一种煤粉锅炉能耗诊断方法及系统与流程

1.本发明属于煤粉锅炉能耗检测技术领域，特别涉及一种煤粉锅炉能耗诊断方法及系统。


背景技术：

2.我国以煤为主的资源禀赋，决定了煤电在相当长时期内仍将承担保障我国能源电力安全的重要作用，构建新型电力系统背景下，依然要坚持从国情实际出发推进煤炭清洁高效利用，切实发挥煤炭主体能源作用，对于确保国家能源电力安全具有重要意义。目前，燃煤发电厂依然是我国电力工业的主力，同时也是能耗大户。
3.因此，降低发供电煤耗不仅可以缓解能源我国能源供需矛盾，而且是我国兑现《巴黎协定》控制碳排放的重要举措。
4.现有的锅炉专业技术人员开展相关参数的能耗诊断工作时一般采用经验值，由于炉型结构、所烧煤种不同、环境温度不同，经验值不具有普适性，无法精确评价各个相关参数对煤耗的影响，容易得出错误的诊断结果，不利于节能技术改造工作的开展。
5.现有煤粉锅炉能耗诊断一般采用同样等级锅炉的经验值，然而由于炉型结构差异(循环流化床锅炉和煤粉锅炉)、所烧燃料不同(烟煤、褐煤、生物质燃料)、环境温度不同(冬季工况和夏季工况)，经验值不一定适用于实际锅炉能耗诊断，因此迫切需要寻找一种方法能够准确的诊断锅炉的能耗状况。


技术实现要素：

6.为了克服以上技术问题，本发明旨在提供一种煤粉锅炉能耗诊断方法及系统，通过计算运行参数和煤质特性对锅炉效率的影响，从而研究锅炉运行参数和煤质特性对机组煤耗的影响。能够达到精确诊断各种类型锅炉不同燃料下、不同运行边界下的能耗。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
8.一种煤粉锅炉能耗诊断方法，包括以下步骤；
9.步骤1：性能参数获取；
10.锅炉稳态运行工况下，通过试验仪器测试或者dcs采集或者sis采集获得锅炉运行参数排烟温度和氧量；
11.步骤2：机组性能计算；
12.机组稳态运行工况下，通过试验仪器测试或者dcs采集或者sis采集获得锅炉运行参数，开展锅炉性能计算，获得锅炉效率及各项损失；
13.步骤3；排烟温度诊断；
14.依据采集或测试的排烟温度计算对应的排烟热损失并与设计工况下的排烟温度对应的排烟热损失和灰渣物理热损失进行对比，从而计算排烟温度变化对排烟热损失和灰渣物理热损失的影响，得到排烟温度变化对锅炉效率的影响，进而得到排烟温度变化对机组煤耗的影响；
15.步骤4：开展排烟氧量的诊断；
16.依据采集或测试的排烟氧量计算对应的排烟热损失并与设计工况下的排烟氧量对应的排烟热损失进行对比，从而计算排烟氧量变化对排烟热损失的影响，得到排烟氧量变化对锅炉效率的影响，进而得到排烟氧量变化对机组煤耗的影响；
17.步骤5：依据化验结果获得入炉煤发热量，开展煤质发热量的诊断；
18.分别计算入炉煤发热量对排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失、灰渣物理热损失的影响，与设计煤种发热量下计算的上述各项损失对比，各个损失的变化之和为发热量变化对锅炉效率的影响，从而得到发热量变化对机组煤耗的影响；
19.步骤6：依据化验结果获得入炉煤灰分，开展煤灰分的诊断；
20.分别计算入炉煤灰分对固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失的影响，与设计煤种灰分计算的固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失项对比，上述两项损失的变化之和为灰分变化对锅炉效率的影响，从而得到灰分变化对机组煤耗的影响；
21.步骤7：依据化验结果获得入炉煤水分，开展煤质水分的诊断；
22.分别计算入炉煤水分对排烟热损失影响，与设计煤种水分下计算的排烟热损失对比，排烟热损失变化为水分变化对锅炉效率的影响，从而得到水分入炉煤书水分变化对机组煤耗的影响；
23.步骤8，通过以上部分的诊断，能够达到精确诊断各种类型锅炉不同燃料下、不同运行边界下的能耗。
24.所述步骤1中，锅炉稳态运行工况下，采集原煤样，飞灰样、炉渣样；并按照国家标准进行分析化验，得到煤质的工业分析成分(发热量、灰分、水分)和飞灰和炉渣含碳量；机组发电煤耗取依据设备厂家提供的说明书获取设计工况下锅炉效率、管道效率、汽轮机热耗率计算得到，作为发电煤耗的基准值。
25.一种煤粉锅炉能耗诊断系统，包括模块1：数据获取模块；模块2：煤粉锅炉性能计算模块；模块:3：运行参数诊断模块；模块4：煤质参数诊断模块；
26.数据获取模块用于获取煤粉锅炉性能计算与能耗诊断的基础数据。
27.锅炉性能计算模块用于计算煤粉锅炉的性能，是后续开展能耗诊断的基础。
28.运行参数能耗诊断模块用于开展煤粉锅炉运行参数的能耗诊断。
29.煤质能耗诊断模块用于开展煤粉锅炉入炉煤质参数的能耗诊断。
30.所述数据获取模块具体为：
31.1.1基准值获取：发电厂锅炉设备不同工况下的设计值作为开展能耗诊断工作的基准值；包括：锅炉排烟温度、锅炉排烟氧量、设计煤种的元素分析和工业分析数值，锅炉效率以及设计工况下的机组供电煤耗率；
32.1.2煤粉锅炉运行数据采集及化验数据获取：
33.通过现场安装的测试系统测量空预器后烟气温度、测量烟气中含o2、co2、co、no
x
含量；
34.1.3入炉煤质取样化验、灰渣取样及含碳量化验模块；
35.分别对入炉原煤取样，进行工业及元素等分析，对飞灰、炉底大渣取样，分析可燃物含量。
36.所述步骤1.2具体为：
37.1.2.1：烟气取样分析：
38.在空气预热器甲、乙两侧进、出口烟道内，按等截面网格法的原则布置测点，空气预热器进口甲、乙两个烟道的测点数均为8(孔)
×
3(点)；出口甲、乙两个烟道的测点数均为8(孔)
×
3(点)。测试时，用采样泵同时抽取空预器进、出口烟气处的各取样点的烟气样，引到各自烟道的混气罐内混合，然后接入烟气分析仪进行烟气成分分析。
39.1.2.2：排烟温度测量：
