电站煤粉锅炉能效在线诊断模型的研究杨赫

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1、燃烧学编号:114119中国工程热物理学会学术会议论文电站煤粉锅炉能效在线诊断模型的研究杨赫，李素芬，东明(大连理工大学能源与动力学院，大连，116024)(Tel:13624913701,Email:Yhl986180@163.com)摘要木文在电站煤粉锅炉能效计算屮，采用解析建模的方法，引入燃烧速率模熨等相关物理、化学方程，实现灰渣及E灰含碳量在线化求解，建立锅炉能效的在线计算模型。引入小偏差分析理论，处理能效与各变量间菲线性特性问题，优化求解运行应达值，在线计算锅炉能效偏差，定量分析各变量对锅炉整体能

2、效的影响，实现锅炉能效在线诊断。通过案例验证，相关热力参数计算谋差、分布耗差Z和与集总耗差Z间的误差均很小，模型计算准确。关键词电诂煤粉锅炉；能效在线诊断：影响因素定量分析0前言目前，煤粉炉是我国火电机组屮的主要锅炉设备，进一步加强电站煤粉锅炉的运行监管与节能改造是我国建设资源节约型社会的迫切的需要。随着节能减排向纵深发展，节能必然要从粗放型向精细化转变，山传统的离线管理向在线监控方式转变，深度节能、信息化节能已成为节能减排的发展趙势。信息化技术的不断发展为节能减排事业提供了全新的工具，也捉出了更高的要求。

3、电力行业实时监测与控制手段已经逐步成熟，锅炉飞灰含碳量、风粉流量、煤粉粒度分布等直接反映和影响锅炉能效的关键参数的在线测试技术已经接近完善并逐步被广泛应川M2]⑶⑷。但受到部分仍不能通过在线测试获得的关键参数以及能效彩响因素间复杂特性关系的制约，基于实时测试数据的在线能效计算与分析手段以及在此基础上的粘:细化能效诊断技术还有待开发。基于能效在线诊断的考虑，本文在电站煤粉锅炉能效计算中，引入燃烧反应速率计算模型等相关物理、化学函数关系，实现不可在线测试变量的在线化，建立锅炉能效在线计算模型。在此基础上，本文利

4、用小偏差分析理论，实现能效影响因素间复杂非线性特性的线性化，优化求解运行应达值，在线诊断锅炉能效偏差，定量分析各变量对锅炉整体能效的影响、确定节能潜力分布，进行了锅炉能效在线诊断模型的研究。1电站煤粉锅炉能效在线计算模型1.1电站煤粉锅炉反平衡效率计算模型由电站锅炉反平衡计算模型⑸⑹⑺，推导得到锅炉效率计算公式,如式⑴所示。b

5、+b2(O2・0.5CO)・b£TX126.36CO(b5%q认⑴21-(O2-0.5CO)4_[""21-(O2-0.5CO)?J%D6其中，总为灰渣及飞灰中的平均含碳量与燃煤灰量

6、的比；Q「为煤的低位发热值；02为锅炉排烟含氧量；CO为排烟一氧化碳含量；tpy为排烟温度；匚为环境温度；q5c为锅炉额定蒸发量下的锅炉散热损失；bl、b2、b3、b4>b5>b6、bv是推导过程中的简化系数；q6为灰渣物理热损失。在锅炉稳定运行的条件下，炉体、煤、灰特性以及其他数值固定的参数可作为常数处理，式(1)可写成02、CO、C>tpy四个变量函数的形式，如式(2)所示。其中，怙、02对以在线测试获得；电站燃煤锅炉能效计算中气体不完全燃烧热损失对以忽略，即CO可以视为零⑸，如式(3)所示；芒是锅炉反

7、平衡计算所需关键数据，一般要通过复杂的飞灰与灰渣测试得到，无法通过在线测试获得，是实吋能效在线计算的主要障碍。“評O2，C0,Ct丄⑵C0=()(3)1.2灰渣及飞灰平均含碳量与燃煤灰量比的在线化处理综合考虑煤粉锅炉特点，考虑飞灰可燃物含量、煤粉反应动力学参数对锅炉效率的影响问⑴-对煤粉及其炉膛燃烧过程做岀如下简化与假设问：1)煤粉细度的分布服从RosinRammler模型；2)挥发分在煤颗粒进入炉膛的瞬间释放并燃尽，燃尽前固定碳不参为燃烧,挥发分耗氧量等于一次风的含氧量；3)煤颗粒以炉膛平均温度几等温燃烧

8、，逐渐消耗烟气中的氧量；4)燃烧过程屮煤颗粒密度保持不变，即等密度燃烧；5)煤颗粒随气流运动，在炉膛中的停留时间等于气流在炉膛中的时间。在上述假设的基础上，在锅炉能效计算中引入燃烧速率计算模型及其他相关函数关系，通过解析建模，建立C^nJ-在线测试变量tpy、O2Z间的关系，利用tpy、O2解析求解从而实现E的在线化处理。1.2.1过量空气系数利用排烟富氧量的平衡关系⑹阿°】，在过量空气系数的计算中引入左与CO,得到带有反平衡测试参数修正的过量空气系数方程，如式(4)、(5)所示。排烟过量空气系数：1V；[

9、02-0.5CO]-0.01866AarC~V；[21-(O2-0.5CO)]-燃烧过量空气系数：[(论1)©+*]/(1+KAV；1.2.2煤颗粒燃烧反应速率根据假设条件，选用等密度燃烧反应速率计算模型(12][，3将煤粉颗粒按其粒径大小进行分组，其中笫j组的煤粉颗粒占总煤粉郡的比例为阳，第j组煤粉颗粒的质暈匕随时间的变化可表示为式(6)的形式。duj[uj/(WjCar,g)『Sj(fg(U,%)⑹dl[i