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    重庆时时彩最简单玩法: 燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统.pdf

    关 键 词:
    燃煤 锅炉 炉膛 出口 烟气 温度 在线 测量 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410056651.2

    申请日:

    2014.02.19

    公开号:

    CN103791515A

    公开日:

    2014.05.14

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):F23N 5/10变更事项:发明人变更前:王景成 史元浩 王斌 袁景淇 云涛 屠庆 徐青变更后:王景成 史元浩 丁承刚 王斌 袁景淇 云涛 屠庆 徐青|||实质审查的生效IPC(主分类):F23N 5/10申请日:20140219|||公开
    IPC分类号: F23N5/10; G01K7/04 主分类号: F23N5/10
    申请人: 上海交通大学; 上海工业自动化仪表研究院
    发明人: 王景成; 史元浩; 王斌; 袁景淇; 云涛; 屠庆; 徐青
    地址: 200240 上海市闵行区东川路800号
    优先权:
    专利代理机构: 上海旭诚知识产权代理有限公司 31220 代理人: 郑立
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410056651.2

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2016.05.04|||2015.07.22|||2014.06.11|||2014.05.14

    法律状态类型:

    授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统及其测量方法,包括如下步骤:a)建立烟气物性参数???;b)建立工质侧吸热??楹偷臀虑隹谘唐手的??;c)根据步骤a)和步骤b)得到炉膛出口烟气焓值,并计算得到炉膛出口烟气温度。本发明能够在线连续监测炉膛出口断面平均温度,且操作简单、额外硬件投入少,适用于多种锅炉炉型。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统,其特征在于,包括锅炉本体、烟温热电偶、集散控制系统、计算机、实时煤质化验仪和监控器;
    所述集散控制系统与锅炉本体相连,用于传输锅炉机组的运行参数信息;所述集散控制系统设有上传接口和下载接口,所述下载接口与所述计算机连接,用于传输所述锅炉机组的运行参数信息,所述上传接口与所述计算机连接,用于传输所述锅炉机组的灰污数据信息;
    所述烟温热电偶设于所述锅炉本体的尾部烟道的低温区出口,所述烟温热电偶与所述计算机连接,用于传输烟气的温度信息;
    所述实时煤质化验仪安装在磨煤机出口,所述实时煤质化验仪还与所述计算机连接,用于传输煤质信息;
    所述监控器与计算机连接,用于传输和显示炉膛出口烟气温度数据信息。

    2.  一种如权利要求1所述的燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统的测量方法,其特征在于,包括如下步骤:
    a)建立烟气物性参数???;
    b)建立工质侧吸热??楹偷臀虑隹谘唐手的??;
    c)根据步骤a)和步骤b)得到炉膛出口烟气焓值,并计算得到炉膛出口烟气温度。

    3.  如权利要求2所述的测量方法,其特征在于,步骤a)中,在磨煤机出口对入炉煤质进行化学元素分析,并输入到计算机的数据库中,建立烟气物性参数???,用于确定尾部烟气的物性参数。

    4.  如权利要求2所述的测量方法,其特征在于,步骤b)中,通过集散控制系统,获取锅炉工质侧的实时的运行参数,提取所述锅炉工质侧的蒸汽和水的测量参数,建立工质侧吸热???。

    5.  如权利要求2所述的测量方法,其特征在于,步骤b)中,建立工质侧吸热??榈募扑惴椒ㄎ航懦隹诮孛婧偷臀虑隹诮孛嬷涞难痰阑蝗绕靼囱唐鞒袒殖扇舾筛龌蝗饶??,通过集散控制系统提取各个换热??榈恼羝退牟饬坎问?,得到各个换热??榈墓ぶ什辔攘?,再求和得到工质侧吸热量,进而得到烟气侧吸热量。

    6.  如权利要求5所述的测量方法,其特征在于,所述蒸汽和水的测量参数包括温度和压力。

    7.  如权利要求2所述的测量方法,其特征在于,步骤b)中,通过安装在低温区出口的烟温热电偶获得实时的出口烟气温度,并将所得的出口烟气温度输入到计算机,与烟气物性参数库结合得到炉膛出口烟气焓值,建立低温区出口烟气焓值???。