40.分别在空气预热器甲、乙两侧出口烟道内，按等截面网格法的原则，安装pt100型热电阻测量烟气温度；空气预热器出口甲、乙两个烟道的测点数均为8(孔)
×
3(点)；
41.1.2.3：大气压力、环境湿度、环境温度测量：
42.在送风机入口附近用温湿度计测量环境温度与相对湿度；用膜盒式压力计测量大气压力，每15min测量1次。
43.1.2.4：运行参数记录：
44.主要锅炉运行参数测量采用记录dcs系统的数据，每30min记测1次。
45.所述步骤1.3具体为：
46.1.3.1：原煤取样分析：
47.试验期间从运行中的给煤机入口处取样，采样在整个试验工况期间，采样有效时间与锅炉试验工况时间相等，每30min取样1次，每次采样不小于2kg，试验负荷完毕，混合缩制后，对样品进行工业及元素分析和低位发热量分析；
48.1.3.2：炉渣采样分析：
49.在炉底排渣处采样；每30min取样1次，每次采样不小于2kg，采样在整个试验期间等时间间隔进行，保证样品具有代表性。将样品进行拌匀缩分，分析可燃物含量；
50.1.3.3：飞灰取样分析：
51.飞灰采样的位置在空预器出口烟道上，采用网格法进行多点等速采样。取样有效时间与锅炉试验时间相等；将样品进行拌匀，分析可燃物含量。
52.所述煤粉锅炉性能计算模块具体为：
53.步骤1：锅炉性能计算模块：
54.锅炉热效率依据式1、2计算。
[0055][0056]
式中η—锅炉热效率，％；
[0057]
q2—每千克燃料的排烟损失热量，kj/kg；
[0058]
q3—每千克燃料的气体未完全燃烧损失热量，kj/kg；
[0059]
q4—每千克燃料的固体不完全燃烧损失热量，kj/kg；
[0060]
q5—每千克燃料的锅炉散热损失热量，kj/kg；
[0061]
q6—每千克燃料的灰渣物理损失热量，kj/kg；
[0062]qoth
—每千克燃料其他损失热量，kj/kg；
[0063]qex
—输入系统的外来热量，kj/kg。
[0064]
η＝1-(q2+q3+q4+q5+q6+q
oth-q
ex
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
[0065]
式2中q2—排烟热损失，％；
[0066]
q3—气体未完全燃烧热损失，％；
[0067]
q4—固体未完全燃烧热损失，％；
[0068]
q5—锅炉散热损失，％；
[0069]
q6—灰渣物理热损失，％；q
oth
—外来热量与燃料低位发热量的百分比，％；
[0070]qex
—其他热损失，％。
[0071]
式2中q
oth
和q
ex
对效率值影响较小。经协商，q
oth
可取约定值或经验值；
[0072]
步骤2.锅炉各项损失：
[0073]
(1)排烟热损失
[0074]
固体和液体燃料的理论干空气量按下式计算。
[0075]va.d.th.cr
＝0.0888w
c.ar
+0.0333w
s.ar
+0.2647w
h.ar-0.0334w
o.ar
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
[0076]
式1中：
[0077]wc.ar
、w
s.ar
、w
h.ar
、w
o.ar
——分别为入炉燃料中元素碳、硫、氢、氧的质量分数，％；
[0078]va.d.th.cr
——修正的理论干空气量，m3/kg；
[0079]
在实际燃烧过程中，燃料不可能完全燃烧，飞灰和炉渣中存在一些未燃尽的碳，实际燃烧的碳按下式计算。
[0080][0081]
式2中：
[0082]wc.b.des
——实际燃烧掉的碳占入炉燃料的质量分数，％；
[0083]was.to
——单位质量的入炉燃料中灰分的质量分数，％；
[0084]wc.rs.m
——灰渣平均可燃物的质量分数，％。
[0085][0086]
式3中：
[0087]ws
、w
pd
、w
as
——炉渣、沉降灰、飞灰占燃料总灰量的质量分数，％；
[0088]wc.s
、w
c.pd
、w
c.as
——炉渣、沉降灰、飞灰中可燃物的质量分数，％。
[0089]
过量空气系数为：
[0090]
，
[0091]
固体和液体燃料的理论干烟气量按下式计算；
[0092][0093]
式4中：
[0094]vfg.d.th.cr
——的理论干烟气量，m3/kg；
[0095]wn.ar
——入炉燃料中元素氮的质量分数，％。
[0096]
干烟气的定压比热容c
p.fg.d
按照下式5计算。
[0097][0098]
空气预热器出口每千克燃料燃烧生成的烟气中水蒸气的体积v
wv.fg.ah.lv
按下式6计算；
[0099][0100]
式6中：
[0101]vwv.fg.ah.lv
——每千克燃料燃烧生成烟气中水蒸气的体积，m3/kg；
[0102]wm.ar
——煤水分质量分数，％；
[0103]
——干烟气中三原子气体、co的体积分数，％；c
p.co
、——o2、ro2、co、n2的定压比热容，kj/(m3·
k)。
[0104]
排烟热损失热量为离开锅炉系统边界的烟气带走的物理显热，按式7、式8、式9、式10计算。
[0105]vfg.d.ah.lv
＝v
fg.d.th.cr
+(α-1)v
a.d.th.cr
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式7
[0106]q2,fg,d
＝v
fg.d.ah.lvcp.fg.d
(t
fg.ah.lv-t
re
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式8
[0107][0108]
q2＝q
2.fg.d
+q
2.wv.fg
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式10
[0109]
式7、式8、式9、式10中：
[0110]q2.fg.d
——干烟气带走的热量，kj/kg；
[0111]q2.wv.fg
