專利名稱：預(yù)測NO_x排放的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及監(jiān)測氧化氮(NOx)排放。更具體來說，本發(fā)明涉及預(yù)測來自 燃天然氣鍋爐(natural gas-fired boiler)的NOx排放率以及一種用于監(jiān)測和/或報告 NOx排放率的方法，它符合聯(lián)邦和州指導(dǎo)方針以及對于上述的其它規(guī)章。
背景技術(shù)：
NOx是一組高活性氣體的通稱，它們?nèi)堪兓瘮?shù)量的氮和氧。氧化氮的許多是 無色無味的。但是，一種常見污染物、即二氧化氮(NO2)連同空氣中的微粒一起往往可看作 是許多市區(qū)上方的紅棕色層。當(dāng)以高溫燃燒燃料、如在燃燒過程中時形成氧化氮。NOx的主 要來源是燃燒燃料的機(jī)動動車、發(fā)電廠(electric utility)和其它工業(yè)、商業(yè)及住宅來源。 燃燒鍋爐在全球使用，并且產(chǎn)生作為副產(chǎn)品的N0X。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的第一方面提供一種用于預(yù)測非連續(xù)燃天然氣鍋爐的氧化氮(NOx)排放 率的方法，該方法包括使用計(jì)算裝置根據(jù)非連續(xù)燃天然氣鍋爐的操作期間的多個取樣NOx 排放濃度、測量的燃料流速和取樣(O2)濃度來計(jì)算NOx排放率與測量的燃料流速和取樣氧 (O2)濃度的相關(guān)性；使用計(jì)算裝置根據(jù)與測量的燃料流速和取樣O2濃度的相關(guān)性來計(jì)算預(yù) 測NOx排放率；以及提供預(yù)測NOx排放率供用戶使用。本公開的第二方面提供一種用于氧化氮(NOx)排放率的預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少 一個裝置，包括用于根據(jù)非連續(xù)燃天然氣鍋爐的操作期間的多個取樣NOx排放濃度、測量 的燃料流速和取樣(O2)濃度來計(jì)算NOx排放率與測量的燃料流速和取樣氧(O2)濃度的相 關(guān)性的計(jì)算器；用于根據(jù)測量的燃料流速和取樣A濃度的相關(guān)性來計(jì)算預(yù)測NOx排放率的 計(jì)ο本公開的第三方面提供一種包括在至少一個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中包含的程序代碼 的計(jì)算機(jī)程序，程序代碼在被運(yùn)行時使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測非連續(xù)燃天然氣鍋爐的氧 化氮(NOx)排放率的方法，該方法包括使用計(jì)算裝置根據(jù)非連續(xù)燃天然氣鍋爐的操作期間 的多個取樣NOx排放濃度、測量的燃料流速和取樣(O2)濃度來計(jì)算NOx排放率與測量的燃 料流速和取樣氧(O2)濃度的相關(guān)性；使用計(jì)算裝置根據(jù)與測量的燃料流速和取樣O2濃度的 相關(guān)性來計(jì)算預(yù)測NOx排放率；以及提供預(yù)測NOx排放率供用戶使用。本發(fā)明的其它方面提供方法、系統(tǒng)、程序產(chǎn)品和使用和生成每個的方法，其中包括 和/或?qū)崿F(xiàn)本文所述動作的部分或全部。本發(fā)明的說明性方面設(shè)計(jì)成解決本文所述問題的 一個或多個和/或未論述的一個或多個其它問題。


通過以下結(jié)合附圖的本發(fā)明的各個方面的具體實(shí)施方式
，將會更好地理解本發(fā)明 的這些及其它特征，附圖示出本發(fā)明的各個實(shí)施例，其中包括
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例、氧化氮(NOx)排放率的圖示環(huán)境以及用于實(shí) 現(xiàn)氧化氮(NOx)排放率的預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)的框圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例、用于預(yù)測非連續(xù)燃天然氣鍋爐的NOx排放率 的方法的流程圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例、用于計(jì)算NOx排放率的相關(guān)性的方法中的NOx 相關(guān)曲線；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例、用于計(jì)算NOx排放率的相關(guān)性的方法中的 NOx相關(guān)曲線；以及圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例、用于維護(hù)NOx排放率的預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)的方法 的流程圖。注意，附圖可能不是按比例的。附圖僅用于示出本發(fā)明的典型方面，因此不應(yīng)當(dāng)被 認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。附圖中，相似標(biāo)號在附圖與附圖之間表示相似元件。
