉It生鐵可相應(yīng)產(chǎn)生3500-4000m3高爐煤氣。高爐 煤氣中的不可燃成分（包括N#PC02)含量高達(dá)80%左右，造成了高爐煤氣的低熱值、不易 燃燒等缺點(diǎn)，導(dǎo)致目前許多鋼鐵廠對(duì)高爐煤氣的利用都不夠充分。如何利用好鋼鐵生產(chǎn)工 藝中副產(chǎn)的高爐煤氣資源，是相關(guān)技術(shù)人員普遍關(guān)心的問(wèn)題。
[0003] 近年來(lái)，煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐在一些鋼鐵廠取得成功應(yīng)用并得到逐步推廣。 通過(guò)高爐煤氣與煤粉混燒的方式，有效地解決了高爐煤氣單獨(dú)燃燒較為困難的缺陷。而從 鋼鐵廠的角度來(lái)看，采用混燒鍋爐能較好地利用高爐煤氣，降低高爐煤氣的放散率，且有助 于實(shí)現(xiàn)煤氣管網(wǎng)的平衡。此外，鍋爐混燒煤氣后，S02、N0x和粉塵顆粒物的排放量與傳統(tǒng)的 煤粉鍋爐相比均有較大幅度的降低。因此，煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐在鋼鐵行業(yè)具有廣闊 的應(yīng)用前景，尤其是在當(dāng)前資源日益緊張和環(huán)保要求越來(lái)越高的形勢(shì)下，更能凸顯其經(jīng)濟(jì) 效益和社會(huì)效益。
[0004] 空氣預(yù)熱器漏風(fēng)屬于鍋爐運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題，也是影響鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 的主要因素之一?？諝忸A(yù)熱器的漏風(fēng)率測(cè)試是鍋爐機(jī)組大小修前后必須進(jìn)行的項(xiàng)目，許多 電廠還會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中定期組織進(jìn)行空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的自測(cè)。目前，工程上主要依據(jù)GB 10184-88《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率進(jìn)行測(cè)算，國(guó)標(biāo)GB10184-88在 附錄K中提供了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法，因其簡(jiǎn)便易行，故得到廣泛的應(yīng)用。即通過(guò) 同時(shí)測(cè)定空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣中三原子氣體R〇2的體積含量百分率R0' 2和空氣預(yù)熱器出 口煙氣中三原子氣體R02的體積含量百分率R0" 2，然后按公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法，其特征在于，所述的 測(cè)算方法包括： 分別獲取燃煤成分?jǐn)?shù)據(jù)、高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)、灰渣取樣分析數(shù)據(jù)、煙氣成分測(cè)量數(shù)據(jù)以 及大氣參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)；其中所述灰渣取樣分析數(shù)據(jù)包括飛灰含碳量和爐渣含碳量；所述煙 氣成分測(cè)量數(shù)據(jù)包括空氣預(yù)熱器進(jìn)口處的干煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)和空氣預(yù)熱器出口處的干煙氣 成分?jǐn)?shù)據(jù)；所述大氣參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)包括當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?、大氣相?duì)濕度和環(huán)境溫度； 根據(jù)所述高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)獲得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的高爐煤氣密度； 根據(jù)所述高爐煤氣密度將所述高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以收到基質(zhì)量含量百分率表 示的成分?jǐn)?shù)據(jù)； 根據(jù)所述煙氣成分測(cè)量數(shù)據(jù)，采用迭代法獲得混合燃料特性數(shù)據(jù)； 根據(jù)第一計(jì)算公式計(jì)算單位質(zhì)量混合燃料燃燒需要的理論干空氣量，所述第一計(jì)算公 式為：
其中，&uk為所述單位質(zhì)量混合燃料燃燒需要的理論干空氣量； CL為混合燃料收到基實(shí)際燃燒掉的碳元素質(zhì)量含量百分率； Sm、、(^分別為混合燃料收到基硫元素質(zhì)量含量百分率、混合燃料收到基氫元素質(zhì) 量含量百分率、混合燃料收到基氧元素質(zhì)量含量百分率； 根據(jù)第二計(jì)算公式計(jì)算空氣預(yù)熱器進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的實(shí)際干煙氣量，所述第二計(jì)算公式 為：
