專利名稱：基于dcs的燃煤鍋爐單耗測算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱能工程的鍋爐領(lǐng)域，特別涉及一種基于DCS的燃煤鍋爐單耗算方法。
背景技術(shù)：
對于燃煤鍋爐(包括電站鍋爐)而言，測算其單耗一般通過以下試驗步驟來實現(xiàn)1)記錄試驗開始時的主汽流量、發(fā)電量、燃煤量的累積初始值；2)每隔一段時間，定時取入爐煤樣，混合、封裝；3)記錄試驗終止時的主氣流量、發(fā)電量、燃煤量的累積值；4)化驗所取煤樣的低位發(fā)電量，并求取各煤樣低位發(fā)熱量的平均值；5)計算出試驗階段的主汽產(chǎn)量、耗煤量；6)通過平均低位發(fā)熱量，將耗煤量折成標(biāo)煤消耗量。用上述方法測算鍋爐單耗，存在煤質(zhì)測量誤差較大的弊端，而且耗時間較長，要求出結(jié)果至少需要一個工作日才能完成，因此很多單位不搞上述嚴(yán)格意義上的單耗測算，而是不計較煤質(zhì)好壞，直接計算每噸汽耗煤量，不可避免地存在誤差，很難用科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)鍋爐經(jīng)濟運行，不利于節(jié)能降耗工作的開展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠科學(xué)的評定燃煤鍋爐的運行是否經(jīng)濟，是否存在進一步實施節(jié)能降耗技改的空間，并且根據(jù)鍋爐的運行參數(shù)實時進行計算的基于DCS的燃煤鍋爐單耗測算方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種基于DCS的燃煤鍋爐單耗測算方法，它借助于DCS的實時計算功能，利用主汽流量、汽包壓力來計算熱量信號，并通過煙氣含氧量來計算鍋爐熱效率，然后確定出燃料釋放的總能量，由此計算出燃料的平均低位發(fā)熱量，最終測算出鍋爐的單耗指標(biāo)；其具體方法步驟如下(1)計算熱量信號
a.首先通過實驗確定鍋爐的蓄熱系數(shù)Cb；在鍋爐正常運行中，保持燃料量與風(fēng)量不變，在t＝t0時刻，快速增大鍋爐向用戶提供的蒸汽流量，操作站上的監(jiān)控畫面顯示如下的變化規(guī)律主汽流量逐步增大，增至最高點后，又緩慢下降，最終恢復(fù)至t＝t0時刻的流量值，與此同時，汽包壓力一再下降，并最終穩(wěn)定在某一數(shù)值，此時實驗結(jié)束，記錄起始、停止時間，并根據(jù)歷史趨勢記錄曲線，結(jié)合有關(guān)工程手冊，計算出蓄熱系數(shù)Cb；b.根據(jù)主汽流量D、汽包壓力Pb、蓄熱系數(shù)Cb，通過下述公式(1)求取熱量信號DQ(實)＝D+(CbS/(1+TdS))Pb-(TdS/(1+TdS))D(1)其中DQ(實)——采用實際微分求取的熱量信號，Kg/sD——主汽流量，Kg/sPb——汽包壓力，MPaCb——蓄熱系數(shù)，Kg/MPaTd——取常數(shù)1在DCS的圖形化組態(tài)軟件上，選擇實際微分模塊、乘法模塊、加法模塊、減法模塊，可以先通過求取Pb的實際微分，再與Cb相乘，再與主汽流量D相加，最后減去D的實際微分值，即得到熱量信號DQ(實)；(2)計算鍋爐的熱效率a.查工程手冊，確定在鍋爐額定工況下，給水焓值hs與過熱蒸汽焓值h′的數(shù)值，并手工計算出h＝h′-hs，并根據(jù)下述公式(2)計算出總吸熱量Qr；Qr＝DQ(實)(h′-hs)(2)其中Qr——汽壓生產(chǎn)過程的總吸熱量，KJ/sDQ(實)——采用實際微分求取的熱量信號，Kg/sh′——過熱蒸汽焓值，KJ/Kghs——給水焓值，KJ/Kg在DCS的圖形化組態(tài)軟件上，選擇乘法模塊，求取h′-hs與DQ(實)的乘積，即得到Qr的數(shù)值；b.