煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法技术

本发明专利技术公开了一种煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法，主要为了精确求解煤粉与高炉煤气混烧锅炉的空气预热器漏风率而设计。本发明专利技术煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法，包括获取计算漏风率所需的基础数据；获取标准状态下的高炉煤气密度；将所述高炉煤气成分数据转化为以收到基质量含量百分率表示的成分数据；获取混合燃料特性数据；通过计算分别获取单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量、空气预热器进口和出口处分别对应的实际干烟气量、空气预热器进口和出口处分别对应的过量空气系数以及煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率。本发明专利技术能够精确分析测算煤粉与高炉煤气混烧锅炉的空气预热器的漏风率。

【技术实现步骤摘要】
煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法
本专利技术涉及热能工程的锅炉领域，尤其涉及一种煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法。
技术介绍
钢铁企业在冶炼过程中产生了大量的副产煤气，包括高炉煤气、焦炉煤气及转炉煤气，其中高炉煤气的产量最大，每冶炼1t生铁可相应产生3500-4000m3高炉煤气。高炉煤气中的不可燃成分(包括N2和CO2)含量高达80％左右，造成了高炉煤气的低热值、不易燃烧等缺点，导致目前许多钢铁厂对高炉煤气的利用都不够充分。如何利用好钢铁生产工艺中副产的高炉煤气资源，是相关技术人员普遍关心的问题。近年来，煤粉与高炉煤气混烧锅炉在一些钢铁厂取得成功应用并得到逐步推广。通过高炉煤气与煤粉混烧的方式，有效地解决了高炉煤气单独燃烧较为困难的缺陷。而从钢铁厂的角度来看，采用混烧锅炉能较好地利用高炉煤气，降低高炉煤气的放散率，且有助于实现煤气管网的平衡。此外，锅炉混烧煤气后，SO2、NOx和粉尘颗粒物的排放量与传统的煤粉锅炉相比均有较大幅度的降低。因此，煤粉与高炉煤气混烧锅炉在钢铁行业具有广阔的应用前景，尤其是在当前资源日益紧张和环保要求越来越高的形势下，更能凸显其经济效益和社会效益。空气预热器漏风属于锅炉运行过程中出现的常见问题，也是影响锅炉运行经济性的主要因素之一。空气预热器的漏风率测试是锅炉机组大小修前后必须进行的项目，许多电厂还会在运行过程中定期组织进行空气预热器漏风率的自测。目前，工程上主要依据GB10184-88《电站锅炉性能试验规程》对空气预热器的漏风率进行测算，国标GB10184-88在附录K中提供了空气预热器漏风率的测算方法，因其简便易行，故得到广泛的应用。即通过同时测定空气预热器进口烟气中三原子气体RO2的体积含量百分率RO′2和空气预热器出口烟气中三原子气体RO2的体积含量百分率RO″2，然后按公式计算得到空气预热器的漏风率。该方法只需要测试两个参数即可求得漏风率，简便易行，故得到广泛的应用。然而，该方法是针对常规的燃煤锅炉推导出来的经验方法，适用于常规燃煤锅炉，对于煤粉与高炉煤气混烧锅炉却不适用(这主要是因为高炉煤气的燃料成分与煤有很大区别，导致煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的求解过程与常规燃煤锅炉有很大不同，较常规锅炉要复杂很多)，如果仍然套用国标GB10184-88中的方法必然会导致结果大大偏离真实值，从而失去有效性。因此，构建一个适用于煤粉与高炉煤气混烧锅炉的空气预热器漏风率的测算方法，以精确分析煤粉与高炉煤气混烧锅炉的空气预热器的漏风率，为煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器的性能考核、设备维护和改造提供依据，具有重要的实用意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种能够精确分析出煤粉与高炉煤气混烧锅炉的空气预热器漏风率的煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法。为达到上述目的，本专利技术煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法，所述的测算方法包括：分别获取燃煤成分数据、高炉煤气成分数据、灰渣取样分析数据、烟气成分测量数据以及大气参数测量数据；其中所述灰渣取样分析数据包括飞灰含碳量和炉渣含碳量；所述烟气成分测量数据包括空气预热器进口处的干烟气成分数据和空气预热器出口处的干烟气成分数据；所述大气参数测量数据包括当地大气压力、大气相对湿度和环境温度；根据所述高炉煤气成分数据获得标准状态下的高炉煤气密度；根据所述高炉煤气密度将所述高炉煤气成分数据转化为以收到基质量含量百分率表示的成分数据；根据所述烟气成分测量数据，采用迭代法获得混合燃料特性数据；根据第一计算公式计算单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量，所述第一计算公式为：其中，为所述单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量；为混合燃料收到基实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率；Sar、Har、Oar分别为混合燃料收到基硫元素质量含量百分率、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率；根据第二计算公式计算空气预热器进口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量，所述第二计算公式为：其中，V′gy为空气预热器进口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量；φ′(CO)、φ′(O2)分别为空气预热器进口处的干烟气成分数据中CO、O2的容积含量百分率实测值；Nar为混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；根据第三计算公式计算空气预热器出口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量，所述第三计算公式为：其中，V″gy为空气预热器出口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量；φ″(CO)和φ″(O2)分别为所述空气预热器出口处的干烟气成分数据中CO和O2的容积含量百分率实测值；根据第四计算公式计算空气预热器进口处对应的过量空气系数，所述第四计算公式为：其中，α′为所述空气预热器进口处对应的过量空气系数；φ′(O2)、φ′(CO)、φ′(N2)分别为所述空气预热器进口处的干烟气成分数据中O2、CO、N2的容积含量百分率实测值；根据第五计算公式计算空气预热器出口处对应的过量空气系数，所述第五计算公式为：其中，α″为所述空气预热器出口处对应的过量空气系数；φ″(O2)、φ″(CO)、φ″(N2)分别为所述空气预热器出口处的干烟气成分数据中O2、CO、N2的容积含量百分率实测值；根据第六计算公式计算空气绝对湿度，所述第六计算公式为：其中，dk为所述空气绝对湿度；pa为所述当地大气压力；φ为所述大气相对湿度；ps为所述环境温度下的水蒸气饱和压力；根据第七计算公式计算煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率：其中，AL为所述空气预热器漏风率；Aar为混合燃料收到基灰分质量含量百分率。