專利名稱：一種大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰優(yōu)化節(jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰優(yōu)化節(jié)能方法，可用于600-1000MW超臨界塔式鍋爐上，屬于大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電廠，燃煤鍋爐在運(yùn)行時都容易結(jié)灰，從而影響鍋爐的出力，一般都采用吹灰器進(jìn)行吹灰，大型鍋爐節(jié)能具有重要意義，如900MW超臨界鍋爐滿出力時每一秒鐘就要消耗近100公斤動力煤，因此在運(yùn)行中能保持鍋爐受熱面清潔，使得燃煤產(chǎn)生的熱量能夠盡量多和有序地傳遞給工質(zhì)而且使鍋爐運(yùn)行參數(shù)在最佳值范圍內(nèi)，應(yīng)是節(jié)能有效的手段。另一方面受熱面的清潔也有利于防止金屬過熱和延長鍋爐使用壽命。而如何準(zhǔn)確計算鍋爐各段受熱面?zhèn)鳠崽匦裕诰€監(jiān)測，及時吹灰，控制鍋爐受熱面的清潔程度，以達(dá)到最大限度節(jié)省燃料的效果，一直是電力行業(yè)研究人員研究的課題。
關(guān)于吹灰器優(yōu)化運(yùn)行方面的研究工作，國外主要由westinghouse，B&W等一些公司開發(fā)商業(yè)的電站吹灰優(yōu)化運(yùn)行軟件系統(tǒng)，國外已應(yīng)用于500-700MW機(jī)組的在線監(jiān)測吹灰優(yōu)化系統(tǒng)有美國的Sootblower Advisor專家系統(tǒng)、PowercleanTM吹灰優(yōu)化系統(tǒng)、Lnterlli CLEAN軟件，德國的SR4等，Sootblower Advisor使用鍋爐和汽輪機(jī)循環(huán)中的關(guān)鍵參數(shù)測量值來確定鍋爐不同部位的清潔因子，幫組運(yùn)行人員確定吹灰策略，Lnterlli CLEAN軟件在運(yùn)行和吹灰特性數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上進(jìn)行受熱面清潔度計算，確定何時何處需要吹灰，可在線計算超臨界鍋爐效率和熱耗，綜合判斷吹灰與NOX排放、蒸汽溫度、管子壽命、吹灰介質(zhì)耗量和維護(hù)費用等，SR4系統(tǒng)對鍋爐中不同區(qū)域的受熱面進(jìn)行傳熱效率計算，通過計算以指導(dǎo)吹灰器進(jìn)行區(qū)域性的不定期吹灰，這些軟件引進(jìn)費用亦相當(dāng)可觀，而且使用上有一定的局限性。
在國內(nèi)還缺乏真正實現(xiàn)超臨界鍋爐受熱面清潔在線檢測的準(zhǔn)確手段，目前在線監(jiān)測是基于鍋爐熱平衡計算基礎(chǔ)上建立的，燃煤鍋爐在線參數(shù)計算需要定時輸入燃煤分析數(shù)據(jù)，由于缺少再熱蒸汽流量實測數(shù)據(jù)，因此再熱蒸汽流量是按主蒸汽流量的給定比例計算，不能準(zhǔn)確計算各段受熱面?zhèn)鳠崽匦裕虼隋仩t通常每班實施定期吹灰，而無視受熱面的清潔程度，從而難以達(dá)到優(yōu)化吹灰的效果。
一個完善的吹灰優(yōu)化系統(tǒng)是個復(fù)雜的工程系統(tǒng)，應(yīng)該包括積灰監(jiān)測、電站熱效率計算、鍋爐計算模型、在線灰沉積預(yù)測模型、成分分析和優(yōu)化、自動控制操作幾部分，而目前國內(nèi)外投用的吹灰優(yōu)化系統(tǒng)大都只含有其中的幾個模塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實時監(jiān)測、計算和分析鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，指導(dǎo)吹灰操作、提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰優(yōu)化節(jié)能方法。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰優(yōu)化節(jié)能方法，其步驟為第一步.