建立爐膛出口過量空氣系數(shù)aL與熱損失的關(guān)系曲線，并根據(jù)下述公式(3)求出aL；并進一步通過測試及查表得出鍋爐三大熱損失之和q2+q3+q4aL＝21/(21-O2) (3)其中aL——爐膛出口空氣過量系數(shù)21——空氣中含氧量，％O2——煙氣含氧量，％對于上述公式(3)，在DCS的圖形化組態(tài)軟件上，選擇減法模塊，求出21與O2的差值，再用除法模塊求21與上述差值的相除的結(jié)果，得到aL；對鍋爐進行反平衡效率測定，通過風(fēng)煤比調(diào)整，分別測定出爐膛出口過量空氣系數(shù)為1.1、1.15、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5時的鍋爐三大熱損失q2、q3、q4，并建立過量空氣系數(shù)與q2+q3+q4的對應(yīng)關(guān)系圖表，并在DCS的組態(tài)界面上用折線表定義上述對應(yīng)關(guān)系，用查表方式，通過DCS系統(tǒng)實時計算出特定空氣過量系數(shù)所對應(yīng)的q2+q3+q4；c.根據(jù)下述公式(4)計算鍋爐的熱效率η＝100-q2-q3-q4-q5-q6(4)其中q2——排煙熱損失占入爐熱量的比率；q3——化學(xué)不完全燃燒熱損失占入爐熱量的比率；q4——機械不完全燃燒熱損失占入爐熱量的比率；q5——散熱熱損失占入爐熱量的比率；q6——灰渣物理顯熱熱損失及冷卻水熱損失占入爐熱量的比率；其中，q5由查表獲得，為一已知常數(shù)，q6取0.5-1，為已知常數(shù)，在DCS的圖形化組態(tài)軟件中，將過量空氣系數(shù)aL作為上述第(b)步所定義的折線表模塊的輸入，折線表模塊輸出q2+q3+q4的測算值，再用減法模塊，計算出效率η的數(shù)值；(3)鍋爐單耗Hd的計算
a.按下述公式(5)計算鍋爐輸入的總熱量QzQz＝MQar·net＝Qr/ηψ1(5)其中Qr——汽壓生產(chǎn)過程的總吸熱量，KJ/sM——燃料流量，Kg/sQar·net——燃料收到基的低位發(fā)熱量，KJ/Kgη——鍋爐熱效率，％ψ1——一次工質(zhì)吸熱量占鍋爐總吸熱量份額，％在DCS的圖形化組態(tài)軟件上，首先定義ψ1為一個變量，并且可人為賦值，然后用乘法模塊求取ψ1與η的乘積，再用除法模塊，求取Qr與ψ1×η相除結(jié)果，即得到Qz，并用累加模塊求取Qz的累加值Q′z，并做為某一段時間鍋爐輸入的總能量，并將Q′z在流程圖上顯示出來；b.根據(jù)下述公式(6)人工計算某一時間段內(nèi)的平均低位發(fā)熱量Q′ar·netQ′ar·net＝Q′z/M′(6)其中，Q′ar·net——燃料收到基的平均低位發(fā)熱量，KJ/KgM′——某一時間段內(nèi)的入爐燃料量，Kg；M′通過測量手段得到；Q′z——同一時間段的鍋爐輸入的總能量，KJ；Q′z通過操作站上觀測得到；c.根據(jù)下述公式(7)人工計算標(biāo)煤耗量MbMb＝(Q′ar·net/Q標(biāo)準(zhǔn)煤)×M′ (7)其中Mb——某一段時間內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，KgQ′ar·net——燃料收到基的平均低位發(fā)熱量，KJ/KgM′——某一段時間內(nèi)的入爐燃料量，KgQ標(biāo)準(zhǔn)煤——標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量，KJ/Kgd.根據(jù)下述公式(8)人工計算鍋爐單耗HdHd＝Mb/Dz(8)
其中Hd——鍋爐單耗，Kg/kgMb——某一段時間內(nèi)的標(biāo)煤耗量，KgDz——某一段時間內(nèi)的鍋爐的產(chǎn)汽總量，Kg；所述的ψ1的確定方法為可先假定ψ1＝0.8，通過多次測算平均低位發(fā)熱量Q′ar·net，并與實際化驗室化驗的燃煤發(fā)熱量相比較，最終修正ψ1，使之合理取值。