具體實(shí)施例方式如上所述，本發(fā)明的方面提供預(yù)測的氧化氮(NOx)排放率。除非另加說明，否則本 文所使用的術(shù)語“組”表示一個或多個(即，至少一個)，并且詞語“任何解決方案”表示任 何當(dāng)前已知或者以后開發(fā)的解決方案。由于NOx氣體的有害性質(zhì)，聯(lián)邦法律要求監(jiān)測NOx氣體以及如何記錄和報告數(shù)據(jù)。 滿足聯(lián)邦和州法令以及與以上所述有關(guān)的全球規(guī)章要求大量時間和工作量，并且因此是高 費(fèi)用的。參照圖1，根據(jù)一個實(shí)施例示出用于預(yù)測在操作期間來自非連續(xù)燃天然氣鍋爐 100的NOx氣體排放率的圖示環(huán)境10。為此，環(huán)境10包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20，它可執(zhí)行預(yù)測 NOx氣體排放率。具體來說，示出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20，其中包括用于NOx排放率的預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng) (PEMS) 30，它使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20通過執(zhí)行本文所述的過程而可操作成預(yù)測NOx氣體排放率。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20示為與燃天然氣鍋爐100進(jìn)行通信。在一個實(shí)施例中，鍋爐100可 以是 Nebraska Boiler Company (Model No. N2S-7/S-100-EC0N-SH-HM)水管鍋爐。鍋爐 100 可以是額定熱量輸入容量為M4MMBtu/hr的非連續(xù)燃天然氣鍋爐。來自鍋爐100的蒸汽可 用于使汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，以便模擬渦輪在電廠遇到的條件?？筛淖冋羝麎毫?、溫度和濕度，以便 模擬現(xiàn)實(shí)世界條件，同時記錄渦輪性能數(shù)據(jù)并且進(jìn)行對渦輪的適當(dāng)調(diào)整。在另一個實(shí)施例中，鍋爐100可配備有NAT-COM低NOx燃燒器(Model No. P-244-L0G-41-2028)和煙道氣體再循環(huán)設(shè)備O7GR)，供NOx排放控制。鍋爐100煙道氣 體例如通過高于地面大約75英尺的60英寸內(nèi)徑(ID)煙囪可排到大氣中。在另一個實(shí)施 例中，鍋爐100還可包括天然氣燃料流速計(jì)34、NOx分析器120和氧分析器130。在燃料流速計(jì)34的一個實(shí)施例中，到鍋爐100的天然氣燃料流量例如可使用由 Emerson Process Management (Micro Motion Elite Series Model No. CMF300)所制造 的科里奧利式流量計(jì)來監(jiān)測。Emerson Micro Motion MVD Model 1700流量發(fā)送器(flow transmitter)可用于將燃料流量計(jì)輸出轉(zhuǎn)換成單位為每小時標(biāo)準(zhǔn)立方英尺(scfh)的天然 氣燃料流量。在燃料流量計(jì)34的另一個實(shí)施例中，多變量流量計(jì)可安裝到鍋爐100上，以 便用作后備燃料計(jì)、如Rosemount Model3095。
在NOx分析器120的一個實(shí)施例中，來自鍋爐100的NOx排放濃度例如可使用高級 污染監(jiān)測儀(API)型號200AH化學(xué)發(fā)光分析器來監(jiān)測。在氧分析器130的一個實(shí)施例中，鍋爐100的煙道氣體氧含量可使用例如 ^kogawa氧分析器(Model No. ZR202G)連續(xù)監(jiān)測。分析器130可以是直接安裝到鍋爐節(jié)能 器(boiler economizer)下方的鍋爐排氣煙道總管(exhaust breaching)上的單點(diǎn)濕基原 位系統(tǒng)。檢定校準(zhǔn)氣體(零點(diǎn)和滿量程)可經(jīng)由管道從位于鍋爐100附近的校準(zhǔn)缸引導(dǎo)到 傳感器室?？蓪鞲衅鬏敵霭l(fā)送給電子組件，其中它被轉(zhuǎn)換成與煙道氣體的百分比氧氣成 比例的線性G-20mA)信號。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20示為與用戶36和系統(tǒng)維護(hù)器80進(jìn)行通信。用戶36可以是 例如編程人員、操作人員或者另一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本文論述這些部件與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20之間 的交互。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20示為包括處理部件22 (例如一個或多個處理器)、存儲部件M (例 如存儲分級結(jié)構(gòu))、輸入/輸出(I/O)部件26 (例如一個或多個I/O接口和/或裝置)以及 通信通路28。在一個實(shí)施例中，處理部件22運(yùn)行程序代碼、如PEMS 30，它在存儲部件M中 至少部分是固定的。