本专利技术的有益效果：本专利技术用于煤粉与高炉煤气混烧锅炉的空气预热器漏风率的测算，能够精确分析出煤粉与高炉煤气混烧锅炉的空气预热器的漏风率，为煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器的性能考核、设备维护和改造提供依据，具有重要的实用意义。附图说明图1是本专利技术煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法中步骤2.3的流程示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步的描述。本专利技术煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法的具体步骤如下：1、通过仪表测量和取样分析得到煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器计算所需的基础数据，所述基础数据具体包括：燃煤成分数据分别在给煤机和取粉管上进行原煤取样和煤粉取样，然后进行化验分析和计算处理得到燃煤成分数据，所述燃煤成分数据包括燃煤收到基工业分析数据和元素分析数据；其中所述燃煤收到基工业分析数据包括燃煤收到基灰分质量含量百分率，所述元素分析数据包括燃煤收到基碳元素质量含量百分率、燃煤收到基氢元素质量含量百分率、燃煤收到基氧元素质量含量百分率、燃煤收到基氮元素质量含量百分率、燃煤收到基硫元素质量含量百分率。高炉煤气成分数据在炉前高炉煤气总管上进行煤气取样，然后进行化验分析得到高炉煤气成分数据，所述高炉煤气成分数据包括高炉煤气中CO、CO2、N2、H2、H2S、H2O、碳氢化合物CmHn的容积含量百分率φ(CO)、φ(CO2)、φ(N2)、φ(H2)、φ(H2S)、φ(H2O)、φ(CmHn)。灰渣取样分析数据在空气预热器出口烟道内进行飞灰取样，在除渣机出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法，其特征在于，所述的测算方法包括：分别获取燃煤成分数据、高炉煤气成分数据、灰渣取样分析数据、烟气成分测量数据以及大气参数测量数据；其中所述灰渣取样分析数据包括飞灰含碳量和炉渣含碳量；所述烟气成分测量数据包括空气预热器进口处的干烟气成分数据和空气预热器出口处的干烟气成分数据；所述大气参数测量数据包括当地大气压力、大气相对湿度和环境温度；根据所述高炉煤气成分数据获得标准状态下的高炉煤气密度；根据所述高炉煤气密度将所述高炉煤气成分数据转化为以收到基质量含量百分率表示的成分数据；根据所述烟气成分测量数据，采用迭代法获得混合燃料特性数据；根据第一计算公式计算单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量，所述第一计算公式为：Vgk0=0.0889(Carr+0.375Sar)+0.265Har-0.333Oar]]>其中，为所述单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量；为混合燃料收到基实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率；Sar、Har、Oar分别为混合燃料收到基硫元素质量含量百分率、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率；根据第二计算公式计算空气预热器进口处对应的实际干烟气量，所述第二计算公式为：Vgy′=1.866Carr+0.7Sar+4.385Har-0.553Oar+0.167Nar21-φ′(O2)+0.395φ′(CO)]]>其中，V′gy为空气预热器进口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量；φ′(CO)、φ′(O2)分别为所述空气预热器进口处的干烟气成分数据中CO、O2的容积含量百分率实测值；Nar为混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；根据第三计算公式计算空气预热器出口处对应的实际干烟气量，所述第三计算公式为：Vgy′′=1.866Carr+0.7Sar+4.385Har-0.553Oar+0.167Nar21-φ′′(O2)+0.395φ′′(CO)]]>其中，V″gy为空气预热器出口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量；φ″(CO)和分别为所述空气预热器出口处的干烟气成分数据中CO和O2的容积含量百分率实测值；根据第四计算公式计算空气预热器进口处对应的过量空气系数，所述第四计算公式为：α′=2121-79φ′(O2)-0.5φ′(CO)φ′(N2)-0.8NarVgy′]]>其中，α′为所述空气预热器进口处对应的过量空气系数；φ′(O2)、φ′(CO)、φ′(N2)分别为所述空气预热器进口处的干烟气成分数据中O2、CO、N2的容积含量百分率实测值；根据第五计算公式计算空气预热器出口处对应的过量空气系数，所述第五计算公式为：α′′=2121-79φ′′(O2)-0.5φ′′(CO)φ′′(N2)-0.8NarVgy′′]]>其中，α″为所述空气预热器出口处对应的过量空气系数；φ″(O2)、φ″(CO)、φ″(N2)分别为所述空气预热器出口处的干烟气成分数据中O2、CO、N2的容积含量百分率实测值；根据第六计算公式计算空气绝对湿度，所述第六计算公式为：dk=0.622φps100pa-φps]]>其中，dk为所述空气绝对湿度；pa为所述当地大气压力；φ为所述大气相对湿度；ps为所述环境温度下的水蒸气饱和压力；根据第七计算公式计算煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率：AL=1.293(1+dk)(α′′-α′)Vgk01-0.01Aar+1.293(1+dk)α′Vgk0×100]]>其中，AL为所述空气预热器漏风率；Aar为混合燃料收到基灰分质量含量百分率。...