利用電廠DAS系統(tǒng)采集鍋爐動態(tài)數(shù)據(jù)；a)電廠提供系統(tǒng)計算所需動態(tài)在線數(shù)據(jù)的采集；b)計算所需要的靜態(tài)數(shù)據(jù)由人為輸入；C)用java語言編寫鍋爐吹灰優(yōu)化專家系統(tǒng)，訪問pi數(shù)據(jù)庫需要利用pi提供的odbc連接程序；D)用vc編寫TTURTHERM軟件，利用pi提供的sdk包訪問pi數(shù)據(jù)庫；第二步.根據(jù)入爐煤的元素靜態(tài)數(shù)據(jù)、各臺磨煤機(jī)的煤量和煤種計算入爐煤的摻混比和混合后燃煤的元素分析數(shù)據(jù)和低位熱值，計算公式為
RA=GAΣG;RB=GBΣG;RC=GCΣG···;RN=GNΣG]]>RA+RB+RC......RN＝1混合煤的元素和低位熱值C混煤＝CA×RA+CB×RB.......+CN×RN.........(1)H混煤＝HA×RA+HB×RB.....+HN×RN.........(2)O混煤＝OA×RA+OB×RB......+ON×RN..........(3)N混煤＝NA×RA+NB×RB.....+NN×RN.........(4)S混煤＝SA×RA+SB×RB........+SN×RN..........(5)W混煤＝WA×RA+WB×RB.......+WN×RN.........(6)A混煤＝AA×RA+AB×RB........+AN×RN.........(7)QDW混煤＝QDWA煤×RA+QDWB煤×RB.......+QDWN煤×RN.........(8)CA..N，HA..N，OA..N，NA..N，SA..N，WA..N，AA..N，QA..N.DW——進(jìn)煤的元素分析應(yīng)用基和低位熱值，式中G1，G2，Gn--各臺磨煤機(jī)的煤量Cn，Hn，On，Nn，Sn，Wn，An，Ln.LHV——進(jìn)煤的元素分析和低位熱值，n＝1，2，3，……磨煤機(jī)序號第三步.進(jìn)入TTURTHRM軟件，根據(jù)電廠CEMS采集的動態(tài)數(shù)據(jù)CO2，O2，CO，修正入爐煤質(zhì)數(shù)據(jù)；1.修正步驟為a)利用已知的元素數(shù)據(jù)和動態(tài)采集的CO數(shù)據(jù)，計算排煙中的二氧化碳CO2MAX=31.3×C+11.5×S1.504×C+3.55×H2+0.56×S+0.13×N2-0.45×O2%]]>CO2MAX=100×(CO2+CO)100-4.78×O2+1.89×CO%---(9)]]>
b)對于可燃基的煤而言，可以寫為CHaSbOcNdc)據(jù)此可得煤在空氣中的燃燒方程CHaSbOcNd+fH2O+β(1+E)O2+3.76N2+ωH2O=]]>(1-x-α)CO2+xC+αCO+[a/2+f+β(1+E)+ω]H2O+bSO2+(βE+x+α/2)O2+[3.76β(1+E)+d/2]N2---(10)]]>式中β是理論空氣量，它等于β＝1+a/4+b-c/2f，E，ω，x，a-分別是燃料中水分，過剩空氣系數(shù)，空氣中水分，未燃盡碳和CO的摩爾數(shù)；利用美國田納西理工大學(xué)“能源系統(tǒng)研究中心”開發(fā)的軟件TTURTHERM完成元素和熱值的修正計算，其中熱值計算按照經(jīng)驗公式，QGWr=80Cr+300Hr+15Sr-Or-(Ag-10)---(11)]]>式中QGWr，Cr，Hr，Sr，Or，Ag分別為煤的高位熱值，可燃基碳，氫，氧，氮，硫和應(yīng)用基灰；高位熱值換算為低位熱值可按照下式QDWr=QGWr-54Hr]]>而各種元素可燃基與應(yīng)用基的關(guān)系，見下式 式中Wg應(yīng)用基水分；2.修正的判斷如修正率大于5％？則不作修正，否則將取修正后煤值數(shù)據(jù)，在顯示圖形中輸出TTURTHRM計算結(jié)果；第四步.利用末級高加進(jìn)、排汽和進(jìn)、出水參數(shù)和給水流量計算再熱汽流量，