——烟气所含水蒸汽带走的热量，kj/kg；
[0112]vfg.d.ah.lv
——空预器出口每千克(标准立方)燃料燃烧生成的干烟气体积，m3/kg；
[0113]cp.fg.d
——干烟气从t
re
至t
fg.ah.lv
的定压比热容，kj/(m3·
k)；
[0114]
t
fg.ah.lv
——空预器出口烟气温度，℃。
[0115]
因此，锅炉排烟损失按式11计算
[0116][0117]
(2)气体未完全燃烧热损失
[0118]
造成气体未完全燃烧热损失的原因是由于排烟中含有未完全燃烧的产物co、h2、ch4和c
mhn
，气体未完全燃烧热损失按式12计算；
[0119][0120]
(3)固体未完全燃烧热损失
[0121][0122]
式13中：
[0123]
q4—固体未完全燃烧热损失，％。
[0124]mas.to
—相应每千克入炉燃料所产生的灰分质量分数，％。
[0125]
(4)散热损失
[0126][0127]
式14中：
[0128]
q5——散热损失，％；
[0129]ded
——额定蒸发量，t/h；
[0130]
d——实际蒸发量，t/h；
[0131]
(5)灰渣物理热损失
[0132][0133]
式15中：
[0134]cs
、c
pd
、c
as
——分别表示炉渣、沉降灰、和飞灰的比热，kj/(kg
·
k)；
[0135]
ts、t
pd
、t
as
——分别表示炉渣温度、沉降灰温度和飞灰温度，℃；
[0136]
q6——灰渣物理热损失，％。
[0137]
所述运行参数诊断模块具体为：
[0138]
3.1锅炉排烟温度能耗诊断模型：
[0139]
锅炉排烟温度主要影响锅炉排烟热损失和灰渣物理热损失。排烟热损失包括干烟气热损失和烟气中水蒸气热损失，均与排烟温度相关，排烟温度基准值对应的的排烟热损失为q2，见式16；排烟温度运行值排烟对应的排烟热损失为q
′
2,py
，见式17；因此排烟温度变化对排烟热损失的影响为q
′
2,py-q2；排烟温度对灰渣物理热损失的影响主要体现在飞灰温度上，排烟温度为基准值时灰渣物理热损失为q6，见式18；排烟温度为实际运行值是排烟热损失为q
′
6,py
，见式19；因此排烟温度变化对灰渣物理热损失的影响为q
′
6,py-q6；综合以上排烟温度对锅炉效率的影响如下η'
py
＝q
′
2,py
+q
′
6,py
；η
py
＝q
2,py
+q
6,py
，其中η'
py
为排烟温度运行值的锅炉效率，η
py
为排烟温度基准值的锅炉效率；
[0140][0141][0142][0143]
[0144][0145]
式20中：
[0146]
q2——排烟温度基准值对应的排烟热损失，％；
[0147]q′
2,py
——排烟温度运行值对应的排烟热损失，％；
[0148]
q6——排烟温度基准值对应的灰渣物理显热损失，％；
[0149]q′
6,py
——排烟温度运行值对应的灰渣物理显热损失，％；
[0150]va.d.th.cr
——修正的理论干空气量，m3/kg；
[0151]vfg.d.th.cr
——的理论干烟气量，m3/kg；
[0152]vwv.fg.ah.lv
——每千克燃料燃烧生成烟气中水蒸气的体积，m3/kg；
[0153]
t
fg.ah.lv
——排烟温度基准值，℃；
[0154]
t'
fg.ah.lv
——排烟温度运行值，℃；
[0155]
α
py
——排烟处的过量空气系数基准值；
[0156]
t
sf
——效率计算基准温度，取25℃；
[0157]mas.to
——相应每千克入炉燃料所产生的灰分质量分数，％；
[0158]cas
——分别表示炉渣、沉降灰和飞灰的比热，kj/(kg
·
k)；
[0159]was
——飞灰占燃料总灰量的质量分数，％；
[0160]wc.as
——飞灰基准值中可燃物的质量分数，％。
[0161]
δb
py
——排烟温度变化引起的机组煤耗的变化；
[0162]
δη
py
——排烟温度变化引起的锅炉效率的变化；
[0163]
b——设计工况下的机组煤耗；
[0164]
3.2锅炉排烟氧量能耗诊断模型：
[0165]
锅炉排烟氧量主要影响锅炉排烟热损失，尤其是干烟气的热损失。排烟氧量发生变化前的排烟热损失为q2，排烟氧量变化后的排烟热损失为q
′
2,pyy
，见式21，排烟氧量变化引起的锅炉效率变化为δη
pyy
＝η'
pyy-η
pyy
，排烟氧量引起的煤耗的变化为δb
pyy
，见式22；
[0166]
[0167][0168]
式22中：
[0169]q′
2,pyy
——排烟氧量运行值对应的排烟热损失，％；
[0170]
α
′
——排烟处的过量空气系数运行值；
[0171]
v'
wv.fg.ah.lv
——α
′
下烟气中含有的水蒸气体积。
[0172]
所述煤质参数诊断模块具体为：
[0173]
4.1发热量经济性诊断模型：
[0174]
入炉煤的发热量对排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失以及灰渣物理热损失均影响。设计煤种的发热量对应的排烟热损失为q2，气体未完全燃烧热损失q3、固体未完全燃烧热损失q4以及灰渣物理热损失q6；
[0175]
实际入炉煤发热量对应的排烟热损失为q
′
2,q
，气体未完全燃烧热损失q
′
3,q
、固体未完全燃烧热损失q
′
4,q
以及灰渣物理热损失q
′
6,q
；
[0176][0177]
式23中：
[0178]
δbq——入炉煤发热量引起的煤耗变化；
[0179]
δηq——入炉煤发热量引起的锅炉效率变化；
[0180]q′
net.ar
——实际入炉煤发热量；
[0181]qnet.ar
——设计煤种发热量；
[0182]q′
2,q
——入炉煤发热量运行值对应的排烟热损失，％；
[0183]q′
3,q
——入炉煤发热量运行值对应的气体不完全燃烧损失，％；
[0184]q′
4,q