在運(yùn)行程序代碼時，處理部件22可處理數(shù)據(jù)，這可引起從/對存儲部 件M和/或I/O部件沈進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和/或?qū)懭胍怨┻M(jìn)一步處理。通路觀提供計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)20中的每個部件之間的通信鏈路。I/O部件沈可包括一個或多個供人使用的-I/ 0裝置或存儲裝置，它們使用戶36能夠與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20和/或一個或多個通信裝置進(jìn)行 交互，從而使用戶36能夠使用任何類型的通信鏈路與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20進(jìn)行通信。為此，PEMS 30可管理使人和/或系統(tǒng)用戶36能夠與PEMS30進(jìn)行交互的一組接口(例如圖形用戶接 口、應(yīng)用程序接口等等)。此外，PEMS 30可使用任何解決方案來管理(例如存儲、檢索、創(chuàng) 建、操縱、組織、呈現(xiàn)等)數(shù)據(jù)、如PEMS數(shù)據(jù)32。在任何情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20可包括能夠運(yùn)行其上安裝的程序代碼、如PEMS 30 程序代碼的一個或多個通用計(jì)算制造產(chǎn)品(例如計(jì)算裝置)。要理解，本文所使用的“程序 代碼”表示采用語言、代碼或符號的指令的任何集合，它們使具有信息處理能力的計(jì)算裝置 直接執(zhí)行或者在下列動作的任何組合之后執(zhí)行特定功能(a)轉(zhuǎn)換到另一種語言、代碼或 符號；(b)以不同的實(shí)質(zhì)形式進(jìn)行再現(xiàn)；和/或(c)解壓縮。為此，PEMS 30可實(shí)現(xiàn)為系統(tǒng) 軟件和/或應(yīng)用軟件的任何組合。在任何情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20的技術(shù)效果是提供用于監(jiān)測和/或預(yù)測在操作期間 來自非連續(xù)燃天然氣鍋爐100的NOx排放率的處理指令。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20的另一個實(shí)施 例中，它可監(jiān)測、記錄和跟蹤與鍋爐100相關(guān)的所有操作參數(shù)，包括氧濃度數(shù)據(jù)、天然氣燃 料流速數(shù)據(jù)和NOx排放濃度數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20的另一個實(shí)施例中，它可監(jiān)測、記錄和 跟蹤由系統(tǒng)維護(hù)器80所生成的所有數(shù)據(jù)，如本文所述。此外，PEMS 30可使用例如計(jì)算器40和預(yù)測器50等一組模塊來實(shí)現(xiàn)。在這種情 況下，模塊可使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20能夠執(zhí)行由PEMS 30所使用的一組任務(wù)，并且可與PEMS 30 的其它部分分離地單獨(dú)開發(fā)和/或?qū)崿F(xiàn)。PEMS 30可包括其中包含特定用途機(jī)器/硬件和 /或軟件的模塊。然而，要理解，兩個或更多模塊和/或系統(tǒng)可共享其相應(yīng)硬件和/或軟件 的部分/全部。本文所使用的術(shù)語“部件”表示帶有或沒有軟件的硬件的任何配置，它使用任何解決方案來實(shí)現(xiàn)與其結(jié)合描述的功能性，而術(shù)語“模塊”表示使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20能夠使用任何 解決方案來實(shí)現(xiàn)與其結(jié)合描述的功能性的程序代碼。當(dāng)固定在包含處理部件22的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)20的存儲部件M中時，模塊是實(shí)現(xiàn)該功能性的部件的實(shí)質(zhì)部分。然而，要理解，兩個 或更多部件、模塊和/或系統(tǒng)可共享其相應(yīng)硬件和/或軟件的部分/全部。此外，要理解， 可以不實(shí)現(xiàn)本文所述功能性的一部分，或者可作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20的一部分而包括附加功 能性。當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20包括多個計(jì)算裝置時，各計(jì)算裝置可以僅具有其上包含的PEMS 30的一部分(例如一個或多個模塊)。但是，要理解，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20和PEMS 30僅表示可 執(zhí)行本文所述過程的各種可能的等效計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為此，在其它實(shí)施例中，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20 和PEMS 30所提供的功能性可至少部分由包括帶有或沒有程序代碼的通用和/或?qū)Ｓ糜布?