高加抽汽量D＝D給水×(I2-I1)/(I3-I4)(12)式中I3，I4-末級高加進(jìn)出口水焓I2-末級高加進(jìn)口蒸汽焓I1-末級高加疏水(圖中B點)，即為次級高加抽汽點(圖中A點)的壓力扣去沿程和次級加熱器本身阻力后的壓力下的飽和水焓再熱蒸汽流量D再熱汽＝D主蒸汽-D (13)程序?qū)⒈容^計算所得的再熱汽流量與制造廠給定再熱汽和主蒸汽比例范圍，若超出給定的范圍則取給定比例值0.85-0.91，否則取計算值；其特征在于，第五步.將所取的鍋爐汽水側(cè)和煙氣及進(jìn)風(fēng)、熱風(fēng)和排煙溫度作為動態(tài)輸入數(shù)據(jù)，用FORTRAN語言編制HTAS程序進(jìn)行傳熱計算，不斷改變各級受熱面的清潔度系數(shù)，使計算收斂到燃煤量與實測值的偏差控制在3％以內(nèi)；1.進(jìn)行鍋爐熱平衡計算 鍋爐爐膛傳熱計算中，ψ＝xζ (15)取ζ為0.35～0.65；取熱有效系數(shù)取1；2.進(jìn)行空氣預(yù)熱器熱平衡計算熱平衡公式Q介質(zhì)吸熱＝Q煙氣放熱..........................(16)
Q介質(zhì)吸熱＝D介質(zhì)×(I進(jìn)-I出)…………(17) 3.雙向逼近計算法順向熱平衡→爐膛→SH1→SH3→RH2→SH2→RH1→ECO逆向排煙→APH→ECO→RH1→SH2→RH2→SH3→SH1此處SH1，2，3，RH1.2，ECO，APH分別為第一，二，三級過熱器，第一，基本傳熱公式為Q＝K×H×Δt……………(19)K=α11+(ξ+1α2)---(20)]]> 式中I進(jìn)，I出介質(zhì)進(jìn)、出口熱焓 D介質(zhì)，D煙氣介質(zhì)和煙氣流量 煙氣進(jìn)、出口比熱容乘以溫度K 傳熱系數(shù) H 受熱面積 Δt 溫壓α1煙氣或介質(zhì)向受熱面?zhèn)鳠岬膿Q熱系數(shù)α2管壁向介質(zhì)傳熱的換熱系數(shù)ξ受熱面污染系數(shù) λ導(dǎo)熱系數(shù) ∑C修正系數(shù)d，de管徑和當(dāng)量直徑 流速y動粘度系數(shù)Pr普朗特數(shù)4.利用清潔度系數(shù)CF修正各段受熱面進(jìn)出口煙溫，使得排煙溫度不變，輸、出計算結(jié)果
CF＝0.9-1.0；為不清潔CF＝1.0-1.1為較清潔；CF＝1.1-1.2為清潔。
本發(fā)明利用現(xiàn)代大型鍋爐本身安裝的物流參數(shù)和流量的測量儀表，借助于數(shù)據(jù)采集技術(shù)，通過電廠的DAS系統(tǒng)動態(tài)收集的數(shù)據(jù)；憑借獨立自主開發(fā)的計算軟件”HTAS”，在線瞬時計算鍋爐各段受熱面的清潔度和機(jī)組熱耗，能結(jié)合鍋爐煤種變化，有效和適時地進(jìn)行吹灰，以求在線控制鍋爐的受熱面清潔程度，合理進(jìn)行吹灰優(yōu)化，達(dá)到鍋爐安全運(yùn)行，具有節(jié)能和延長鍋爐壽命的效果，可提高鍋爐效率0.5％或以上。
本發(fā)明的HTAS軟件計算基于鍋爐校核熱力計算即前蘇聯(lián)1973年標(biāo)準(zhǔn)，用FORTRAN語言編寫，HTAS程序特點(1)對前蘇聯(lián)1973年的傳統(tǒng)的鍋爐機(jī)組熱力計算標(biāo)準(zhǔn)方法作局部修改鍋爐爐膛傳熱計算中， 針對神木煤和大型鍋爐爐膛熱負(fù)荷特點，采用鍋爐實際運(yùn)行數(shù)據(jù)修正燃燒器相對高度系數(shù)M和平均熱有效系數(shù)ψPj。
其中，水冷壁的熱有效系數(shù)ψ是水冷壁受熱面實際吸收熱量與火焰輻射總熱量的比值，其值等于水冷壁角系數(shù)x與污染系數(shù)ζ的乘積，后者是考慮受熱面受到污染或敷有絕熱覆蓋物所造成的熱阻，是火焰輻射到水冷壁上的熱量被水冷壁受熱面獲得的份額ψ＝xζ (15)標(biāo)準(zhǔn)方法中，確定污染系數(shù)時是根據(jù)水冷壁型式和燃料種類規(guī)定的數(shù)值(見下表)。
水冷壁的污染系數(shù)ζ

由上表可知就煙煤而言，ζ應(yīng)在0.35～0.65之間，是-個在較大范圍內(nèi)變化的變數(shù)，其取值應(yīng)根據(jù)鍋爐爐膛和燃煤特性而定。鑒于900MW鍋爐燃用的是神木煤，上海地區(qū)可比的機(jī)組有石洞口和吳涇發(fā)電廠的600MW機(jī)組。按照類比原則考慮大型鍋爐爐膛尺寸，燃燒器結(jié)構(gòu)等對出口煙溫的影響，決定選上海石洞口第二發(fā)電廠的600MW超臨界鍋爐和吳涇發(fā)電廠的600MW亞臨界鍋爐為藍(lán)本，分別建立計算模型，采集了燒神木煤時鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行了大量鍋爐熱力特性的校核計算，計算歸納并反推得出的爐膛污染系數(shù)ζ應(yīng)為0.50左右(神府煤)。