——入炉煤发热量运行值对应的机械不完全燃烧损失，％；
[0185]q′
6,q
——入炉煤发热量运行值对应的灰渣物理显热损失，％；
[0186]
4.2灰分经济性诊断模型：
[0187]
入炉煤的灰分影响固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失。设计煤种的对应的固体未完全燃烧热损失q4以及灰渣物理热损失q6；实际入炉煤灰分对应的固体未完全燃烧热损失q
′
4,a
以及灰渣物理热损失q
′
6,a
；
[0188][0189][0190][0191]
式26中：
[0192]
δba——入炉煤灰分引起的煤耗变化；
[0193]
δηa——入炉煤灰分引起的锅炉效率变化；
[0194]q′
4,a
——灰分运行值对应的机械不完全燃烧损失，％；
[0195]q′
6,a
——灰分运行值对应的灰渣物理显热损失，％；
[0196]m′
as.to
——每千克入炉燃料所产生的灰分运行值质量分数，％。
[0197]
4.3水分经济型性诊断数学模型：
[0198]
入炉煤的水分影响锅炉排烟热损失。设计煤种的对应的锅炉排烟热热损失q2；实际入炉煤水分对应的固体未完全燃烧热损失q
′
2,m
；
[0199][0200][0201]
式28中：
[0202]q′
2,m
——水分运行值对应的排烟热效率；
[0203]
δbm——入炉煤水分引起的煤耗变化；
[0204]
δηm——入炉煤水分引起的锅炉效率变化；
[0205]
v'
wv.fg.ah.lv
——水分运行值对应烟气中含有的水蒸气体积。
[0206]
本发明的有益效果。
[0207]
本发明以《电站锅炉性能试验规程gb10184-2015》中的锅炉性能计算模型为基础，针对煤粉锅炉建立了排烟温度、排烟氧量及煤质成分对锅炉效率和机组煤耗的影响的数学
模型。本发明具有算法简单、算理明确、计算结果准确、易于程序实现的特点，能够达到精确、直接诊断以煤粉锅炉不同指标在不同运行边界下的能耗的目的。
附图说明：
[0208]
图1为煤粉锅炉烟气采样、煤、灰渣、环境温度测试取样位置示意图。
[0209]
图2为烟气成分采样分析系统图。
[0210]
图3为排烟温度采样系统图。
[0211]
图4为一种煤粉锅炉能耗诊断流程图。
[0212]
图5为设计工况下基准值来源示意图。
[0213]
图6为采集运行参数及化验参数示意图。
[0214]
图7为运行工况下煤粉锅炉性能计算流程图。
[0215]
图8为一种煤粉锅炉诊断项目示意图。
具体实施方式
[0216]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0217]
如图1-图8所示：
[0218]
一种煤粉锅炉能耗诊断系统，包括模块1：数据获取模块；模块2：煤粉锅炉性能计算模块；模块:3：运行参数诊断模块；模块4：煤质参数诊断模块；
[0219]
数据获取模块用于获取煤粉锅炉性能计算与能耗诊断的基础数据。
[0220]
锅炉性能计算模块用于计算煤粉锅炉的性能，是后续开展能耗诊断的基础。
[0221]
运行参数能耗诊断模块用于开展煤粉锅炉运行参数的能耗诊断。
[0222]
煤质能耗诊断模块用于开展煤粉锅炉入炉煤质参数的能耗诊断。
[0223]
所述数据获取模块具体为：
[0224]
1.1基准值获取：发电厂锅炉设备不同工况下的设计值作为开展能耗诊断工作的基准值；包括：锅炉排烟温度、锅炉排烟氧量、设计煤种的元素分析和工业分析数值，锅炉效率以及设计工况下的机组供电煤耗率；
[0225]
1.2煤粉锅炉运行数据采集及化验数据获取：
[0226]
通过现场安装的测试系统测量空预器后烟气温度、测量烟气中含o2、co2、co、no
x
含量；
[0227]
1.3入炉煤质取样化验、灰渣取样及含碳量化验模块；
[0228]
分别对入炉原煤取样，进行工业及元素等分析，对飞灰、炉底大渣取样，分析可燃物含量。
[0229]
所述步骤1.2具体为：
[0230]
1.2.1：烟气取样分析：
[0231]
在空气预热器甲、乙两侧进、出口烟道内，按等截面网格法的原则布置测点，空气预热器进口甲、乙两个烟道的测点数均为8(孔)
×
3(点)；出口甲、乙两个烟道的测点数均为
8(孔)
×
3(点)。测试时，用采样泵同时抽取空预器进、出口烟气处的各取样点的烟气样，引到各自烟道的混气罐内混合，然后接入烟气分析仪进行烟气成分分析。
[0232]
1.2.2：排烟温度测量：
[0233]
分别在空气预热器甲、乙两侧出口烟道内，按等截面网格法的原则，安装pt100型热电阻测量烟气温度；空气预热器出口甲、乙两个烟道的测点数均为8(孔)
×
3(点)；
[0234]
1.2.3：大气压力、环境湿度、环境温度测量：
[0235]
在送风机入口附近用温湿度计测量环境温度与相对湿度；用膜盒式压力计测量大气压力，每15min测量1次。
[0236]
1.2.4：运行参数记录：
[0237]
主要锅炉运行参数测量采用记录dcs系统的数据，每30min记测1次。
[0238]
所述步骤1.3具体为：
[0239]
1.3.1：原煤取样分析：
[0240]
试验期间从运行中的给煤机入口处取样，采样在整个试验工况期间，采样有效时间与锅炉试验工况时间相等，每30min取样1次，每次采样不小于2kg，试验负荷完毕，混合缩制后，对样品进行工业及元素分析和低位发热量分析；
[0241]
1.3.2：炉渣采样分析：
[0242]
在炉底排渣处采样；每30min取样1次，每次采样不小于2kg，采样在整个试验期间等时间间隔进行，保证样品具有代表性。将样品进行拌匀缩分，分析可燃物含量；
[0243]
1.3.3：飞灰取样分析：
[0244]
飞灰采样的位置在空预器出口烟道上，采用网格法进行多点等速采样。取样有效时间与锅炉试验时间相等；将样品进行拌匀，分析可燃物含量。
[0245]
所述煤粉锅炉性能计算模块具体为：
[0246]
步骤1：锅炉性能计算模块：
[0247]