本發(fā)明借助于DCS(集散控制系統(tǒng))進行實時計算的，集散控制系統(tǒng)(DCS)集信息技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，是當(dāng)今十分成熟的代計算控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)上，可以進行系統(tǒng)組態(tài)、流程圖制作、報表制作、控制方案設(shè)計以及系統(tǒng)調(diào)試、維護等工作，對鍋爐的主汽流量、汽包壓力、煙氣含氧量通過在DCS上進行I/O點組態(tài)，并將相應(yīng)的變送器輸出線連接至相關(guān)I/O卡件；并在流程圖上增加三種信號的顯示模塊，使主汽流量、汽包壓力、煙氣含氧量可以實時顯示出來，同時在組態(tài)時，需注意將主汽流量進行累加處理，并在流程圖上對主汽流量累加值顯示出來。把主汽流量、汽包壓力、煙氣含氧量進行組態(tài)歷史記錄，這樣就在操作站上監(jiān)控三種信號的變化趨勢曲線。
本發(fā)明的有益效果是它能夠科學(xué)的評定燃煤鍋爐的運行是否經(jīng)濟，是否存在進一步實施節(jié)能降耗技改的空間，有利于電力與能源等行業(yè)的節(jié)能降耗工作。
具體實施例方式
按照上述發(fā)明內(nèi)容部分中的技術(shù)方案，結(jié)合具體鍋爐的運行參數(shù)，借助于DCS可以方便地計算出燃煤鍋爐的單耗Hd。
權(quán)利要求
1.基于DCS的燃煤鍋爐單耗測算方法，其特征在于它借助于DCS的實時計算功能，利用主汽流量、汽包壓力來計算熱量信號，并通過煙氣含氧量來計算鍋爐熱效率，然后確定出燃料釋放的總能量，由此計算出燃料的平均低位發(fā)熱量，最終測算出鍋爐的單耗指標(biāo)；其具體方法步驟如下(1)計算熱量信號a.首先通過實驗確定鍋爐的蓄熱系數(shù)Cb；在鍋爐正常運行中，保持燃料量與風(fēng)量不變，在t＝t0時刻，快速增大鍋爐向用戶提供的蒸汽流量，操作站上的監(jiān)控畫面顯示如下的變化規(guī)律主汽流量逐步增大，增至最高點后，又緩慢下降，最終恢復(fù)至t＝t0時刻的流量值，與此同時，汽包壓力一再下降，并最終穩(wěn)定在某一數(shù)值，此時實驗結(jié)束，記錄起始、停止時間，并根據(jù)歷史趨勢記錄曲線，結(jié)合有關(guān)工程手冊，計算出蓄熱系數(shù)Cb；b.根據(jù)主汽流量D、汽包壓力Pb、蓄熱系數(shù)Cb、通過下述公式(1)求取熱量信號DQ(實)＝D+(Cbs/(1+Tds))Pb-(Tds/(1+Tds))D(1)其中DQ(實)——采用實際微分求取的熱量信號，Kg/sD——主汽流量，Kg/sPb——汽包壓力，MPaCb——蓄熱系數(shù)，Kg/MPaTd——取常數(shù)1在DCS的圖形化組態(tài)軟件上，選擇實際微分模塊、乘法模塊、加法模塊、減法模塊，可以先通過求取Pb的實際微分，再與Cb相乘，再與主汽流量D相加，最后減去D的實際微分值，即得到熱量信號DQ(實)；(2)計算鍋爐的熱效率a.查工程手冊，確定在鍋爐額定工況下，給水焓值hs與過熱蒸汽焓值h′的數(shù)值，并手工計算出h＝h′-hs，并根據(jù)下述公式(2)計算出總吸熱量Qr；Qr＝DQ(實)(h′-hs) (2)其中Qr——汽壓生產(chǎn)過程的總吸熱量，KJ/sDQ(實)——采用實際微分求取的熱量信號，Kg/sh′——過熱蒸汽焓值，KJ/Kghs——給水焓值，KJ/Kg在DCS的圖形化組態(tài)軟件上，選擇乘法模塊，求取h′-hs與DQ(實)的乘積，即得到Qr的數(shù)值；b.建立爐膛出口過量空氣系數(shù)aL與熱損失的關(guān)系曲線，并根據(jù)下述公式(3)求出aL；并進一步通過測試及查表得出鍋爐三大熱損失之和q2+q3+q4aL＝21/(21-O2) (3)其中aL——爐膛出口空氣過量系數(shù)21——空氣中含氧量，％O2——煙氣含氧量，％對于上述公式(3)，在DCS的圖形化組態(tài)軟件上，選擇減法模塊，求出21與O2的差值，再用除法模塊求21與上述差值的相除的結(jié)果，得到aL；對鍋爐進行反平衡效率測定，通過風(fēng)煤比調(diào)整，分別測定出爐膛出口過量空氣系數(shù)為1.1、1.15、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5時的鍋爐三大熱損失q2、q3、q4，并建立過量空氣系數(shù)與q2+q3+q4的對應(yīng)關(guān)系圖表，并在DCS的組態(tài)界面上用折線表定義上述對應(yīng)關(guān)系，用查表方式，通過DCS系統(tǒng)實時計算出特定空氣過量系數(shù)所對應(yīng)的q2+q3+q4；c.