2)爐膛出口屏式受熱面的計算按照上述標(biāo)準(zhǔn)方法，只有管束橫向節(jié)距S1/d＞4和縱向節(jié)距S2/d＜1.5的受熱面才能按照屏式受熱面計算，否則應(yīng)按對流受熱面計算。查900MW鍋爐的末級再熱器(RH2)的S1/d和S2/d分別等于7.5和1.57(見下表)。如果拘泥于方法的規(guī)定，則應(yīng)按對流受熱面計算。但是另據(jù)多年對300MW鍋爐或以上機(jī)組的熱力計算的經(jīng)驗，如果S1/S2＞2.67，則可以按屏式受熱面計算。由于本例中上述比值等于4.8，顯然應(yīng)該按照屏式受熱面計算才比較合理。

3)根據(jù)塔式布置的特點，煙氣離開爐膛時并未轉(zhuǎn)向，所以下游方向受熱面的熱有效系數(shù)取1。
4)再熱蒸汽流量不按常規(guī)依照制造廠給定的比例選取，而是利用汽機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的在線數(shù)據(jù)，建立熱平衡模型計算求出。
本發(fā)明的優(yōu)點
1.本發(fā)明解決了鍋爐熱力特性計算采用動態(tài)數(shù)據(jù)，對運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納和擬合，得出依據(jù)鍋爐實際運(yùn)行情況的系數(shù)取值，準(zhǔn)確計算了各段受熱面?zhèn)鳠崽匦?，并成功地?yīng)用于大型超臨界塔式鍋爐上，發(fā)揮在線監(jiān)測運(yùn)行參數(shù)和節(jié)能的功能；2.綜合考慮鍋爐運(yùn)行參數(shù)和實際效率，在線控制大型超臨界塔式鍋爐受熱面的清潔程度，以達(dá)到最大限度節(jié)省燃料的效果；3.本系統(tǒng)應(yīng)用鍋爐燃煤成份與熱值的在線修正計算專用軟件，一定程度上解決了燃煤成份瞬時變化造成的計算誤差問題；4.本例中通過汽機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)在線計算再熱蒸汽流量，更準(zhǔn)確，更切合實際；5.本發(fā)明與紅外煙氣溫度儀配合使用，可以測量與校驗爐膛出口溫度，有利于防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣。


圖1為一種大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰優(yōu)化節(jié)能方法程序流程圖；圖2為HTAS程序流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例如圖1所示，為一種大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰優(yōu)化節(jié)能方法程序流程圖，本發(fā)明在首例900MW超臨界鍋爐中應(yīng)用時，本系統(tǒng)中用到的數(shù)據(jù)均取自外高橋第二電廠的pi數(shù)據(jù)庫，采集方式如下第一步.利用電廠DAS系統(tǒng)采集鍋爐動態(tài)數(shù)據(jù)a)電廠提供系統(tǒng)計算所需動態(tài)在線數(shù)據(jù)的采集，根據(jù)所對應(yīng)kks號，提供pi系統(tǒng)的用戶名密碼ip連接參數(shù)下獲取主、再熱蒸汽流量及出口壓力、溫度及各段過熱器、再熱器和省煤器的受熱面進(jìn)出口介質(zhì)壓力、溫度，給水流量；冷空氣溫度，空氣預(yù)熱器進(jìn)口空氣溫度，二次熱風(fēng)溫度，排煙溫度；燃燒器擺動角度，各臺磨煤機(jī)的煤量和出口一次風(fēng)溫度，省煤器出口氧量，排煙中NOx、CO、SOx的含量，末級#7高壓加熱器進(jìn)汽溫度，壓力和進(jìn)水壓力和溫度，次級#5高加抽汽壓力和溫度；b)計算所需要的靜態(tài)數(shù)據(jù)由人為輸入，即入爐煤的元素分析和低位熱值，各臺磨煤機(jī)對應(yīng)的煤種，提供人機(jī)對話頁面；C)用java語言編寫鍋爐吹灰優(yōu)化專家系統(tǒng)，訪問pi數(shù)據(jù)庫需要利用pi提供的odbc連接程序，在服務(wù)器上安裝pi