其中，V'gy為空氣預(yù)熱器進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的單位質(zhì)量混合燃料燃燒產(chǎn)生的實(shí)際干煙氣量； (K(CO)、(K (〇2)分別為所述空氣預(yù)熱器進(jìn)口處的干煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)中co、o2的容積 含量百分率實(shí)測(cè)值； 混合燃料收到基氮元素質(zhì)量含量百分率； 根據(jù)第三計(jì)算公式計(jì)算空氣預(yù)熱器出口處對(duì)應(yīng)的實(shí)際干煙氣量，所述第三計(jì)算公式 為：
其中，V"gy為空氣預(yù)熱器出口處對(duì)應(yīng)的單位質(zhì)量混合燃料燃燒產(chǎn)生的實(shí)際干煙氣量； 小"（C0)和分別為所述空氣預(yù)熱器出口處的干煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)中C0和〇2的容 積含量百分率實(shí)測(cè)值； 根據(jù)第四計(jì)算公式計(jì)算空氣預(yù)熱器進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的過(guò)量空氣系數(shù)，所述第四計(jì)算公式 為：
其中，a'為所述空氣預(yù)熱器進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的過(guò)量空氣系數(shù)； (K(02)、(K(CO)、(K(N2)分別為所述空氣預(yù)熱器進(jìn)口處的干煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)中02、CO、N2的容積含量百分率實(shí)測(cè)值； 根據(jù)第五計(jì)算公式計(jì)算空氣預(yù)熱器出口處對(duì)應(yīng)的過(guò)量空氣系數(shù)，所述第五計(jì)算公式 為：
其中，a"為所述空氣預(yù)熱器出口處對(duì)應(yīng)的過(guò)量空氣系數(shù)； 小"（02)、小〃（CO)、^" (N2)分別為所述空氣預(yù)熱器出口處的干煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)中02、C0、N2的容積含量百分率實(shí)測(cè)值； 枏據(jù)第六計(jì)筧公式計(jì)筧空氣絕對(duì)濕度，所述第六計(jì)算公式為：
其中，dk為所述空氣絕對(duì)濕度； PaS所述當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ? 小為所述大氣相對(duì)濕度； Ps為所述環(huán)境溫度下的水蒸氣飽和壓力； 根據(jù)第七計(jì)算公式計(jì)算煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率：
其中，\為所述空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率； 為混合燃料收到基灰分質(zhì)量含量百分率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法，其 特征在于，所述高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)包括高爐煤氣中CO、C02、N2、H2、H2S、H20、碳?xì)浠衔顲mHn 的容積含量百分率； 所述標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的高爐煤氣密度通過(guò)下列計(jì)算公式計(jì)算獲得： Pgas= 0. 0125<j5 (C0)+0. 0009 (H2) +I： (0. 0054m+0. 00045n) (CmHn) + 0? 0152 (H2S)+0? 0196 (C02)+0? 0125 (N2)+0? 008 (H20) 其中，Pgas為所述標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的高爐煤氣密度； (Hco)、(Hco2)、(Hn2)、(Hh2)、(Hh2s)、(Hh2o)、(Hca)分別為高爐煤氣中co、co2、N2、H2、H2S、H20、碳?xì)浠衔顲mHn的容積含量百分率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法，其 特征在于，將所述高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以收到基質(zhì)量含量百分率表示的成分?jǐn)?shù)據(jù)具體 包括，
其中，（Cm)gas、（Hjgas、（Om)gas、（Njgas、（Sm)gas分別為高爐煤氣收到基碳元素質(zhì)量含量 百分率、高爐煤氣收到基氫元素質(zhì)量含量百分率、高爐煤氣收到基氧元素質(zhì)量含量百分率、 高爐煤氣收到基氮元素質(zhì)量含量百分率、高爐煤氣收到基硫元素質(zhì)量含量百分率； Pgas為所述標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的高爐煤氣密度； (Hco)、（Hco2)、（Hn2)、（Hh2)、（Hh2s)、（Hca)分別為高爐煤氣中⑶、⑶2、n2、h2、h2s、碳?xì)浠衔颿mHn的容積含量百分率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法，其 特征在于，獲得混合燃料特性數(shù)據(jù)具體包括： 4. 1設(shè)定初始的入爐煤量占總?cè)剂狭康谋戎叵禂?shù)k; 4. 2根據(jù)設(shè)定的比重系數(shù)k，通過(guò)所述燃煤成分?jǐn)?shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)化后的高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù) 計(jì)算獲取混合燃料成分?jǐn)?shù)據(jù)，所述混合燃料成分?jǐn)?shù)據(jù)包括混合燃料收到基碳元素質(zhì)量含量 百分率、混合燃料收到基氫元素質(zhì)量含量百分率、混合燃料收到基氧元素質(zhì)量含量百分率、 混合燃料收到基氮元素質(zhì)量含量百分率、混合燃料收到基硫元素質(zhì)量含量百分率以及混合 燃料收到基灰分質(zhì)量含量百分率； 4. 3根據(jù)第八計(jì)算公式計(jì)算實(shí)際燃燒掉的碳元素質(zhì)量含量百分率，所述第八計(jì)算公式 為：