    8.  如权利要求2所述的测量方法,其特征在于,步骤c)中,根据工质侧吸热??楹偷臀虑隹谘唐手的??,获取当前工质侧吸热量和低温区出口烟气焓值,通过能量守恒公式,将烟气侧吸热量和低温区出口烟气焓值求和得到炉膛出口烟气焓值,并通过计算机中的温度逆推??榈玫铰懦隹谘唐露?。

    9.  如权利要求2所述的测量方法,其特征在于,步骤c)中,所述温度逆推??榈募扑惴椒ㄎ扑闱蟮寐懦隹谘唐露龋菏紫燃俣懦隹谘唐露任猼’,得到一个炉膛出口烟气焓值为并与实际焓值hyl″比较,若其差值小于某一预定小值则认为假定的炉膛出口烟气温度t’即为所得;若大于或等于所述某一预定小值则根据差值再次调整炉膛出口烟气温度,重新计算,直至得到实际的炉膛出口烟温为止。

    说明书

    说明书燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统
    技术领域
    本发明涉及计算机监测技术领域,尤其涉及一种燃煤锅炉的炉膛出口烟气温度在线软测量系统。
    背景技术
    目前,燃煤火电机组随着容量的增加,其结构越来越复杂,所需检测和控制的参数也越来越多,给控制和优化带来了新的课题。燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统用于大型电站锅炉炉膛出口断面温度分布测量。出口断面是位于锅炉水平烟道的出口烟窗,切向燃烧方式、对冲燃烧方式、前墙燃烧方式和W火焰燃烧方式出口烟窗的位置各不相同。
    炉膛出口是锅炉辐射换热和对流换热的分界点,其出口烟气温度对高温段蒸汽参数有直接影响。由于炉膛出口烟气温度较高,且含有大量灰尘,工作环境恶劣,机组在该处一般不设置温度测点。而燃烧方式、炉膛几何尺寸、炉膛总的投入热量、炉膛吹灰器的数量和布置等因素将影响烟温,锅炉运行时过量空气量、炉膛玷污情况、燃烧器和磨煤机切投组合方式、煤质等因素也将影响烟温。如果受到上述某种因素的影响,炉膛出口烟温偏离设计值时,将会影响锅炉运行的安全性和经济性。在无法预知炉膛出口烟气温度变化的情况下,为防止调整不及时造成蒸汽和金属壁超温等问题,许多机组长期运行在较低蒸汽参数下,或使用大量减温水,使得机组经济性变差。相对汽水侧,烟气侧属于快变过程。若能提前预知炉膛出口烟气温度的变化,使自动控制系统或运行人员有足够的时间调整燃烧运行参数,则可使蒸汽温度运行在较高的安全工作区间。
    现有技术中,通常包含硬件测量和软测量两个不同发展方向。
    现有的炉膛出口烟温的物理测量装置包括光学测温计、声学高温计等。经对现有文献检索发现,专利文献“锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统”(公告号CN201532256U),公开了一种锅炉炉膛出口烟气温度在线监测系统,包括在锅炉烟窗附近布置靶标用于感温,在水平烟道安装近红外成像仪用于采集靶标辐射能量,并安装数据计算机来处理近红外成像仪采集的数据,进行断面温度分布曲线的绘制?!蹲远├馈飞系摹奥派ú馕孪低吃谀5绯?000MW超超临界锅炉商应用”介绍了声波测温系统的应用,是在锅炉烟窗附近的垂直断面的炉壁外左右两侧开孔安装声波发射及接收换能器,每对换能器组成线测温度对,以每秒一次的脉冲声波进行测量;若干对组成一个复杂的与温度实时相关的线温度网,根据温度 网得到温度面上的温度高度矩阵。此种方法的监测误差主要取决锅炉水平烟道附近的气流噪声和火焰噪声,而要克服众多干扰是非常困难的。这些硬件装置大都非常昂贵,需要增加测量设备、购买相关软硬件,并且安装和维护都非常困难。同时,这些装置的安装位置也很有讲究,因为对于炉膛出口的大空间来说,选取什么样的安装点也是件很困难的事情。