odbc后，在windows的控制面板-管理工具-數(shù)據(jù)源中添加一個新的odbc連接，然后java就可以通過標(biāo)準(zhǔn)的sql語言來訪問pi，根據(jù)kks號來獲取所需測點過去1分鐘的平均值；D)用vc編寫TTURTHERM軟件，利用pi提供的sdk包訪問pi數(shù)據(jù)庫，pi的連接參數(shù)直接寫在程序中，對測點的訪問是通過調(diào)用sdk中的函數(shù)來獲取所需測點的測量數(shù)據(jù)；第二步.根據(jù)入爐煤的元素靜態(tài)數(shù)據(jù)、各臺磨煤機(jī)的煤量和煤種計算入爐煤的摻混比和混合后燃煤的元素分析數(shù)據(jù)和低位熱值，計算公式為RA=GAΣG;RB=GBΣG;RC=GCΣG···;RN=GNΣG]]>RA+RB+RC......RN＝1混合煤的元素和低位熱值C混煤＝CA×RA+CB×RB.......+CN×RN.........(1)H混煤＝HA×RA+HB×RB.....+HN×RN.........(2)O混煤＝OA×RA+OB×RB......+ON×RN..........(3)N混煤＝NA×RA+NB×RB.....+NN×RN.........(4)S混煤＝SA×RA+SB×RB........+SN×RN..........(5)W混煤＝WA×RA+WB×RB.......+WN×RN.........(6)A混煤＝AA×RA+AB×RB........+AN×RN.........(7)QDW混煤＝QDWA煤×RA+QDWB煤×RB.......+QDWN煤×RN.........(8)CA..N，HA..N，OA..N，NA..N，SA..N，WA..N，AA..N，QA..N.DW——進(jìn)煤的元素分析應(yīng)用基和低位熱值，
式中G1，G2，Gn--各臺磨煤機(jī)的煤量Cn，Hn，On，Nn，Sn，Wn，An，Ln.LHV——進(jìn)煤的元素分析和低位熱值，n＝1，2，3，……磨煤機(jī)序號計算示例

注1，D磨進(jìn)大同煤2，A，D磨進(jìn)大同煤，其余磨進(jìn)神府煤第三步.進(jìn)入TTURTHRM軟件，根據(jù)電廠CEMS采集的動態(tài)數(shù)據(jù)CO2，O2，CO，修正入爐煤質(zhì)數(shù)據(jù)；
1.修正步驟為a)利用已知的元素數(shù)據(jù)和動態(tài)采集的CO數(shù)據(jù)，計算排煙中的二氧化碳CO2MAX=31.3×C+11.5×S1.504×C+3.55×H2+0.56×S+0.13×N2-0.45×O2%]]>CO2MAX=100×(CO2+CO)100-4.78×O2+1.89×CO%---(9)]]>b)對于可燃基的煤而言，可以寫為CHaSbOcNdc)據(jù)此可得煤在空氣中的燃燒方程CHaSbOcNd+fH2O+β(1+E)O2+3.76N2+ωH2O=]]>(1-x-α)CO2+xC+αCO+[a/2+f+β(1+E)+ω]H2O+bSO2+(βE+x+α/2)O2+[3.76β(1+E)+d/2]N2---(10)]]>式中β是理論空氣量，它等于β＝1+a/4+b-c/2f，E，ω，x，a-分別是燃料中水分，過?？諝庀禂?shù)，空氣中水分，未燃盡碳和CO的摩爾數(shù)；利用美國田納西理工大學(xué)“能源系統(tǒng)研究中心”開發(fā)的軟件TTURTHERM完成元素和熱值的修正計算，其中熱值計算按照經(jīng)驗公式，QGWr=80Cr+300Hr+15Sr-Or-(Ag-10)---(11)]]>式中QGWr，Cr，Hr，Sr，Or，Ag分別為煤的高位熱值，可燃基碳，氫，氧，氮，硫和應(yīng)用基灰；高位熱值換算為低位熱值可按照下式QDWr=QGWr-54Hr]]>而各種元素可燃基與應(yīng)用基的關(guān)系，見下式

式中Wg應(yīng)用基水分；2.修正的判斷如修正率大于5％？則不作修正，否則將取修正后煤值數(shù)據(jù)，在顯示圖形中輸出TTURTHRM計算結(jié)果；計算結(jié)果；