的任何組合的一個或多個計(jì)算裝置來實(shí)現(xiàn)。在各實(shí)施例中，硬件和程序代碼在被包含時可 分別使用標(biāo)準(zhǔn)工程設(shè)計(jì)和編程技術(shù)來創(chuàng)建。然而，當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20包括多個計(jì)算裝置時，計(jì)算裝置可通過任何類型的通信鏈 路進(jìn)行通信。此外，當(dāng)執(zhí)行本文所述的方法時，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20可使用任何類型的通信鏈路 與一個或多個其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。在任一種情況下，通信鏈路可包括各種類型的有 線和/或無線鏈路的任何組合；包括一種或多種類型的網(wǎng)絡(luò)的任何組合；和/或利用各種 類型的傳輸技術(shù)和協(xié)議的任何組合。PEMS 30使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20能夠提供用于監(jiān)測和/或預(yù)測鍋爐100的NOx排放 率的處理指令。PEMS 30可包括邏輯，它可包括下列功能計(jì)算器40、預(yù)測器50、收集器 (Obtainer)60和用戶接口模塊70。預(yù)測器50還可包括相關(guān)器55。在結(jié)構(gòu)上，邏輯可采取 各種形式的任一種，例如模塊、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、微處理器、數(shù)字信號處理器、專用 集成電路(ASIC)或者能夠執(zhí)行本文所述功能的任何其它特定用途機(jī)器結(jié)構(gòu)。邏輯可采取 各種形式的任一種，例如軟件和/或硬件。但是，為了便于說明，PEMS 30和其中包含的邏 輯在本文中將描述為特定用途機(jī)器。通過描述會理解，雖然邏輯示為包括上述功能的每個， 但是，根據(jù)所附權(quán)利要求書中所記載的本發(fā)明的教導(dǎo)，并非所有功能都是必要的。收集器60得到例如鍋爐100的測量的燃料流速、取樣煙道氣體氧濃度和取樣NOx 濃度等數(shù)據(jù)。在收集器60的一個實(shí)施例中，它可在操作期間在不同時間點(diǎn)從燃料流速計(jì) 34得到多個燃料流速，從氧分析器130得到氧濃度的對應(yīng)樣本，以及從非連續(xù)燃天然氣鍋 爐100的NOx分析器120得到NOx濃度的樣本。在另一個實(shí)施例中，收集器60可得到與同 一個時間點(diǎn)對應(yīng)的單個測量的燃料流速、單個取樣煙道氣體氧濃度和單個取樣NOx濃度。在 一個實(shí)施例中，收集器60可執(zhí)行兩種功能。在另一個實(shí)施例中，可使用三個收集器60 —個用于燃料流速數(shù)據(jù)獲取，一個用 于煙道氣體氧濃度數(shù)據(jù)獲取，以及另一個用于NOx濃度數(shù)據(jù)獲取。收集器60可與鍋爐100 進(jìn)行通信，具體來說與天然氣燃料流量計(jì)34、氧分析器130和NOx分析器120進(jìn)行通信，以 便得到相應(yīng)數(shù)據(jù)。在另一個實(shí)施例中，收集器60可與計(jì)算器40和/或預(yù)測器50進(jìn)行通信， 如本文所述。備選地，用戶36可經(jīng)由I/O部件沈向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20提供從天然氣燃料流速計(jì)34、 氧分析器130和NOx分析器所得到的數(shù)據(jù)。在另一個實(shí)施例中，收集器60可得到例如天然 氣燃料燃燒速率、蒸汽流速、蒸汽壓力和溫度以及煙道氣體控制器設(shè)定等數(shù)據(jù)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道可用于提供上述數(shù)據(jù)的儀表、傳感器等，因此，為了清晰起見不提供進(jìn)一步論 述。天然氣流速計(jì)34、氧分析器130和NOx分析器120可按照任何常規(guī)方式鏈接到計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)20，并且可按照任何常規(guī)方式來提供與燃料流速、氧濃度和NOx濃度有關(guān)的數(shù)據(jù)。計(jì)算器40根據(jù)非連續(xù)燃天然氣鍋爐的操作期間的多個取樣NOx排放濃度、測量的 燃料流速和取樣A濃度來計(jì)算NOx排放率與測量的燃料流速和取樣A濃度的相關(guān)性。在 一個實(shí)施例中，計(jì)算器40可從收集器40接收多個取樣NOx排放濃度、測量的燃料流速和取 樣O2濃度。在另一個實(shí)施例中，計(jì)算器40可從用戶36接收多個取樣NOx排放濃度、測量的 燃料流速和取樣A濃度。預(yù)測器50根據(jù)與測量的燃料流速和取樣&濃度的相關(guān)性來預(yù)測NOx排放率，備 選地使用如本文所述的用于預(yù)測非連續(xù)燃天然氣鍋爐的NOx排放率的方法。