申请/专利权人：安徽省特种设备检测院;山东大学

申请日：2021-11-25

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN114091276B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.03.15#实质审查的生效;2022.02.25#公开

摘要：生活垃圾焚烧锅炉的锅炉热效率在线计算方法，涉及生活垃圾焚烧锅炉节能技术领域。解决了现有技术中无法实时准确获得带外置式蒸汽空气预热器的生活垃圾焚烧锅炉的锅炉热效率的问题。本发明方法利用采集的数据获取排烟热损失热量Q2、气体不完全燃烧热损失热量Q3、固体不完全燃烧热损失热量Q4、锅炉散热损失Q5、灰渣物理热损失热量Q6和输入热量Qin，再利用采集的数据Q2、Q3、Q4、Q5、Q6和Qin，求取锅炉热效率η′；锅炉热效率在线计算平台通过迭代算法对锅炉热效率η′进行修正，从而获得修正后的锅炉热效率η′，最终完成对锅炉热效率的在线计算。本发明主要用于对锅炉热效率进行在线计算。

主权项：1.生活垃圾焚烧锅炉的锅炉热效率在线计算方法，该计算方法是基于生活垃圾焚烧锅炉的锅炉热效率在线计算系统实现的，生活垃圾焚烧锅炉为带外置式蒸汽空气预热器的生活垃圾焚烧锅炉，所述计算系统包括DCS数据采集系统1、在线烟气测量及数据记录系统2、在线燃料灰渣成分分析系统3和锅炉热效率在线计算平台4；其特征在于，该计算方法包括如下步骤：S1、利用DCS数据采集系统1、在线烟气测量及数据记录系统2和在线燃料灰渣成分分析系统3对锅炉本体系统5进行数据采集，并将采集的数据送至锅炉热效率在线计算平台4；锅炉热效率在线计算平台4利用接收的数据，获得排烟热损失热量Q2、气体不完全燃烧热损失热量Q3、固体不完全燃烧热损失热量Q4、锅炉散热损失Q5、灰渣物理热损失热量Q6和输入热量Qin；S2、锅炉热效率在线计算平台4对排烟热损失热量Q2、气体不完全燃烧热损失热量Q3、固体不完全燃烧热损失热量Q4、灰渣物理热损失热量Q6、锅炉散热损失Q5和输入热量Qin进行运算，求取锅炉热效率η′；其中， S3、锅炉热效率在线计算平台4通过迭代算法对锅炉热效率η′进行修正，从而获得修正后的锅炉热效率η′，最终完成对锅炉热效率的在线计算；步骤S1中，利用DCS数据采集系统1、在线烟气测量及数据记录系统2和在线燃料灰渣成分分析系统3对锅炉本体系统5进行数据采集，所采集的全部数据为：DCS数据采集系统1采集到的数据包括Dout、tzgs、pzgs、tzzq、pzzq、pbh、Dbh、tbh.out、pbh.out、tcq.in、pcq.in、Dcq、tcq.out、pcq.out、qa1、ta1、qa2和ta2；在线烟气测量及数据记录系统2采集到的数据包括tds、CO2、CCO2和CCO；在线燃料灰渣成分分析系统3采集到的数据包括Car、Har、Oar、Sar、Nar、Aar、Mar、Qnet.v.ar、Cas和Cs；其中，Dout为锅炉主给水质量流量，tzgs为锅炉主给水温度，pzgs为锅炉主给水压力，tzzq为锅炉主蒸汽温度，pzzq为锅炉主蒸汽压力，pbh为锅筒饱和蒸汽压力，Dbh为空预器饱和蒸汽侧工质出口质量流量，tbh.out为空预器饱和蒸汽侧工质出口温度，pbh.out为空预器饱和蒸汽侧工质出口压力，tcq.in为空预器抽汽侧工质进口温度，pcq.in为空预器抽汽侧工质进口压力，Dcq为空预器抽汽侧工质出口质量流量，tcq.out为空预器抽汽侧工质出口温度，pcq.out为空预器抽汽侧工质出口压力，qa1为一次风进口体积流量，ta1为一次风进口温度，qa2为二次风进口体积流量，ta2为二次风进口温度；tds为排烟温度，CO2为干基态排烟处O2浓度，CCO2为干基态排烟处CO2浓度，CCO为干基态排烟处CO浓度；Car为燃料收到基碳的含量，Har为燃料收到基氢的含量，Oar为燃料收到基氧的含量，Sar为燃料收到基硫的含量，Nar为燃料收到基氮的含量，Aar为燃料收到基灰分的含量，Mar为燃料收到基水分的含量，Qnet.v.ar为燃料收到基低位发热量，Cas为飞灰可燃物含量，Cs为炉渣可燃物含量；步骤S1中，锅炉热效率在线计算平台4利用接收的数据，获得排烟热损失热量Q2、气体不完全燃烧热损失热量Q3、固体不完全燃烧热损失热量Q4、锅炉散热损失Q5、灰渣物理热损失热量Q6和输入热量Qin的实现方式包括如下步骤：S11、获得输入热量Qin的实现方式为：令Qin＝Qnet.v.ar；S12、获得固体不完全燃烧热损失热量Q4的实现方式为： 其中，αs为炉渣含灰量占入炉燃料总灰量的质量分数；αas为飞灰含灰量占入炉燃料总灰量的质量分数；QC为碳的完全燃烧发热量；S13、获得气体不完全燃烧热损失热量Q3，具体包括如下步骤：S13-1、根据步骤S12获得的固体不完全燃烧热损失热量Q4和步骤S11获得输入热量Qin，获得修正系数Kq4；其中， S13-2、利用采集的干基态排烟处O2浓度CO2、干基态排烟处CO2浓度CCO2和干基态排烟处CO浓度CCO，获得排烟处过量空气系数αds；其中， S13-3、根据采集的燃料收到基碳的含量Car、燃料收到基硫的含量Sar、燃料收到基氢的含量Har和燃料收到基氧的含量Oar，获得理论空气量V0； 