第四步.利用末級高加進(jìn)、排汽和進(jìn)、出水參數(shù)和給水流量計算再熱汽流量，高加抽汽量D＝D給水×(I2-I1)/(I3-I4) (12)式中I3，I4-末級高加進(jìn)出口水焓I2-末級高加進(jìn)口蒸汽焓I1-末級高加疏水(圖中B點)，即為次級高加抽汽點(圖中A點)的壓力扣去沿程和次級加熱器本身阻力后的壓力下的飽和水焓再熱蒸汽流量D再熱汽＝D主蒸汽-D (13)程序?qū)⒈容^計算所得的再熱汽流量與制造廠給定再熱汽和主蒸汽比例范圍，若超出給定的范圍則取給定比例值0.85-0.91，否則取計算值；
第五步.將所取的鍋爐汽水側(cè)和煙氣及進(jìn)風(fēng)、熱風(fēng)和排煙溫度作為動態(tài)輸入數(shù)據(jù)，用FORTRAN語言編制HTAS程序進(jìn)行傳熱計算，如圖2所示，不斷改變各級受熱面的清潔度系數(shù)，使計算收斂到燃煤量與實測值的偏差控制在3％以內(nèi)；1.進(jìn)行鍋爐熱平衡計算

鍋爐爐膛傳熱計算中，ψ＝xζ(15)取ζ為0.35～0.45；取熱有效系數(shù)取1；2.進(jìn)行空氣預(yù)熱器熱平衡計算熱平衡公式Q介質(zhì)吸熱＝Q煙氣放熱..........................(16)Q介質(zhì)吸熱＝D介質(zhì)×(I進(jìn)-I出)............(17)

(2)直接采用電廠的DAS系統(tǒng)收集的實時動態(tài)數(shù)據(jù)；實際采用的以運(yùn)行數(shù)據(jù)有HTAS計算采集的動態(tài)數(shù)據(jù)輸入對照表(以#5爐為例)




說明(1)以上#5爐取自2006年7月7日1530分的采集與計算結(jié)果。
(2)進(jìn)表示受熱面進(jìn)口，出表示受熱面出口。
(3)主MPa，主℃，主t/hr表示主蒸汽壓力，溫度，流量(4)再進(jìn)MPa/再進(jìn)MPa，再進(jìn)℃/再出℃，再t/hr表示再熱蒸汽壓力(進(jìn)/出)，溫度(進(jìn)/出)，流量3.雙向逼近計算法順向熱平衡→爐膛→SH1→SH3→RH2→SH2→RH1→ECO逆向排煙→APH→ECO→RH1→SH2→RH2→SH3→SH1此處SH1，2，3，RH1.2，ECO，APH分別為第一，二，三級過熱器，第一，基本傳熱公式為Q＝K×H×Δt....................(19)K=α11+(ξ+1α2)---(20)]]>


式中I進(jìn)，I出介質(zhì)進(jìn)、出口熱焓 D介質(zhì)，D煙氣介質(zhì)和煙氣流量

煙氣進(jìn)、出口比熱容乘以溫度
K 傳熱系數(shù) H 受熱面積 Δt 溫壓α1煙氣或介質(zhì)向受熱面?zhèn)鳠岬膿Q熱系數(shù)α2管壁向介質(zhì)傳熱的換熱系數(shù)ξ 受熱面污染系數(shù) λ導(dǎo)熱系數(shù) ∑C修正系數(shù)d，de管徑和當(dāng)量直徑 流速 v動粘度系數(shù)Pr普朗特數(shù)4.利用清潔度系數(shù)CF修正各段受熱面進(jìn)出口煙溫，使得排煙溫度不變，輸出計算結(jié)果計算結(jié)果示例(1)一吹灰前903.82MW 24.30主MPa 539.15主℃ 2533.5主t/hr 2224.65再t/hr5.51再進(jìn)MPa5.33再出MPa 313.03再進(jìn)℃ 552.5再出℃ 94.23％ 效率 7906.36kJ/MW 熱耗420.05 SH1進(jìn)℃ 441.26 SH1出℃ 1281.47煙氣進(jìn)℃ 1213.65煙氣出℃.92CF473.51 SH3進(jìn)℃ 539.15 SH3出℃ 1213.65煙氣進(jìn)℃ 1016.73煙氣出℃.96CF436.89 RH2進(jìn)℃ 552.52 RH2出℃ 1016.73煙氣進(jìn)℃ 842.43煙氣出℃ .95CF438.27 SH2進(jìn)℃ 494.42 SH2出℃ 842.43煙氣進(jìn)℃ 674.56煙氣出℃ 1.06CF313.03 RH1進(jìn)℃ 436.89 RH2出℃ 674.56煙氣進(jìn)℃ 469.77煙氣進(jìn)℃ 1.00CF270.19 ECO進(jìn)℃ 304.05 ECO進(jìn)℃ 469.77煙氣進(jìn)℃ 356.51煙氣進(jìn)℃ 1.08CF吹灰前清潔度判斷第一，三級過熱器和第二級再熱器受熱面清潔度較差，可以吹灰，第二級過熱器和，第一級再熱器和省煤器受熱面清潔度正常。