在一個實(shí)施例 中，預(yù)測器50可通過下列步驟來預(yù)測NOx排放率得到操作期間的非連續(xù)燃天然氣鍋爐的 燃料流速和對應(yīng)A濃度；經(jīng)由相關(guān)器55將所得燃料流速和對應(yīng)的所得&濃度相關(guān)于該相 關(guān)性，以便達(dá)到測量的燃料流速和取樣A濃度；以及根據(jù)與測量的燃料流速和取樣02濃度 的相關(guān)性來預(yù)測NOx排放率。在一個實(shí)施例中，預(yù)測器50包括相關(guān)器55。相關(guān)器55將所得燃料流速和對應(yīng)的 所得A濃度相關(guān)于該相關(guān)性，以便達(dá)到測量的燃料流速和對應(yīng)取樣A濃度。PEMS 30可例如經(jīng)由用戶接口模塊70來提供預(yù)測的NOx排放率，供用戶36使用。 在一個實(shí)施例中，用戶接口模塊70提供圖形用戶界面。但是要理解，它可按照許多不同形 式來實(shí)施，例如適合由另一個系統(tǒng)進(jìn)行處理的沒有圖形數(shù)據(jù)的數(shù)值表示等等。在一個實(shí)施 例中，用戶36可通過向用戶接口模塊70提供數(shù)據(jù)，來提供與鍋爐100的燃料流速、煙道氣 體氧和/或NOx排放濃度有關(guān)的數(shù)據(jù)。在另一個實(shí)施例中，用戶36可提供表示如對于鍋爐 100所描述的相關(guān)性的數(shù)據(jù)。雖然在本文中示為和描述為NOx排放預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)，但是要理解，本發(fā)明的方面還 提供各種備選實(shí)施例。例如，在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供在至少一個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中包 含的計(jì)算機(jī)程序，它被運(yùn)行時使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠預(yù)測鍋爐的NOx排放率。為此，計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)包括實(shí)現(xiàn)本文所述過程的部分或全部的程序代碼、如PEMS 30。要理解，術(shù)語“計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)”包括能夠體現(xiàn)程序代碼的副本的表達(dá)的一種或多種任何類型的有形介質(zhì)(例如 物理實(shí)施例)。例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括一個或多個便攜存儲制造產(chǎn)品；計(jì)算裝置的 一個或多個存儲器/存儲部件；紙張；等等。在另一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種提供實(shí)現(xiàn)本文所述過程的部分或全部的程序 代碼、如PEMS 30的副本的方法。在這種情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可生成和傳送一組數(shù)據(jù)信號供 在第二不同位置接收，該組數(shù)據(jù)信號的特性的一個或多個采用這樣的方式設(shè)置和/或改變 以便在該組數(shù)據(jù)信號中對該程序代碼的副本進(jìn)行編碼。類似地，本發(fā)明的一個實(shí)施例提供 一種獲取實(shí)現(xiàn)本文所述過程的部分或全部的程序代碼的副本的方法，它包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 接收本文所述的該組數(shù)據(jù)信號；以及將該組數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化成至少一個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中包 含的計(jì)算機(jī)程序的副本。在任一種情況下，該組數(shù)據(jù)信號可使用任何類型的通信鏈路來傳 送/接收。此外，系統(tǒng)維護(hù)器80示為與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20進(jìn)行通信。系統(tǒng)維護(hù)器80包括校準(zhǔn)器 82、數(shù)據(jù)記錄器84和數(shù)據(jù)報告器86。校準(zhǔn)器82校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20和/或鍋爐100，如本文所述。數(shù)據(jù)記錄器84記錄與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20和/或鍋爐100有關(guān)的數(shù)據(jù)，如本文所述。數(shù) 據(jù)報告器86報告與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20和/或鍋爐100有關(guān)的數(shù)據(jù)，如本文所述。在一個實(shí)施 例中，系統(tǒng)維護(hù)器80可與鍋爐100直接通信。在另一個實(shí)施例中，系統(tǒng)維護(hù)器80可與用戶 36直接通信。