一种循环流化床锅炉炉膛释放热量监测系统及方法
专利汇可以提供一种循环流化床锅炉炉膛释放热量监测系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了属于循环 流化床 燃烧技术领域的一种循环流化床 锅炉 炉膛 释放热量监测系统及方法，该系统包括：数据通讯及处理装置、工业分析仪、 煤 炭热量仪、给煤量检测装置、石灰石给粉检测装置及床温检测装置；数据通讯及处理装置对循环流化床锅炉炉膛内释放热量进行监测，包括通讯模 块 、 焦炭 燃烧模块、挥发分燃烧模块和石灰石 脱硫 模块，通过分别计算炉膛内焦炭燃烧释放热量、挥发分析出燃烧释放热量、石灰石脱硫过程释放热量，进而累加得到炉膛内总释放热量。循环流化床炉膛内部释放热量的监测，对锅炉安全和高效运行具有重要指导意义。，下面是一种循环流化床锅炉炉膛释放热量监测系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种循环流化床锅炉炉膛释放热量监测系统，其特征在于，该系统包括：数据通讯及处理装置、工业分析仪、煤炭热量仪、给煤量检测装置、石灰石给粉检测装置及床温检测装置；数据通讯及处理装置包括通讯模块、焦炭燃烧模块、挥发分燃烧模块、石灰石脱硫模块，通讯模块接收给煤量检测装置、石灰石给粉检测装置及床温检测装置传送来的数据，依此分别计算炉膛内残存焦炭燃烧释放热量、挥发分析出燃烧释放热量、石灰石脱硫过程释放热量，进而将三者累加即为炉膛内总释放热量。
2.根据权利要求1所述一种循环流化床炉膛释放热量的监测系统，其特征在于，所述与数据通讯及处理装置相连的各检测装置都是由相应的多个传感器组成。
3.一种循环流化床炉膛释放热量的监测方法，其特征在于，包括：
1)建立炉膛内部释放热量的监测系统；
2)数据通讯及处理装置接收工业分析仪、煤炭热量仪、给煤量检测装置、石灰石给粉检测装置及床温检测装置测得的数据；接收的数据包括：工业分析仪测得的固定碳含量C，％；
煤炭热量仪测得的煤低位发热量QNet，kJ/kg；给煤量检测装置检测得到的给煤量FC，kg；石灰石给粉检测装置检测得到的石灰石给粉量FCa，kg；床温检测装置测得的炉膛床温T，℃，其中固定碳含量C和煤低位发热量QNet是反映煤质变化的重要参数，将二者输送至炉膛内释放热量监测系统，以实现煤质校正；
3)对循环流化床锅炉炉膛内释放热量进行监测，焦炭燃烧、挥发分燃烧和石灰石脱硫三个模块分别计算炉膛内残存焦炭燃烧释放热量QC、挥发分析出燃烧释放热量QV、石灰石脱硫过程释放热量QCa，三者之和即为炉膛内总释放热量Q，即Q＝QC+QV+QCa，释放热量的单位为kJ。
4.根据权利要求3所述一种循环流化床炉膛释放热量的监测方法，其特征在于，所述的焦炭燃烧模块释放热量计算方法如下：
式中，Rc为炉内焦炭颗粒整体燃烧速度，kg/s；Mc为碳的摩尔质量，g/mol；mc为炉内存储焦炭量，kg；Fc为单位时间给煤量，kg/s；C为固定碳含量，％；N为炉膛内所含焦炭颗粒数目，个；Rc,i为单个焦炭颗粒燃烧速度，kg/s；dc为炉内焦炭颗粒直径，m；ρc为
3
焦炭颗粒密度，mg/m；kc为焦炭颗粒燃烧速率常数， exp
为指数e，取值2.718；氧气浓度 为炉膛氧气分压，Pa；燃烧反应机理因子
5.根据权利要求3所述一种循环流化床炉膛释放热量的监测方法，其特征在于，所述的挥发分燃烧模块释放热量，由于煤的低位发热量包括固定碳和挥发分燃烧所释放的热量，所以单位千克的煤中挥发分燃烧所能释放的热量由总热值和固定碳热值相减进行估算，故挥发分燃烧所释放热量可通过下式计算：
其中，Hv为每千克煤中挥发分燃烧释放的热量，kJ/kg。
6.根据权利要求3所述一种循环流化床炉膛释放热量的监测方法，其特征在于，加入的CaCO3颗粒被直接分成两部分，即参与煅烧的部分和未煅烧的部分，活性CaCO3即指存储在炉膛内能够发生煅烧的CaCO3量，未煅烧的部分直接随排渣系统排出炉外；煅烧生成的CaO颗粒也被直接分成两部分，即参与固硫反应的部分和未发生固硫的部分，活性CaO即指存储在炉膛内能够参与固硫反应的CaO量，而未发生固硫的部分直接随排渣系统排出炉外；所述的石灰石脱硫模块释放热量可通过下式计算：
式中， RCaO分别为炉内活性CaCO3煅烧分解速率和活性CaO固硫速率，kg/s；
mCaO分别为炉内活性CaCO3和活性CaO存储量，kg； GCaO分别为活性CaCO3
加入量和活性CaO生成量，kg； RCaO分别为活性CaCO3煅烧消耗量和活性CaO固
硫消耗量，kg； MCaO分别为CaCO3和CaO摩尔质量，g/mol；FCa为单位时间石灰石给粉量，kg/s； 为石灰石中CaCO3的纯度，％；sca为CaCO3颗粒有效比表面积，取
4 2
为7×10m/kg； 通过 求得， 为炉内SO2分压，kPa；煅烧反应速率常数
5
其中指前因子A1调节范围在(7.14～7.31)×10 内，活化能E1
则处于40～205kJ/mol之间；固硫反应速率常数kCaO＝A2·exp(-E2/RT)，指前因子A2约为-2