锅炉热效率依据式1、2计算。
[0248][0249]
式中η—锅炉热效率，％；
[0250]
q2—每千克燃料的排烟损失热量，kj/kg；
[0251]
q3—每千克燃料的气体未完全燃烧损失热量，kj/kg；
[0252]
q4—每千克燃料的固体不完全燃烧损失热量，kj/kg；
[0253]
q5—每千克燃料的锅炉散热损失热量，kj/kg；
[0254]
q6—每千克燃料的灰渣物理损失热量，kj/kg；
[0255]qoth
—每千克燃料其他损失热量，kj/kg；
[0256]qex
—输入系统的外来热量，kj/kg。
[0257]
η＝1-(q2+q3+q4+q5+q6+q
oth-q
ex
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
[0258]
式2中q2—排烟热损失，％；
[0259]
q3—气体未完全燃烧热损失，％；
[0260]
q4—固体未完全燃烧热损失，％；
[0261]
q5—锅炉散热损失，％；
[0262]
q6—灰渣物理热损失，％；q
oth
—外来热量与燃料低位发热量的百分比，％；
[0263]qex
—其他热损失，％。
[0264]
式2中q
oth
和q
ex
对效率值影响较小。经协商，q
oth
可取约定值或经验值；
[0265]
步骤2.锅炉各项损失：
[0266]
(1)排烟热损失
[0267]
固体和液体燃料的理论干空气量按下式计算。
[0268]va.d.th.cr
＝0.0888w
c.ar
+0.0333w
s.ar
+0.2647w
h.ar-0.0334w
o.ar
ꢀꢀꢀꢀ
式1
[0269]
式1中：
[0270]wc.ar
、w
s.ar
、w
h.ar
、w
o.ar
——分别为入炉燃料中元素碳、硫、氢、氧的质量分数，％；
[0271]va.d.th.cr
——修正的理论干空气量，m3/kg；
[0272]
在实际燃烧过程中，燃料不可能完全燃烧，飞灰和炉渣中存在一些未燃尽的碳，实际燃烧的碳按下式计算。
[0273][0274]
式2中：
[0275]wc.b.des
——实际燃烧掉的碳占入炉燃料的质量分数，％；
[0276]was.to
——单位质量的入炉燃料中灰分的质量分数，％；
[0277]wc.rs.m
——灰渣平均可燃物的质量分数，％。
[0278][0279]
式3中：
[0280]ws
、w
pd
、w
as
——炉渣、沉降灰、飞灰占燃料总灰量的质量分数，％；
[0281]wc.s
、w
c.pd
、w
c.as
——炉渣、沉降灰、飞灰中可燃物的质量分数，％。
[0282]
过量空气系数为：
[0283][0284]
，固体和液体燃料的理论干烟气量按下式计算；
[0285][0286]
式4中：
[0287]vfg.d.th.cr
——的理论干烟气量，m3/kg；
[0288]wn.ar
——入炉燃料中元素氮的质量分数，％。
[0289]
干烟气的定压比热容c
p.fg.d
按照下式5计算。
[0290][0291]
空气预热器出口每千克燃料燃烧生成的烟气中水蒸气的体积v
wv.fg.ah.lv
按下式6计算；
[0292][0293]
式6中：
[0294]vwv.fg.ah.lv
——每千克燃料燃烧生成烟气中水蒸气的体积，m3/kg；
[0295]wm.ar
——煤水分质量分数，％；
[0296]
——干烟气中三原子气体、co的体积分数，％；c
p.co
、——o2、ro2、co、n2的定压比热容，kj/(m3·
k)。
[0297]
排烟热损失热量为离开锅炉系统边界的烟气带走的物理显热，按式7、式8、式9、式10计算。
[0298]vfg.d.ah.lv
＝v
fg.d.th.cr
+(α-1)v
a.d.th.cr
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式7
[0299]q2,fg,d
＝v
fg.d.ah.lvcp.fg.d
(t
fg.ah.lv-t
re
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式8
[0300][0301]
q2＝q
2.fg.d
+q
2.wv.fg
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式10
[0302][0303]
式7、式8、式9、式10中：
[0304]q2.fg.d
——干烟气带走的热量，kj/kg；
[0305]q2.wv.fg
——烟气所含水蒸汽带走的热量，kj/kg；
[0306]vfg.d.ah.lv
——空预器出口每千克(标准立方)燃料燃烧生成的干烟气体积，m3/kg；
[0307]cp.fg.d
——干烟气从t
re
至t
fg.ah.lv
的定压比热容，kj/(m3·
k)；
[0308]
t
fg.ah.lv
——空预器出口烟气温度，℃。
[0309]
因此，锅炉排烟损失按式11计算
[0310][0311]
(2)气体未完全燃烧热损失
[0312]
造成气体未完全燃烧热损失的原因是由于排烟中含有未完全燃烧的产物co、h2、ch4和c
mhn
，气体未完全燃烧热损失按式12计算；
[0313][0314]
(3)固体未完全燃烧热损失
[0315][0316]
式13中：
[0317]
q4—固体未完全燃烧热损失，％。
[0318]mas.to
—相应每千克入炉燃料所产生的灰分质量分数，％。
[0319]
(4)散热损失
[0320][0321]
式14中：
[0322]
q5——散热损失，％；
[0323]ded
——额定蒸发量，t/h；
[0324]
d——实际蒸发量，t/h；
[0325]
(5)灰渣物理热损失
[0326][0327]
式15中：
[0328]cs
、c
pd
、c
as
——分别表示炉渣、沉降灰、和飞灰的比热，kj/(kg
·
k)；
[0329]
ts、t
pd