在又另一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種生成用于預(yù)測操作期間的鍋爐100的NOx 排放率的系統(tǒng)的方法。在這種情況下，可得到(例如創(chuàng)建、維護(hù)、使成為可用等)計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)、如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20，并且可得到(例如創(chuàng)建、購買、使用、修改等)用于執(zhí)行本文所述過程 的一個或多個部件并且將其部署到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為此，部署可包括下列動作的一個或多個 (1)將程序代碼從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)安裝到計(jì)算裝置上；( 將一個或多個計(jì)算和/或I/O裝 置添加到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；以及C3)結(jié)合和/或修改計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便使其能夠執(zhí)行本文所述的 過程。參照圖2，示出用于預(yù)測非連續(xù)燃天然氣鍋爐的氧化氮(NOx)排放率的方法的一個 實(shí)施例。步驟Sl包括根據(jù)非連續(xù)燃天然氣鍋爐的操作期間的多個取樣NOx排放濃度、測量 的燃料流速和取樣氧(O2)濃度來計(jì)算NOx排放率與測量的燃料流速和取樣氧濃度的相關(guān) 性。在一個實(shí)施例中，步驟Sl可由PEMS 30的計(jì)算器40來執(zhí)行，參見圖1。步驟S2包括根 據(jù)與測量的燃料流速和取樣化濃度的相關(guān)性來計(jì)算預(yù)測的NOx排放率。在一個實(shí)施例中， 步驟S2可由PEMS 30的預(yù)測器50來執(zhí)行，參見圖1。在圖2的步驟Sl的一個實(shí)施例中，計(jì)算相關(guān)性的步驟包括步驟S1A，即在操作期間 在多個測量的燃料流速定期地對來自非連續(xù)燃天然氣鍋爐的煙道氣體進(jìn)行取樣，以便得到 多個對應(yīng)取樣O2濃度和取樣NOx濃度。在一個實(shí)施例中，步驟SlA可由鍋爐100的燃料流 速計(jì)34、NOx分析器120和氧分析器130來執(zhí)行，參見圖1。在步驟SlA的一個實(shí)施例中，對煙道氣體進(jìn)行取樣的步驟可對具有鍋爐100的特 性的兩個鍋爐進(jìn)行，參見圖1，以便計(jì)算NOx排放率與鍋爐工作負(fù)荷(由測量的燃料流速表 示)和煙道氣體氧濃度的相關(guān)性。下文并且除非另加說明否則，對鍋爐100的提法將表示 兩個鍋爐，即鍋爐1和鍋爐2。在一個實(shí)施例中，鍋爐工作負(fù)荷表示為美國40聯(lián)邦法規(guī)法典 (C. F. R.) § 60. 49b (c) (1)所述的“分級燃燒的程度”，以及鍋爐100排氣O2濃度表示為“過 量空氣水平”。在一個實(shí)施例中，天然氣燃料燃燒速率和鍋爐100排氣氧濃度可在相關(guān)性測試期 間大約每5分鐘被監(jiān)測和記錄。美國環(huán)境保護(hù)局(U. S. E. P. A.)參考方法(RM) 19的表19. 2 中概述的天然氣的標(biāo)準(zhǔn)燃料F因子(8710dsCf/MMBtu)可用于將NOx濃度規(guī)格化到熱量輸入 (lb/MMBtu)。上述數(shù)據(jù)可由NOx分析器120、燃料流速計(jì)34和氧分析器130來獲取，參見圖 1。在另一個實(shí)施例中，可監(jiān)測蒸汽流速、蒸汽壓力和溫度以及煙道氣體控制設(shè)定(flue gas regulation setting)0可在60英寸ID鍋爐排氣煙囪中的位于TOR煙道總管下游大約27英尺(5. 4直徑) 和鍋爐100煙囪排氣口(stach exhaust)上游大約6英尺(1. 2直徑)處的測試端口對煙 道氣體進(jìn)行取樣?？梢杂性谙嗤矫嬷蟹珠_90°的4個測試端口。根據(jù)U. S. E. P. A. RM 7E 要求，NOx分層檢查(NOx Stratification check)可在測試開始之前進(jìn)行。取樣的NOx濃度 可根據(jù)這個檢查的結(jié)果來確定。可選擇6個鍋爐工作負(fù)荷點(diǎn)，并且與6個鍋爐工作負(fù)荷點(diǎn)對應(yīng)的取樣可進(jìn)行三重。在各負(fù)荷點(diǎn)，可采樣3個&濃度(每個鍋爐總共M個測試運(yùn)行)。6個設(shè)置負(fù)荷點(diǎn)的對應(yīng) 天然氣燃料流速可根據(jù)天然氣熱焓(heat content)來選擇。在一個實(shí)施例中，天然氣熱焓 可以是1020BTU/ft3。所測試的6個鍋爐負(fù)荷點(diǎn)可以是額定鍋爐熱量輸入的百分比。取樣NOx排放濃度分析可使用40C. F. R. § 60、附錄A中所述的U. S. E. P. A. RM來進(jìn) 行。RM 3A 確定干分子量的氣體分析以及方法7E 確定來自固定源的氧化氮排放(儀器分 析器過程)用于該分析。在一個實(shí)施例中，上述方法可進(jìn)行三重。測試時長可大約為21分 鐘。鍋爐100排氣氧濃度可按照U. S. E. P. A. RM 3A (儀器方法)來確定。