1.0×10 ，活化能E2在34～78kJ/mol之间；煅烧分解率 与固硫利用率ηCaO通过下式求解：
3
式中，CaCO3煅烧生成的CO2体积量 m；石灰石固硫反应所
3
脱除的SO2体积量： m； 为脱硫效率，％；燃煤理论烟气量表示
3
为 m；燃烧所需空
3
气量 m；Sy为尾部烟道横截面
2
积，m；v为尾部烟气流速，m/s；ηCa代表钙基总利用率，％；Car、Har、Mar、Nar、Oar、Sar分别为煤中碳、氢、水分、氮、氧、硫各元素收到基，(％)；α为过量空气系数。
7.根据权利要求6所述一种循环流化床炉膛释放热量的监测方法，其特征在于，为进一步适应不同运行工况，选用多项式函数将煅烧分解率和固硫利用率与炉内温度进行拟合并在线预测，本发明拟合多项式形如下式：
5 4 3 2
ηCaO＝a2T+b2T+c2T+d2T+e2T+f2
其中，a1～f1与a2～f2为多项式系数,其在线预测的具体步骤如下：
Step1：收集初始样本，构建初始多项式；
Step2：利用此多项式对新工况k进行预测，当得到相关传感器的实际测量值之后，将计算值与预测值进行对比；如果二者误差都小于误差设定值0.03，则执行Step7；否则，执行Step3；
Step3：对于第k组工况，选取前50组(即第k-51组至第k-1组)数据用来拟合新的
多项式；
Step4：用拟合后的多项式对第k组工况进行预测，如果二者误差都小于设定值0.03，则表示拟合数据段选取有效，执行Step7；否则，i＜200时执行Step5，i＝200时执行Step6；
Step5：扩展拟合数据段，即用第k-50-i至第k-1组数据作为新的数据段进行拟合，i＝1,2,…,200，如i≤200返回Step4，否则，执行Step6；
Step6：缩短拟合数据段，即用第k-50+j至第k-1组数据作为拟合段进行拟合，j＝
1,2,…,45，如j≤45，执行Step4，否则，采用历次拟合预测中误差最小的多项式，执行Step7；
Step7：判断测试样本是否结束，若结束则停止程序；否则执行Step2，对下一样本进行预测。
一种循环流化床锅炉炉膛释放热量监测系统及方法
技术领域
背景技术
发明内容
为焦炭颗粒密度，mg/m；kc为焦炭颗粒燃烧速率常数， exp
为指数e，取值2.718；氧气浓度 PO2为炉膛氧气分压，Pa；燃烧反应机理因子
性CaCO3加入量和活性CaO生成量，kg； RCaO分别为活性CaCO3煅烧消耗量和活性
CaO固硫消耗量，kg； MCaO分别为CaCO3和CaO摩尔质量，g/mol；FCa为单位时间石
灰石给粉量，kg/s； 为石灰石中CaCO3的纯度，％；sca为CaCO3颗粒有效比表面积，取为7×104m2/kg； 通过 求得， 为炉内SO2分压，kPa；煅烧反应速率常数
5
其中指前因子A1调节范围在(7.14～7.31)×10 内，活化能E1
则处于40～205kJ/mol之间；固硫反应速率常数kCaO＝A2·exp(-E2/RT)，指前因子A2约为-2
1.0×10 ，活化能E2在34～78kJ/mol之间；煅烧分解率 与固硫利用率ηCaO通过下
式求解：
应所脱除的SO2体积量： m； 为脱硫效率，％；燃煤理论烟气量
表示为 m3；燃烧所
3
需空气量 m；Sy为尾部烟道横
2
截面积，m；v为尾部烟气流速，m/s；ηCa代表钙基总利用率，％；Car、Har、Mar、Nar、Oar、Sar分别为煤中碳、氢、水分、氮、氧、硫各元素收到基，(％)；α为过量空气系数。
具体实施方式
为焦炭颗粒密度，mg/m；kc为焦炭颗粒燃烧速率常数， exp
为指数e，取值2.718；氧气浓度 PO2为炉膛氧气分压，Pa；燃烧反应机理因子
性CaCO3加入量和活性CaO生成量，kg； RCaO分别为活性CaCO3煅烧消耗量和活性
CaO固硫消耗量，kg； MCaO分别为CaCO3和CaO摩尔质量，g/mol；FCa为单位时间石
灰石给粉量，kg/s； 为石灰石中CaCO3的纯度，％；sca为CaCO3颗粒有效比表面积，
4 2
取为7×10m/kg； 通过 求得， 为炉内SO2分压，kPa；煅烧反应速率常数
其中指前因子A1调节范围在(7.14～7.31)×105内，活化能E1
则处于40～205kJ/mol之间；固硫反应速率常数kCaO＝A2·exp(-E2/RT)，指前因子A2约为-2
1.0×10 ，活化能E2在34～78kJ/mol之间；煅烧分解率 与固硫利用率ηCaO通过下
式求解：
应所脱除的SO2体积量： m； 为脱硫效率，％；燃煤理论烟气
3
量表示为 m；燃烧
3
所需空气量 m；Sy为尾部烟道
2
横截面积，m；v为尾部烟气流速，m/s；ηCa代表钙基总利用率，％；Car、Har、Mar、Nar、Oar、Sar分别为煤中碳、氢、水分、氮、氧、硫各元素收到基，(％)；α为过量空气系数。
CO2量、石灰石固硫消耗SO2量、CFB理论烟气量(m )；
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