【技术特征摘要】
1.一种煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法，其特征在于，所述的测算方法包括：分别获取燃煤成分数据、高炉煤气成分数据、灰渣取样分析数据、烟气成分测量数据以及大气参数测量数据；其中所述灰渣取样分析数据包括飞灰含碳量和炉渣含碳量；所述烟气成分测量数据包括空气预热器进口处的干烟气成分数据和空气预热器出口处的干烟气成分数据；所述大气参数测量数据包括当地大气压力、大气相对湿度和环境温度；根据所述高炉煤气成分数据获得标准状态下的高炉煤气密度；根据所述高炉煤气密度将所述高炉煤气成分数据转化为以收到基质量含量百分率表示的成分数据；根据所述烟气成分测量数据，采用迭代法获得混合燃料特性数据；根据第一计算公式计算单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量，所述第一计算公式为：其中，为所述单位质量混合燃料燃烧需要的理论干空气量；为混合燃料收到基实际燃烧掉的碳元素质量含量百分率；Sar、Har、Oar分别为混合燃料收到基硫元素质量含量百分率、混合燃料收到基氢元素质量含量百分率、混合燃料收到基氧元素质量含量百分率；根据第二计算公式计算空气预热器进口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量，所述第二计算公式为：其中，V′gy为空气预热器进口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量；φ′(CO)、φ′(O2)分别为所述空气预热器进口处的干烟气成分数据中CO、O2的容积含量百分率实测值；Nar为混合燃料收到基氮元素质量含量百分率；根据第三计算公式计算空气预热器出口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量，所述第三计算公式为：其中，V″gy为空气预热器出口处对应的单位质量混合燃料燃烧产生的实际干烟气量；φ″(CO)和φ″(O2)分别为所述空气预热器出口处的干烟气成分数据中CO和O2的容积含量百分率实测值；根据第四计算公式计算空气预热器进口处对应的过量空气系数，所述第四计算公式为：其中，α′为所述空气预热器进口处对应的过量空气系数；φ′(O2)、φ′(CO)、φ′(N2)分别为所述空气预热器进口处的干烟气成分数据中O2、CO、N2的容积含量百分率实测值；根据第五计算公式计算空气预热器出口处对应的过量空气系数，所述第五计算公式为：其中，α″为所述空气预热器出口处对应的过量空气系数；φ″(O2)、φ″(CO)、φ″(N2)分别为所述空气预热器出口处的干烟气成分数据中O2、CO、N2的容积含量百分率实测值；根据第六计算公式计算空气绝对湿度，所述第六计算公式为：其中，dk为所述空气绝对湿度；pa为所述当地大气压力；φ为所述大气相对湿度；ps为所述环境温度下的水蒸气饱和压力；根据第七计算公式计算煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率：其中，AL为所述空气预热器漏风率；Aar为混合燃料收到基灰分质量含量百分率。2.根据权利要求1所述的煤粉与高炉煤气混烧锅炉空气预热器漏风率的测算方法，其特征在于，所述高炉煤气成分数据包括高炉煤气中CO、CO2、N2、H2、H2S、H2O、碳氢化合物CmHn的容积含量百分率；所述标准状态下的高炉煤气密度通过下列计算公式计算获得：ρgas＝0.0125φ(CO)+0.0009φ(H2)+∑(0.0054m+0.00045n)φ(CmHn)+0.0152φ(H2S)+0.0196φ(CO2)+0.0125φ(N2)+0.008φ(H2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：江文豪，姚群，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34