、t
as
——分别表示炉渣温度、沉降灰温度和飞灰温度，℃；
[0330]
q6——灰渣物理热损失，％。
[0331]
所述运行参数诊断模块具体为：
[0332]
3.1锅炉排烟温度能耗诊断模型：
[0333]
锅炉排烟温度主要影响锅炉排烟热损失和灰渣物理热损失。排烟热损失包括干烟气热损失和烟气中水蒸气热损失，均与排烟温度相关，排烟温度基准值对应的的排烟热损失为q2，见式16；排烟温度运行值排烟对应的排烟热损失为q
′
2,py
，见式17；因此排烟温度变化对排烟热损失的影响为q
′
2,py-q2；排烟温度对灰渣物理热损失的影响主要体现在飞灰温度上，排烟温度为基准值时灰渣物理热损失为q6，见式18；排烟温度为实际运行值是排烟热损失为q
′
6,py
，见式19；因此排烟温度变化对灰渣物理热损失的影响为q
′
6,py-q6；综合以上排烟温度对锅炉效率的影响如下η'
py
＝q
′
2,py
+q
′
6,py
；η
py
＝q
2,py
+q
6,py
，其中η'
py
为排烟温度运行值的锅炉效率，η
py
为排烟温度基准值的锅炉效率；
[0334][0335][0336][0337]
[0338][0339]
式20中：
[0340]
q2——排烟温度基准值对应的排烟热损失，％；
[0341]q′
2,py
——排烟温度运行值对应的排烟热损失，％；
[0342]
q6——排烟温度基准值对应的灰渣物理显热损失，％；
[0343]q′
6,py
——排烟温度运行值对应的灰渣物理显热损失，％；
[0344]va.d.th.cr
——修正的理论干空气量，m3/kg；
[0345]vfg.d.th.cr
——的理论干烟气量，m3/kg；
[0346]vwv.fg.ah.lv
——每千克燃料燃烧生成烟气中水蒸气的体积，m3/kg；
[0347]
t
fg.ah.lv
——排烟温度基准值，℃；
[0348]
t'
fg.ah.lv
——排烟温度运行值，℃；
[0349]
α
py
——排烟处的过量空气系数基准值；
[0350]
t
sf
——效率计算基准温度，取25℃；
[0351]mas.to
——相应每千克入炉燃料所产生的灰分质量分数，％；
[0352]cas
——分别表示炉渣、沉降灰和飞灰的比热，kj/(kg
·
k)；
[0353]was
——飞灰占燃料总灰量的质量分数，％；
[0354]wc.as
——飞灰基准值中可燃物的质量分数，％。
[0355]
δb
py
——排烟温度变化引起的机组煤耗的变化；
[0356]
δη
py
——排烟温度变化引起的锅炉效率的变化；
[0357]
b——设计工况下的机组煤耗；
[0358]
3.2锅炉排烟氧量能耗诊断模型：
[0359]
锅炉排烟氧量主要影响锅炉排烟热损失，尤其是干烟气的热损失。排烟氧量发生变化前的排烟热损失为q2，排烟氧量变化后的排烟热损失为q
′
2,pyy
，见式21，排烟氧量变化引起的锅炉效率变化为δη
pyy
＝η'
pyy-η
pyy
，排烟氧量引起的煤耗的变化为δb
pyy
，见式22；
[0360]
[0361][0362]
式22中：
[0363]q′
2,pyy
——排烟氧量运行值对应的排烟热损失，％；
[0364]
α
′
——排烟处的过量空气系数运行值；
[0365]
v'
wv.fg.ah.lv
——α
′
下烟气中含有的水蒸气体积。
[0366]
所述煤质参数诊断模块具体为：
[0367]
4.1发热量经济性诊断模型：
[0368]
入炉煤的发热量对排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失以及灰渣物理热损失均影响。设计煤种的发热量对应的排烟热损失为q2，气体未完全燃烧热损失q3、固体未完全燃烧热损失q4以及灰渣物理热损失q6；
[0369]
实际入炉煤发热量对应的排烟热损失为q
′
2,q
，气体未完全燃烧热损失q
′
3,q
、固体未完全燃烧热损失q
′
4,q
以及灰渣物理热损失q
′
6,q
；
[0370][0371]
式23中：
[0372]
δbq——入炉煤发热量引起的煤耗变化；
[0373]
δηq——入炉煤发热量引起的锅炉效率变化；
[0374]q′
net.ar
——实际入炉煤发热量；
[0375]qnet.a
r——设计煤种发热量；
[0376]q′
2,q
——入炉煤发热量运行值对应的排烟热损失，％；
[0377]q′
3,q
——入炉煤发热量运行值对应的气体不完全燃烧损失，％；
[0378]q′
4,q
——入炉煤发热量运行值对应的机械不完全燃烧损失，％；
[0379]q′
6,q
——入炉煤发热量运行值对应的灰渣物理显热损失，％；
[0380]
4.2灰分经济性诊断模型：
[0381]
入炉煤的灰分影响固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失。设计煤种的对应的固体未完全燃烧热损失q4以及灰渣物理热损失q6；实际入炉煤灰分对应的固体未完全燃烧热损失q
′
4,a
以及灰渣物理热损失q
′
6,a
；
[0382][0383][0384][0385]
式26中：
[0386]
δba——入炉煤灰分引起的煤耗变化；
[0387]
δηa——入炉煤灰分引起的锅炉效率变化；
[0388]q′
4,a
——灰分运行值对应的机械不完全燃烧损失，％；
[0389]q′
6,a
——灰分运行值对应的灰渣物理显热损失，％；
[0390]m′
as.to
——每千克入炉燃料所产生的灰分运行值质量分数，％。
[0391]
4.3水分经济型性诊断数学模型：
[0392]
入炉煤的水分影响锅炉排烟热损失。设计煤种的对应的锅炉排烟
[0393]
热热损失q2；实际入炉煤水分对应的固体未完全燃烧热损失q
′
2,m
；
[0394][0395][0396]
式28中：
[0397]q′
2,m
——水分运行值对应的排烟热效率；
[0398]
δbm——入炉煤水分引起的煤耗变化；