(2)吹灰后900.5224.01 538.17 2599.242145.785.405.26 310.13546.42 94.16效率 7592.12kJ/MW熱耗424.89448.741269.751203.301.10CF476.87538.171203.301018.901.12CF443.64546.421018.90874.55 1.03CF440.14495.36874.55 706.62 1.06CF310.13443.64706.62 500.05 .97CF268.13310.49500.05 358.08 1.07CF目前暫CF＝0.9-1.0；為不清潔CF＝1.0-1.1為較清潔；CF＝1.1-1.2為清潔。
(2)吹灰后一部分上游方向受熱面的灰會帶到下游方向的受熱面上也會改變其瞬間清潔度。
權(quán)利要求
1.一種大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰優(yōu)化節(jié)能方法，其步驟為第一步.利用電廠DAS系統(tǒng)采集鍋爐動態(tài)數(shù)據(jù)；a)電廠提供系統(tǒng)計算所需動態(tài)在線數(shù)據(jù)的采集；b)計算所需要的靜態(tài)數(shù)據(jù)由人為輸入；C)用java語言編寫鍋爐吹灰優(yōu)化專家系統(tǒng)，訪問pi數(shù)據(jù)庫需要利用pi提供的odbc連接程序；D)用vc編寫TTURTHERM軟件，利用pi提供的sdk包訪問pi數(shù)據(jù)庫；第二步.根據(jù)入爐煤的元素靜態(tài)數(shù)據(jù)、各臺磨煤機(jī)的煤量和煤種計算入爐煤的摻混比和混合后燃煤的元素分析數(shù)據(jù)和低位熱值，計算公式為RA=GAΣG;RB=GBΣG;RC=GCΣG···;RN=GNΣG]]>RA+RB+RC......RN＝1混合煤的元素和低位熱值C混煤＝CA×RA+CB×RB......+CN×RN.........(1)H混煤＝HA×RA+HB×RB......+HN×RN.........(2)O混煤＝OA×RA+OB×RB......+ON×RN.........(3)N混煤＝NA×RA+NB×RB......+NN×RN.........(4)S混煤＝SA×RA+SB×RB......+SN×RN.........(5)W混煤＝WA×RA+WB×RB......+WN×RN.........(6)A混煤＝AA×RA+AB×RB......+AN×RN.........(7)QDW混煤＝QDWA煤×RA+QDWB煤×RB......+QDWN煤×RN.........(8)CA..N，HA..N，QA..N，NA..N，SA..N，WA..N，AA..N，QA..N.DW——進(jìn)煤的元素分析應(yīng)用基和低位熱值，式中G1，G2，Gn--各臺磨煤機(jī)的煤量Cn，Hn，On，Nn，Sn，Wn，An，Ln.LHV——進(jìn)煤的元素分析和低位熱值，n＝1，2，3，......磨煤機(jī)序號第三步.進(jìn)入TTURTHRM軟件，根據(jù)電廠CEMS采集的動態(tài)數(shù)據(jù)CO2，O2，CO，修正入爐煤質(zhì)數(shù)據(jù)；1.修正步驟為a)利用已知的元素數(shù)據(jù)和動態(tài)采集的CO數(shù)據(jù)，計算排煙中的二氧化碳CO2MAX=31.3×C+11.5×S1.504×C+3.55×H2+0.56×S+0.13×N2-0.45×O2%]]>CO2MAX=100×(CO2+CO)100-4.78×O2+1.89×CO%---(9)]]>b)對于可燃基的煤而言，可以寫為CHaSbOcNdc)據(jù)此可得煤在空氣中的燃燒方程CHaSbOcNd+fH2O+β(1+E)O2+3.76N2+ωH2O=]]>(1-x-α)CO2+xC+αCO+[a/2+f+β(1+E)+ω]H2O+bSO2+(βE+x+α/2)O2+[3.76β(1+E)+d/2]N2---(10)]]>式中β是理論空氣量，它等于β＝1+a/4+b-c/2f，E，ω，x，α-分別是燃料中水分，過?？