其中，为碳完全燃烧需要消耗的理论空气量； 为硫完全燃烧需要消耗的理论空气量； 为氢完全燃烧需要消耗的理论空气量； 为氧对应的理论空气量；S13-4、根据步骤S13-2获得的排烟处过量空气系数αds、步骤S13-3获得的理论空气量V0、以及采集的燃料收到基氮的含量Nar，获得排烟处干烟气体积Vd.fg； 其中，为碳完全燃烧生成的干烟气量； 为硫完全燃烧生成的干烟气量； 为氮完全燃烧生成的干烟气量；S13-5、根据步骤S13-1获得的修正系数Kq4、步骤S13-4获得的排烟处干烟气体积Vd.fg和采集的干基态排烟处CO浓度CCO，获得气体不完全燃烧热损失热量Q3； 其中，QCO为一氧化碳的完全燃烧发热量；S14、获得排烟热损失热量Q2的实现方式通过公式8实现，具体为：Q2＝Kq4×hds-hca公式8；公式8中，hds＝Vd.fg×c′d.fg+VH2O×c′H2O×tds公式9；hca＝αds×V0×c′ca×tca公式10；公式9中， 公式11中， 公式10中，c′ca＝1.37780212-6.46620591×10-4×tca+273.15+1.60493642×10-6×tca+273.152-1.11259405×10-9×tca+273.153；+2.52930872×10-13×tca+273.154公式18； 其中，hds为排烟处烟气焓；hca为进入系统边界的冷空气焓；VH2O为排烟处水蒸气体积；tca为进入系统边界的冷空气温度； 为氢完全燃烧生成的水蒸气量； 为纯水对应的水蒸气体积；ρair为空气密度；ha.ab为空气绝对湿度；c′N2为氮气从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；c′O2为氧气从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；c′CO2为二氧化碳从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；c′CO为一氧化碳从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；c′H2O为水从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；c′d.fg为排烟处干烟气从进入系统边界的冷空气温度到排烟温度的平均定压比热容；c′ca为进入系统边界的冷空气温度下的干空气瞬时真实定压比热容；S15、获得灰渣物理热损失热量Q6的实现方式通过公式20实现，具体为： 公式20中，c′s＝0.71+5.02×10-4×ts公式21；c′as＝0.71+5.02×10-4×tas公式22；其中，ts为燃烧室排出炉渣温度；c′s为炉渣的比热；c′as为飞灰的比热；tas为飞灰温度；S16、获得锅炉散热损失Q5的实现方式为： 其中，Dout.s为锅炉额定蒸发量；Q5.s为锅炉额定蒸发量下的散热损失设计值；步骤S3中，锅炉热效率在线计算平台4通过迭代算法对锅炉热效率η′进行修正，从而获得修正后的锅炉热效率η′，最终完成对锅炉热效率的在线计算的实现方式包括如下步骤：S31、获得锅炉总输出热量Qout，具体为：Qout＝Dout-Dbh×hzzq-hzgs+Dbh×hbh.in-hzgs-γ×ω公式24；其中，hzzq为锅炉主蒸汽焓，且hzzq是通过采集的锅炉主蒸汽压力pzzq和锅炉主蒸汽温度tzzq查水和水蒸气的热焓值表来获取；hzgs为锅炉主给水焓，且hzgs是通过采集的锅炉主给水压力pzgs和锅炉主给水温度tzgs查水和水蒸气的热焓值表来获取；hbh.in为空预器饱和蒸汽侧工质进口焓，且hbh.in是通过采集的锅筒饱和蒸汽压力pbh查水和水蒸气的热焓值表来获取；γ为饱和蒸汽的汽化潜热，且γ是通过采集的锅筒饱和蒸汽压力pbh查水和水蒸气的热焓值表来获取；ω为水火管锅炉的饱和蒸汽湿度；S32、根据锅炉总输出热量Qout、采集的燃料收到基低位发热量Qnet.v.ar和锅炉热效率η′，求取燃料消耗量B；其中， S33、获得外来热量的总热量Qex.0；S34、利用步骤S32获得的燃料消耗量B以及步骤S33获得的外来热量的总热量Qex.0，获得外来热量Qex，其中， S35、利用步骤S34获得的外来热量Qex、以及燃料收到基低位发热量Qnet.v.ar，对当前输入热量Qin进行更新，从而获得更新后的输入热量Qin，具体为：Qin＝Qnet.v.ar+Qex公式27；S36、判断更新前后相邻两次输入热量Qin之间差的绝对值是否小于0.01％，结果为是，执行步骤S38；结果为否，执行步骤S37；S37、将更新后的输入热量Qin代入到公式1中，从而对锅炉热效率η′进行更新，并将更新后的锅炉热效率η′代入到公式25中对燃料消耗量B进行更新，并利用更新后的燃料消耗量B对当前的输入热量Qin再次进行更新，获得更新后的输入热量Qin，执行步骤S36；S38、将更新后的输入热量Qin代入到公式1中，对锅炉热效率η′进行更新，完成对锅炉热效率η′的修正。

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