連續(xù)氣體樣 本可通過燒結(jié)過濾器、加熱探頭和加熱聚四氟乙烯(Teflon )樣本線在單個點(diǎn)從排放源 抽取，并且氣體調(diào)節(jié)器(gas conditioner)可用于從氣流中去除水分?？膳c樣本接觸的所 有材料可由不銹鋼、玻璃或Teflon 來構(gòu)成。在一個實(shí)施例中，來自氧分析器134的數(shù)據(jù)可 由收集器40來獲得，并且每2秒記錄在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20的存儲部件M上，參見圖1。在另 一個實(shí)施例中，來自氧分析器134的數(shù)據(jù)可由收集器40連續(xù)獲得，并且記錄在計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 20的存儲部件M上，參見圖1。在一個實(shí)施例中，可作為對于各測試運(yùn)行的5分鐘平均數(shù) 來報告排放數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施例中，可按照U. S. E. P. A. RM 7E來分析取樣NOx排放濃度。用于RM 3A 的相同樣本集合、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和連續(xù)監(jiān)測排放系統(tǒng)(CEMS)可用于RM 7E取樣。氧濃度數(shù)據(jù)、NOx濃度數(shù)據(jù)和燃料流速數(shù)據(jù)可包含在機(jī)器可讀介質(zhì)上。例如，該介 質(zhì)可以是CD、微型閃卡、其它閃速存儲器、將要經(jīng)由因特網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)分組或者其它適當(dāng)?shù)?組網(wǎng)部件。另外，機(jī)器可讀介質(zhì)可包括一個或多個便攜存儲制造產(chǎn)品；計(jì)算裝置的一個或 多個存儲器/存儲部件；紙張；等等。表1和表2列示多個取樣氧濃度、取樣NOx濃度以及 在方法步驟Sl的方法步驟SlA的一個實(shí)施例中分別對于鍋爐1和2取樣的測量的燃料流 速數(shù)據(jù)(參見圖2)。表1 鍋爐1的煙道氣體分析概述
權(quán)利要求
1.一種用于預(yù)測非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的氧化氮(NOx)排放率的方法，所述方法 包括使用計(jì)算裝置根據(jù)所述非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的操作期間的多個取樣NOx排放 濃度、測量的燃料流速和取樣(O2)濃度來計(jì)算所述NOx排放率與測量的燃料流速和取樣氧 (O2)濃度的相關(guān)性(Si)；使用所述計(jì)算裝置根據(jù)與所述測量的燃料流速和所述取樣A濃度(S》的相關(guān)性來計(jì) 算預(yù)測的NOx排放率(S2)；以及提供預(yù)測的NOx排放率以供用戶(36)使用。
2.如權(quán)利要求1所述的用于預(yù)測NOx排放率的方法，其中，所述計(jì)算相關(guān)性的步驟包括在操作期間在多個測量的燃料流速處取樣來自所述非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的煙 道氣體，以便得到多個對應(yīng)的取樣O2濃度和取樣NOx濃度(SlA)；以及使用該計(jì)算機(jī)化裝置根據(jù)所述多個測量的燃料流速和所述多個對應(yīng)的取樣O2濃度和 取樣NOx濃度來計(jì)算NOx排放率的相關(guān)性(SlB)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于預(yù)測NOx排放率的方法，其中，所述計(jì)算預(yù)測的NOx排放率 的步驟包括獲得操作期間的所述非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的燃料流速和對應(yīng)的O2濃度(S2A)； 使用所述計(jì)算機(jī)化裝置將所得的燃料流速和對應(yīng)的所得O2濃度相關(guān)于所述相關(guān)性，以 便達(dá)到所測量的燃料流速和所述取樣O2濃度(S2B)；以及根據(jù)與所述測量的燃料流速和對應(yīng)的取樣O2濃度的相關(guān)性來計(jì)算所述預(yù)測的NOx排放 率(S2C)。
4.一種用于氧化氮(NOx)排放率的預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)，包括 至少一個裝置，包括計(jì)算器(40)，用于根據(jù)非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的操作期間的多個取樣NOx排放濃 度、測量的燃料流速和取樣A濃度來計(jì)算所述NOx排放率與測量的燃料流速和取樣氧(O2) 濃度的相關(guān)性；以及計(jì)算器(40)，用于根據(jù)所述測量的燃料流速和所述取樣O2濃度的相關(guān)性來計(jì)算預(yù)測的NOx排放率。