諝庀禂?shù)，空氣中水分，未燃盡碳和CO的摩爾數(shù)；利用美國田納西理工大學(xué)“能源系統(tǒng)研究中心”開發(fā)的軟件TTURTHERM完成元素和熱值的修正計算，其中熱值計算按照經(jīng)驗公式，QGWr=80Cr+300Hr+15Sr-Or-(Ag-10)---(11)]]>式中QGWr，Cr，Hr，Sr，Or，Ag分別為煤的高位熱值，可燃基碳，氫，氧，氮，硫和應(yīng)用基灰；高位熱值換算為低位熱值可按照下式QDWr=QGWr-54Hr]]>而各種元素可燃基與應(yīng)用基的關(guān)系，見下式 式中Wg應(yīng)用基水分；
2.修正的判斷如修正率大于5％？則不作修正，否則將取修正后煤值數(shù)據(jù)，在顯示圖形中輸出TTURTHRM計算結(jié)果；第四步.利用末級高加進(jìn)、排汽和進(jìn)、出水參數(shù)和給水流量計算再熱汽流量，高加抽汽量D＝D給水×(I2-I1)/(I3-I4) (12)式中I3，I4-末級高加進(jìn)出口水焓I2-末級高加進(jìn)口蒸汽焓I1-末級高加疏水(圖中B點)，即為次級高加抽汽點(圖中A點)的壓力扣去沿程和次級加熱器本身阻力后的壓力下的飽和水焓再熱蒸汽流量D再熱汽＝D主蒸汽-D(13)程序?qū)⒈容^計算所得的再熱汽流量與制造廠給定再熱汽和主蒸汽比例范圍，若超出給定的范圍則取給定比例值0.85-0.91，否則取計算值；其特征在于，第五步.將所取的鍋爐汽水側(cè)和煙氣及進(jìn)風(fēng)、熱風(fēng)和排煙溫度作為動態(tài)輸入數(shù)據(jù)，用FORTRAN語言編制HTAS程序進(jìn)行傳熱計算，不斷改變各級受熱面的清潔度系數(shù)，使計算收斂到燃煤量與實測值的偏差控制在3％以內(nèi)；1.進(jìn)行鍋爐熱平衡計算 鍋爐爐膛傳熱計算中，Ψ＝xζ (15)取ζ為0.35～0.65；取熱有效系數(shù)取1；
2.進(jìn)行空氣預(yù)熱器熱平衡計算熱平衡公式Q介質(zhì)吸熱＝Q煙氣放熱..........................(16)Q介質(zhì)吸熱＝D介質(zhì)×(I進(jìn)-I出)............(17)
3.雙向逼近計算法順向熱平衡→爐膛→SH1→SH3→RH2→SH2→RH1→ECO逆向排煙→APH→ECO→RH1→SH2→RH2→SH3→SH1此處SH1，2，3，RH1，2，ECO，APH分別為第一，二，三級過熱器，第一，基本傳熱公式為Q＝K×H×Δt.....................(19)K=α11+(ξ+1α2)---(20)]]> 式中I進(jìn)，I出介質(zhì)進(jìn)、出口熱焓D介質(zhì)，D煙氣介質(zhì)和煙氣流量 煙氣進(jìn)、出口比熱容乘以溫度K 傳熱系數(shù) H 受熱面積 Δt 溫壓α1煙氣或介質(zhì)向受熱面?zhèn)鳠岬膿Q熱系數(shù)α2管壁向介質(zhì)傳熱的換熱系數(shù)ξ 受熱面污染系數(shù) λ 導(dǎo)熱系數(shù) ∑C 修正系數(shù)d，de管徑和當(dāng)量直徑 流速 ν 動粘度系數(shù)Pr普朗特數(shù)
4.利用清潔度系數(shù)CF修正各段受熱面進(jìn)出口煙溫，使得排煙溫度不變，輸出計算結(jié)果CF＝0.9-1.0；為不清潔CF＝1.0-1.1為較清潔；CF＝1.1-1.2為清潔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型燃煤鍋爐在線檢測、吹灰優(yōu)化的節(jié)能方法，其特點在于，以創(chuàng)新開發(fā)的HTAS程序為主，結(jié)合引進(jìn)的TTURTHERM程序和紅外煙氣高溫儀，構(gòu)成能準(zhǔn)確有效監(jiān)測和計算大型鍋爐受熱面清潔程度，從而實現(xiàn)優(yōu)化吹灰和節(jié)能的綜合系統(tǒng)。
文檔編號F22B37/00GK101034009SQ200710039258
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者李道林, 陳國雄, 陳明強(qiáng) 申請人:上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院