    软测量方面主要是通过“锅炉机组热力计算标准方法”逆推得到炉膛出口烟温或者通过数值模拟炉膛温度场来得到。经对现有文献检索发现,《动力工程》上的“炉膛出口温度计算方法的分析与比较”系统阐述了古尔维奇方法、杜波夫斯基修正方法、ASME方法等,并分析比较了这几种半经验半理论的计算方法的优缺点,以期为锅炉设计和运行中的正确计算提供一些依据?;锌萍即笱喝忌展抑氐闶笛槭抑芑炒禾岢鲆恢止凹尤嚷露瘸】墒踊叭忌占嗫丶际?。这些方法往往都是针对某一类型的锅炉,且大多依赖经验,不具有推广性和实时性。
    因此,本领域的技术人员致力于开发一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度的在线软测量系统,能够在线连续监测炉膛出口断面平均温度,能够适用于多种类型的锅炉,具有广泛的应用价值。
    发明内容
    有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统,能够在线连续监测炉膛出口断面平均温度,且操作简单、额外硬件投入少,适用于多种锅炉炉型。
    为实现上述目的,本发明提供了一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统,包括锅炉本体、烟温热电偶、集散控制系统、计算机、实时煤质化验仪和监控器;集散控制系统与锅炉本体相连并传输锅炉机组的运行参数信息;集散控制系统设有上传接口和下载接口,下载接口与计算机连接,用于传输锅炉机组的运行参数信息,上传接口与计算机连接,用于传输锅炉机组的灰污数据信息;烟温热电偶设于锅炉本体的尾部烟道的低温区出口,烟温热电偶与计算机连接,用于传输烟气的温度信息;实时煤质化验仪安装在磨煤机出口,实时煤质化验仪还与计算机连接,用于传输煤质信息;监控器与计算机连接,用于传输和显示炉膛出口烟气温度数据信息。
    本发明还提供了一种基于上述测量系统的测量方法,包括如下步骤:
    a)建立烟气物性参数???;
    b)建立工质侧吸热??楹偷臀虑隹谘唐手的??;
    c)根据步骤a)和步骤b)得到炉膛出口烟气焓值,并计算得到炉膛出口烟气温度。
    进一步地,步骤a)中,在磨煤机出口对入炉煤质进行化学元素分析,并输入 到计算机的数据库中,建立烟气物性参数???,用于确定尾部烟气的物性参数。
    进一步地,步骤b)中,通过集散控制系统,获取锅炉工质侧的实时的运行参数,提取锅炉工质侧的蒸汽和水的测量参数,建立工质侧吸热???。
    其中,蒸汽和水的测量参数包括温度和压力。
    进一步地,步骤b)中,建立工质侧吸热??榈募扑惴椒ㄎ航懦隹诮孛婧偷臀虑隹诮孛嬷涞难痰阑蝗绕靼囱唐鞒袒殖扇舾筛龌蝗饶??,通过集散控制系统提取各个换热??榈恼羝退牟饬坎问?,得到各个换热??榈墓ぶ什辔攘?,再求和得到工质侧吸热量,进而得到烟气侧吸热量。
    进一步地,步骤b)中,通过安装在低温区出口的烟温热电偶获得实时的出口烟气温度,并将所得的出口烟气温度输入到计算机,与烟气物性参数库结合得到炉膛出口烟气焓值,建立低温区出口烟气焓值???。
    进一步地,步骤c)中,根据工质侧吸热??楹偷臀虑隹谘唐手的??,获取当前工质侧吸热量和低温区出口烟气焓值,通过能量守恒公式,将烟气侧吸热量和低温区出口烟气焓值求和得到炉膛出口烟气焓值,并通过计算机中的温度逆推??榈玫铰懦隹谘唐露?。
    进一步地,步骤c)中,温度逆推??榈募扑惴椒ㄎ扑闱蟮寐懦隹谘唐露龋菏紫燃俣懦隹谘唐露任猼’,得到一个炉膛出口烟气焓值为并与实际焓值hyl″比较,若其差值小于某一预定小值则认为假定的炉膛出口烟气温度t’即为所得;若大于或等于某一预定小值则根据差值再次调整炉膛出口烟气温度,重新计算,直至得到实际的炉膛出口烟温为止。