[0399]
δηm——入炉煤水分引起的锅炉效率变化；
[0400]
v'
wv.fg.ah.lv
——水分运行值对应烟气中含有的水蒸气体积。
[0401]
如图1所示：图1为煤粉锅炉烟气采样、煤、灰渣及风机入口参数测试取样位置示意图，图1给出了一种锅炉烟气采样位置、风机入口参数测试位置、入炉煤采样位置、飞灰采样位置、炉渣采样位置。
[0402]
步骤1：烟气取样分析
[0403]
在空气预热器甲、乙两侧进、出口烟道内，按等截面网格法的原则布置测点，空气预热器进口甲、乙两个烟道的测点数均为6(孔)
×
3(点)；出口甲、乙两个烟道的测点数均为5(孔)
×
3(点)。在预备性试验中，沿烟道深度方向3个点，采用代表法找出代表点。试验测试时，用采样泵同时抽取空预器进、出口烟气处的各取样点的烟气样，引到各自烟道的混气罐内混合，然后接入烟气分析仪进行烟气成分分析。烟气采样分析系统见图2。
[0404]
2.排烟温度采样主要包括以下步骤：
[0405]
排烟温度测量
[0406]
分别在空气预热器甲、乙两侧出口烟道内，按等截面网格法的原则，安装pt100型热电阻测量烟气温度。空气预热器出口甲、乙两个烟道的测点数均为5(孔)
×
3(点)。排烟温度采样系统见图3。
[0407]
步骤3：大气压力、环境湿度、环境温度测量
[0408]
在送风机入口附近用温湿度计测量环境温度与相对湿度；用膜盒式压力计测量大气压力，每15min测量1次。
[0409]
1.3入炉煤质取样化验、灰渣取样及含碳量化验模块；
[0410]
分别对入炉原煤取样，进行工业及元素等分析，对飞灰、炉底大渣及入取样，分析可燃物含量。具体操作步骤如下：
[0411]
步骤1：原煤取样分析
[0412]
试验期间从运行中的给煤机入口处取样，采样在整个试验工况期间，采样有效时间与锅炉试验工况时间相等，每30min取样1次，每次采样不小于2kg，试验负荷完毕，混合缩制后，对样品进行工业及元素分析和低位发热量分析。如每台给煤机煤种不同，按不同煤种取样，煤化验成份按不同煤种给煤量加权平均计算煤化验成份。
[0413]
步骤2：炉渣采样分析
[0414]
在炉底排渣处采样。每30min取样1次，每次采样不小于2kg，采样在整个试验期间等时间间隔进行，保证样品具有代表性。将样品进行拌匀缩分，分析可燃物含量。
[0415]
步骤3：飞灰取样分析
[0416]
飞灰采样的位置在空预器出口烟道上，采用网格法进行多点等速采样。取样有效时间与锅炉试验工况时间相等。将样品进行拌匀，分析可燃物含量。
[0417]
设计工况下基准值来源见图5；
[0418]
锅炉设计参数基准值见表1，锅炉燃料设计特性见表2，飞灰及炉渣含碳量基准值见表3。
[0419]
表1煤粉锅炉设计参数基准值,
[0420][0421]
[0422]
表2煤粉锅炉设计燃料特性,
[0423]
序号项目单位设计煤种1收到基碳％43.212收到基氢％3.423收到基氧％10.554收到基氮％0.695收到基硫％0.436收到基灰分％31.77全水分％10.08固有水分％2.859低位发热量kj/kg1629410干燥基挥发份％23.83
[0424]
表3飞灰及炉渣含碳量基准值确定
[0425][0426]
采集运行参数及化验参数，项目内容及流程见图6；运行工况下一种煤粉锅炉性能计算流程图，流程见图7；一种煤粉锅炉诊断项目，流程见图8。
[0427]
一种煤粉锅炉能耗诊断结果表4。
[0428]
表4 330mw能耗诊断结果
[0429][0430]

技术特征：
1.一种煤粉锅炉能耗诊断方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤1：性能参数获取；锅炉稳态运行工况下，通过试验仪器测试或者dcs采集或者sis采集获得锅炉运行参数排烟温度和氧量；步骤2：机组性能计算；机组稳态运行工况下，通过试验仪器测试或者dcs采集或者sis采集获得锅炉运行参数，开展锅炉性能计算，获得锅炉效率及各项损失；步骤3；排烟温度诊断；依据采集或测试的排烟温度计算对应的排烟热损失并与设计工况下的排烟温度对应的排烟热损失和灰渣物理热损失进行对比，从而计算排烟温度变化对排烟热损失和灰渣物理热损失的影响，得到排烟温度变化对锅炉效率的影响，进而得到排烟温度变化对机组煤耗的影响；步骤4：开展排烟氧量的诊断；依据采集或测试的排烟氧量计算对应的排烟热损失并与设计工况下的排烟氧量对应的排烟热损失进行对比，从而计算排烟氧量变化对排烟热损失的影响，得到排烟氧量变化对锅炉效率的影响，进而得到排烟氧量变化对机组煤耗的影响；步骤5：依据化验结果获得入炉煤发热量，开展煤质发热量的诊断；分别计算入炉煤发热量对排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失、灰渣物理热损失的影响，与设计煤种发热量下计算的上述各项损失对比，各个损失的变化之和为发热量变化对锅炉效率的影响，从而得到发热量变化对机组煤耗的影响；步骤6：依据化验结果获得入炉煤灰分，开展煤灰分的诊断；分别计算入炉煤灰分对固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失的影响，与设计煤种灰分计算的固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失项对比，上述两项损失的变化之和为灰分变化对锅炉效率的影响，从而得到灰分变化对机组煤耗的影响；步骤7：依据化验结果获得入炉煤水分，开展煤质水分的诊断；分别计算入炉煤水分对排烟热损失影响，与设计煤种水分下计算的排烟热损失对比，排烟热损失变化为水分变化对锅炉效率的影响，从而得到水分入炉煤书水分变化对机组煤耗的影响；步骤8，通过以上部分的诊断，能够达到精确诊断各种类型锅炉不同燃料下、不同运行边界下的能耗。2.根据权利要求1所述的一种煤粉锅炉能耗诊断方法，其特征在于，所述步骤1中，锅炉稳态运行工况下，采集原煤样，飞灰样、炉渣样；并按照国家标准进行分析化验，得到煤质的工业分析成分(发热量、灰分、水分)和飞灰和炉渣含碳量；机组发电煤耗取依据设备厂家提供的说明书获取设计工况下锅炉效率、管道效率、汽轮机热耗率计算得到，作为发电煤耗的基准值。3.根据权利要求1或2所述方法的一种煤粉锅炉能耗诊断系统，其特征在于，包括模块1：数据获取模块；模块2：煤粉锅炉性能计算模块；模块:3：运行参数诊断模块；模块4：煤质参数诊断模块；数据获取模块用于获取煤粉锅炉性能计算与能耗诊断的基础数据；