其中，為混合燃料收到基實(shí)際燃燒掉的碳元素質(zhì)量含量百分率； Cm、Am分別為所述混合燃料收到基碳元素含量百分率、所述混合燃料收到基灰分質(zhì)量 含量百分率； cf分別為所述爐渣含碳量、所述飛灰含碳量； rlz、rft分別為爐渣中灰量占燃煤總灰量的份額、飛灰中灰量占燃煤總灰量的份額； 4. 4根據(jù)第九計(jì)算公式計(jì)算實(shí)際燃燒條件下的燃料特性系數(shù)，所述第九計(jì)算公式為：
其中，0為所述實(shí)際燃燒條件下的燃料特性系數(shù)； 11"、〇"、10 5"分別為所述混合燃料收到基氫元素質(zhì)量含量百分率、所述混合燃料收到 基氧元素質(zhì)量含量百分率、所述混合燃料收到基氮元素質(zhì)量含量百分率、所述混合燃料收 到基硫元素質(zhì)量含量百分率； 4. 5根據(jù)第十計(jì)算公式獲取空氣預(yù)熱器進(jìn)口處干煙氣中三原子氣體R02的容積含量百 分率計(jì)算值，所述第十計(jì)算公式為：
其中，Vjs(R02)為所述空氣預(yù)熱器進(jìn)口處的干煙氣中三原子氣體R02的容積含量百 分率計(jì)算值； (K(CO)、(K (〇2)分別為所述空氣預(yù)熱器進(jìn)口處的干煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)中C0、02的容積 含量百分率實(shí)測(cè)值； 4. 6將步驟4. 5獲取的空氣預(yù)熱器進(jìn)口處干煙氣中三原子氣體R02的容積含量百分率 計(jì)算值小'js(R〇2)與實(shí)際測(cè)量得到的所述空氣預(yù)熱器進(jìn)口處的干煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)中三原子 氣體R〇2的容積含量百分率實(shí)測(cè)值小'（R〇2)進(jìn)行比較，判斷小'（R〇2)與小'JS(R〇2)的 差值是否在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)； 若差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，則分別輸出混合燃料收到基實(shí)際燃料掉的碳元素質(zhì)量含 量百分率、混合燃料收到基氫元素質(zhì)量含量百分率、混合燃料收到基氧元素質(zhì)量含量百分 率、混合燃料收到基氮元素質(zhì)量含量百分率、混合燃料收到基硫元素質(zhì)量含量百分率和混 合燃料收到基灰分質(zhì)量含量百分率作為最終的混合燃料特性數(shù)據(jù)； 若差值不在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，則〉
作為新的設(shè)定入爐煤量占總?cè)剂狭康? 比重系數(shù)，重新執(zhí)行步驟4. 1至步驟4. 6,直至（K(R02)與Js (R02)的差值滿足設(shè)定 的誤差范圍。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法，主要為了精確求解煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐的空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率而設(shè)計(jì)。本發(fā)明煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率的測(cè)算方法，包括獲取計(jì)算漏風(fēng)率所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；獲取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的高爐煤氣密度；將所述高爐煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以收到基質(zhì)量含量百分率表示的成分?jǐn)?shù)據(jù)；獲取混合燃料特性數(shù)據(jù)；通過(guò)計(jì)算分別獲取單位質(zhì)量混合燃料燃燒需要的理論干空氣量、空氣預(yù)熱器進(jìn)口和出口處分別對(duì)應(yīng)的實(shí)際干煙氣量、空氣預(yù)熱器進(jìn)口和出口處分別對(duì)應(yīng)的過(guò)量空氣系數(shù)以及煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率。本發(fā)明能夠精確分析測(cè)算煤粉與高爐煤氣混燒鍋爐的空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104615895
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510078929
【發(fā)明人】江文豪, 姚群
【申請(qǐng)人】中冶華天工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日