根據(jù)下述公式(4)計算鍋爐的熱效率η＝100-q2-q3-q4-q5-q6(4)其中q2——排煙熱損失占入爐熱量的比率；q3——化學(xué)不完全燃燒熱損失占入爐熱量的比率；q4——機械不完全燃燒熱損失占入爐熱量的比率；q5——散熱熱損失占入爐熱量的比率；q6——灰渣物理顯熱熱損失及冷卻水熱損失占入爐熱量的比率；其中，q5由查表獲得，為一已知常數(shù)，q6取0.5-1，為已知常數(shù)，在DCS的圖形化組態(tài)軟件中，將過量空氣系數(shù)aL作為上述第(b)步所定義的折線表模塊的輸入，折線表模塊輸出q2+q3+q4的測算值，再用減法模塊，計算出效率η的數(shù)值；(3)鍋爐單耗Hd的計算a.按下述公式(5)計算鍋爐輸入的總熱量QzQz＝MQar·net＝Qr/ηψ1(5)其中Qr——汽壓生產(chǎn)過程的總吸熱量，KJ/sM——燃料流量，Kg/sQar·net——燃料收到基的低位發(fā)熱量，KJ/Kgη——鍋爐熱效率，％ψ1——一次工質(zhì)吸熱量占鍋爐總吸熱量份額，％在DCS的圖形化組態(tài)軟件上，首先定義ψ1為一個變量，并且可人為賦值，然后用乘法模塊求取ψ1與η的乘積，再用除法模塊，求取Qr與ψ1×η相除結(jié)果，即得到QZ，并用累加模塊求取QZ的累加值Q′Z，并做為某一段時間鍋爐輸入的總能量，并將Q′Z在流程圖上顯示出來；b.根據(jù)下述公式(6)人工計算某一時間段內(nèi)的平均低位發(fā)熱量Q′ar·netQ′ar·net＝Q′Z/M′(6)其中，Q′ar·net——燃料收到基的平均低位發(fā)熱量，KJ/KgM′——某一時間段內(nèi)的入爐燃料量，Kg；M′通過測量手段得到；Q′Z——同一時間段的鍋爐輸入的總能量，KJ；Q′Z通過操作站上觀測得到；c.根據(jù)下述公式(7)人工計算標(biāo)煤耗量MbMb＝(Q′ar·net/Q標(biāo)準(zhǔn)煤)×M′ (7)其中Mb——某一段時間內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，KgQ′ar·net——燃料收到基的平均低位發(fā)熱量，KJ/KgM′——某一段時間內(nèi)的入爐燃料量，KgQ標(biāo)準(zhǔn)煤——標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量，KJ/Kgd.根據(jù)下述公式(8)人工計算鍋爐單耗HdHd＝Mb/DZ(8)其中Hd——鍋爐單耗，Kg/KgMb——某一段時間內(nèi)的標(biāo)煤耗量，KgDZ——某一段時間內(nèi)的鍋爐的產(chǎn)汽總量，Kg。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DCS的燃煤鍋爐單耗測算方法，其特征在于所述的ψ1的確定方法為可先假定ψ1＝0.8，通過多次測算平均低位發(fā)熱量Q′ar·net，并與實際化驗室化驗的燃煤發(fā)熱量相比較，最終修正ψ1，使之合理取值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于DCS的燃煤鍋爐單耗測算方法，它借助于DCS的實時計算功能，利用主汽流量、汽包壓力來計算熱量信號，并通過煙氣含氧量來計算鍋爐熱效率，然后確定出燃料釋放的總能量，由此計算出燃料的平均低位發(fā)熱量，最終測算出鍋爐的單耗指標(biāo)。本發(fā)明的有益效果是它能夠科學(xué)的評定燃煤鍋爐的運行是否經(jīng)濟，是否存在進一步實施節(jié)能降耗技改的空間，有利于電力等行業(yè)的節(jié)能降耗工作。
文檔編號F23B99/00GK1888530SQ20061001287
公開日2007年1月3日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者印建平, 高峰 申請人:印建平