    在本发明的较佳实施方式中,一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统的测量方法如下:首先,在磨煤机出口对入炉煤质进行化学元素分析,并输入到计算机的数据库中,建立烟气物性参数???,确定尾部烟气的相关物性参数。然后,通过燃煤锅炉集散控制系统的下载接口从集散控制系统下载锅炉的实时运行参数,并将从炉膛出口截面到低温区出口截面的烟道换热器按照工质加热流程分为不同的换热???,并提取相应换热??榈墓ぶ什嗾羝退牟饬坎问?,得到总的工质侧吸热量Qyq。同时,通过在低温区出口安装烟温热电偶,获得实时的出口烟气温度并输入到计算机与烟气物性参数??榻岷系玫降臀虑隹谘唐撵手礹2″。最后,通过能量守恒公式h1″=Qyq+h2″即可得到炉膛出口烟气焓值,并通过计算机中的温度逆推??榈玫铰懦隹谘唐露?,监控器与计算机相连并实时显示炉膛出口烟气温度数据信息。
    由此可见,本发明具有如下技术效果:
    1、本发明可以实时在线连续获得炉膛出口烟温值,计算机获得监测结果之后,将其显示在监控画面上,或将其通过微机接口将结果上传到DCS,为操作人员的具体操作或机组协调控制提供数据基础。
    2、与现有监测技术相比,本发明提出的炉膛出口烟温软测量系统基于实时数据驱动,具有数据容易获取,额外的硬件投入小并且对各种炉型有广泛适用性等优点。
    以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
    附图说明
    图1为本发明的一个实施例中的燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统框图。
    图2为一个实施例的燃煤锅炉烟气侧流程图。
    图3为图2的实施例的某天24小时工质侧吸热量的结果图。
    图4为图2的实施例的某天24小时低温区出口烟气焓值的结果图。
    图5为图2的实施例的某天24小时炉膛出口烟气温度的结果图。
    具体实施方式
    如图1所示,一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统,包括锅炉本体1、烟温热电偶2、集散控制系统3、上传接口4、下载接口5、计算机6、实时煤质化验仪7和监控器8。
    集散控制系统3与锅炉本体1相连并传输锅炉机组的运行参数信息。集散控制系统3设有上传接口4和下载接口5;上传接口4与计算机6连接,用于传输锅炉机组的灰污数据信息;下载接口5与计算机6连接,用于传输锅炉机组的运行参数信息;。
    烟温热电偶2设于锅炉本体1的尾部烟道的低温区出口,烟温热电偶2与计算机6连接,用于传输烟气的温度信息。实时煤质化验仪7安装在磨煤机出口,实时煤质化验仪7还与计算机6连接,用于传输煤质信息。监控器8与计算机6连接,用于传输和显示炉膛出口烟气温度数据信息。
    以下,以300MW亚临界、自然循环、中间再热、双拱单炉膛、“W”火焰燃烧方式、固态排渣、全钢架悬吊式燃煤汽包炉的锅炉为例,详细描述本实施例的燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量系统的测量方法。
    一种燃煤锅炉炉膛出口烟气温度在线软测量方法,包括如下步骤:
    步骤1:在磨煤机出口对入炉煤质进行化学元素分析,并输入到计算机的数据库中,建立烟气物性参数???,用于确定尾部烟气的物性参数。
    步骤2:通过集散控制系统,获取锅炉工质侧的实时的运行参数,提取所述锅炉工质侧的蒸汽和水的测量参数,建立工质侧吸热???。
    步骤3:通过安装在低温区出口的烟温热电偶获得实时的出口烟气温度,并将 所得的出口烟气温度输入到计算机,与烟气物性参数库结合得到炉膛出口烟气焓值,建立低温区出口烟气焓值???。
    步骤4:测量入炉煤质的成分,并将结果传送到计算机中,通过烟气物性模型得到烟气的成分组成,具体煤质测量实例如表1所示:
    表1