5.如權(quán)利要求4所述的NOx排放率的預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述預(yù)測器(50)包括相關(guān) 器( )，用于將所得燃料流速和對應(yīng)的所得A濃度相關(guān)于所述相關(guān)性，以便達(dá)到所述測量 的燃料流速和對應(yīng)的取樣A濃度。
6.如權(quán)利要求4所述的NOx排放率的預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述監(jiān)測系統(tǒng)通過下列步驟 來維護(hù)在操作期間校準(zhǔn)非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100) (S30)；校準(zhǔn)所述預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)(S35)； 在校準(zhǔn)期間記錄與所述燃天然氣鍋爐(100)或所述預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)的任一個有關(guān)的數(shù)據(jù) (S40)；以及報告與所述燃天然氣鍋爐(100)或所述預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)的任一個有關(guān)的產(chǎn)生于 校準(zhǔn)的所述數(shù)據(jù)(S45)。
7.如權(quán)利要求6所述的NOx排放率的預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)從由NOx排放濃度、 燃料流速、煙道氣體氧濃度、所述預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)的停機(jī)時間、審核結(jié)果、所述預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng) 的檢定報告、所述預(yù)測監(jiān)測系統(tǒng)的天然氣檢定、校準(zhǔn)結(jié)果和半年度報告所組成的組中選取。
8.一種包括在至少一個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中包含的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代 碼在被運(yùn)行時使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)00)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的氧化氮(NOx) 排放率的方法，所述方法包括使用計(jì)算裝置根據(jù)所述非連續(xù)燃天然氣鍋爐的操作期間的多個取樣NOx排放濃度、測 量的燃料流速和取樣(O2)濃度來計(jì)算所述NOx排放率與測量的燃料流速和取樣氧(O2)濃 度的相關(guān)性；使用所述計(jì)算裝置根據(jù)與所述測量的燃料流速和所述取樣A濃度的相關(guān)性來計(jì)算預(yù) 測的NOx排放率；以及提供所述預(yù)測的NOx排放率以供用戶(36)使用。
9.如權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算相關(guān)性的步驟包括在操作期間在多個測量的燃料流速處取樣來自所述非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的煙 道氣體(SlA)，以便得到多個對應(yīng)的取樣A濃度和取樣NOx濃度；以及使用所述計(jì)算機(jī)化裝置根據(jù)所述多個測量的燃料流速以及所述多個對應(yīng)的取樣A濃 度和取樣NOx濃度來計(jì)算所述NOx排放率的相關(guān)性。
10.如權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算預(yù)測的NOx排放率的步驟包括 獲得操作期間的所述非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的燃料流速和對應(yīng)的O2濃度(S2A)； 使用所述計(jì)算機(jī)化裝置將所獲得的燃料流速和對應(yīng)所獲得的O2濃度相關(guān)于所述相關(guān)性，以便達(dá)到所述測量的燃料流速和所述取樣O2濃度；以及根據(jù)與所述測量的燃料流速和所述對應(yīng)的取樣O2濃度的相關(guān)性來計(jì)算預(yù)測的NOx排放率。
全文摘要
提供一種預(yù)測非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的氧化氮(NOx)排放率的方法。該方法包括使用計(jì)算裝置根據(jù)非連續(xù)燃天然氣鍋爐(100)的操作期間的多個取樣NOx排放濃度、測量的燃料流速和取樣(O2)濃度來計(jì)算NOx排放率與測量的燃料流速和取樣氧(O2)濃度的相關(guān)性(S1)；使用計(jì)算裝置根據(jù)與測量的燃料流速和取樣O2濃度的相關(guān)性來計(jì)算預(yù)測的NOx排放率(S2)；以及提供預(yù)測的NOx排放率供用戶(36)使用。
文檔編號G06F19/00GK102054124SQ20101054514
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者B·S·內(nèi)爾, C·D·赫德利 申請人:通用電氣公司