    序号项目单位测量值1收到基碳Car%63.522收到基氢Har%2.093收到基氧Oar%1.024收到基氮Nar%0.925收到基硫Sar%0.696收到基灰份Aar%23.767收到基水份Mar%8.08空气干燥基水份Mad%2.259干燥无灰基挥发份Vdaf%7.3510收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg23082
    步骤5:通过集散控制系统,获取锅炉工质侧的实时的运行参数的结果并确定采样周期,将炉膛出口截面和低温区出口截面之间的烟道换热器按烟气流程划分成五个换热???,如图2所示,分别为屏式过热器、高温过热器、高温再热器、水平再热器(低温再热器)、水平过热器(低温过热器)、省煤器,其中水平过热器包括附加的顶棚过热器。对工质侧测量参数处理如下:
    a)工质侧热量平衡:Qgz=Qs0+Qs1+Qs2+Qs3+Qs4
    b)烟气侧放热量:
    Qs0=D0(hssm″-hssm′)
    Qs1=D1(hsdg″-hsqb′)
    c)各换热器的换热量:Qs2=D2(hspg″-hspg′)
    Qs3=D3(hsgg″-hsgg′)
    Qs4=D4(hszr″-hszr′)
    式中Qgz、Qs0、Qs1、Qs2、Qs3、Qs4——分别为总工质、省煤器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器、高温再热器工质吸热量,kJ/s;D0、D1、D2、D3、D4——分别为省煤器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器、高温再热器流量,kg/s;hs″、hs′——分别为各受热面进、出口蒸汽焓,kJ/kg,且焓值不同下标对应不同的换热器;——为保热系数,这里可近似为1;Qyq——为烟气侧吸热量,kJ/kg。
    上述各个换热器工质焓值通过??榛墓ぶ什问馐凳鼻蟮?。工质参数库采用国际通用的水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式,采用向量模式,从各换热器实时采集的工质温度、压力等作为输入,输出为水和蒸汽的焓值,表示如下:
    Q=IF97Vector(T,P)
    式中Q工质的焓值,T和P分别为实时测量的工质的温度和压力。
    步骤6:通过锅炉尾部烟温热电偶在线获得锅炉的尾部烟气温度,将其传送到计算机进行处理,作为烟气焓值??榈氖淙?,得到出口烟气的焓值hysm″。
    步骤7:通过步骤5、6的结果,将出口烟气焓值与烟气放热量求和,即可得到炉膛出口烟气焓值hyl″,单位kJ/kg。
    步骤8:通过步骤7所得结果在输入到计算机中的烟温逆推??橹?,迭代计算求得炉膛出口烟温t。需要新假定的炉膛出口烟温来重复计算,直到计算得到的焓值与实际焓值hyl″的差值小于某一值:
    |hyl0-hylhyl|×100ϵ]]>
    在满足上式条件下所得到的炉膛出口烟气温度即为所求的最后结果。上述过程中涉及到得计算细节均按照相关热力计算标准方法来进行。
    步骤9:由步骤8获得的烟温软测量结果,通过锅炉的集散控制系统的上传接口,将结果上传到集散控制系统中进行协调控制,并通过网络线路传输到现场控制室的监控器中,以供运行人员对当前的操作提供有效的参考。
    图3~图5分别为利用本实施例的测量方法得到的某天24小时工质侧吸热量的结果图、低温区出口烟气焓值的结果图和炉膛出口烟气温度的结果图。
    以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的?;し段?。

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