锅炉性能计算模块用于计算煤粉锅炉的性能，是后续开展能耗诊断的基础；运行参数能耗诊断模块用于开展煤粉锅炉运行参数的能耗诊断；煤质能耗诊断模块用于开展煤粉锅炉入炉煤质参数的能耗诊断。4.根据权利要求3所述的一种煤粉锅炉能耗诊断系统，其特征在于，所述数据获取模块具体为：1.1基准值获取：发电厂锅炉设备不同工况下的设计值作为开展能耗诊断工作的基准值；包括：锅炉排烟温度、锅炉排烟氧量、设计煤种的元素分析和工业分析数值，锅炉效率以及设计工况下的机组供电煤耗率；1.2煤粉锅炉运行数据采集及化验数据获取：通过现场安装的测试系统测量空预器后烟气温度、测量烟气中含o2、co2、co、no
x
含量；1.3入炉煤质取样化验、灰渣取样及含碳量化验模块；分别对入炉原煤取样，进行工业及元素等分析，对飞灰、炉底大渣取样，分析可燃物含量。5.根据权利要求4所述的一种煤粉锅炉能耗诊断系统，其特征在于，所述步骤1.2具体为：1.2.1：烟气取样分析：在空气预热器甲、乙两侧进、出口烟道内，按等截面网格法的原则布置测点，空气预热器进口甲、乙两个烟道的测点数均为8(孔)
×
3(点)；出口甲、乙两个烟道的测点数均为8(孔)
×
3(点)。测试时，用采样泵同时抽取空预器进、出口烟气处的各取样点的烟气样，引到各自烟道的混气罐内混合，然后接入烟气分析仪进行烟气成分分析。1.2.2：排烟温度测量：分别在空气预热器甲、乙两侧出口烟道内，按等截面网格法的原则，安装pt100型热电阻测量烟气温度；空气预热器出口甲、乙两个烟道的测点数均为8(孔)
×
3(点)；1.2.3：大气压力、环境湿度、环境温度测量：在送风机入口附近用温湿度计测量环境温度与相对湿度；用膜盒式压力计测量大气压力，每15min测量1次。1.2.4：运行参数记录：主要锅炉运行参数测量采用记录dcs系统的数据，每30min记测1次。6.根据权利要求4所述的一种煤粉锅炉能耗诊断系统，其特征在于，所述步骤1.3具体为：1.3.1：原煤取样分析：试验期间从运行中的给煤机入口处取样，采样在整个试验工况期间，采样有效时间与锅炉试验工况时间相等，每30min取样1次，每次采样不小于2kg，试验负荷完毕，混合缩制后，对样品进行工业及元素分析和低位发热量分析；1.3.2：炉渣采样分析：在炉底排渣处采样；每30min取样1次，每次采样不小于2kg，采样在整个试验期间等时间间隔进行，保证样品具有代表性。将样品进行拌匀缩分，分析可燃物含量；1.3.3：飞灰取样分析：飞灰采样的位置在空预器出口烟道上，采用网格法进行多点等速采样。取样有效时间
与锅炉试验时间相等；将样品进行拌匀，分析可燃物含量。7.根据权利要求3所述的一种煤粉锅炉能耗诊断系统，其特征在于，所述煤粉锅炉性能计算模块具体为：步骤1：锅炉性能计算模块：锅炉热效率依据式1、2计算。式中η—锅炉热效率，％；q2—每千克燃料的排烟损失热量，kj/kg；q3—每千克燃料的气体未完全燃烧损失热量，kj/kg；q4—每千克燃料的固体不完全燃烧损失热量，kj/kg；q5—每千克燃料的锅炉散热损失热量，kj/kg；q6—每千克燃料的灰渣物理损失热量，kj/kg；q
oth
—每千克燃料其他损失热量，kj/kg；q
ex
—输入系统的外来热量，kj/kg。η＝1-(q2+q3+q4+q5+q6+q
oth-q
ex
)
ꢀꢀꢀꢀ
式2式2中q2—排烟热损失，％；q3—气体未完全燃烧热损失，％；q4—固体未完全燃烧热损失，％；q5—锅炉散热损失，％；q6—灰渣物理热损失，％；q
oth
—外来热量与燃料低位发热量的百分比，％；q
ex
—其他热损失，％。式2中q
oth
和q
ex
对效率值影响较小。经协商，q
oth
可取约定值或经验值；步骤2.锅炉各项损失：(1)排烟热损失固体和液体燃料的理论干空气量按下式计算。v
a.d.th.cr
＝0.0888w
c.ar
+0.0333w
s.ar
+0.2647w
h.ar-0.0334w
o.ar
ꢀꢀꢀꢀ
式1式1中：w
c.ar
、w
s.ar
、w
h.ar
、w
o.ar
——分别为入炉燃料中元素碳、硫、氢、氧的质量分数，％；v
a.d.th.cr
——修正的理论干空气量，m3/kg；在实际燃烧过程中，燃料不可能完全燃烧，飞灰和炉渣中存在一些未燃尽的碳，实际燃烧的碳按下式计算。式2中：w
c.b.des
——实际燃烧掉的碳占入炉燃料的质量分数，％；w
as.to
——单位质量的入炉燃料中灰分的质量分数，％；w
c.rs.m
——灰渣平均可燃物的质量分数，％。
式3中：w
s
、w
pd
、w
as
——炉渣、沉降灰、飞灰占燃料总灰量的质量分数，％；w
c.s
、w
c.pd
、w
c.as
——炉渣、沉降灰、飞灰中可燃物的质量分数，％。过量空气系数为：，固体和液体燃料的理论干烟气量按下式计算；式4中：v
fg.d.th.cr
——的理论干烟气量，m3/kg；w
n.ar
——入炉燃料中元素氮的质量分数，％。干烟气的定压比热容c
p.fg.d
按照下式5计算。空气预热器出口每千克燃料燃烧生成的烟气中水蒸气的体积v
wv.fg.ah.lv
按下式6计算；式6中：v
wv.fg.ah.lv
——每千克燃料燃烧生成烟气中水蒸气的体积，m3/kg；w
m.ar
——煤水分质量分数，％；——干烟气中三原子气体、co的体积分数，％；c
p.co
、——o2、ro2、co、n2的定压比热容，kj/(m3·
k)。排烟热损失热量为离开锅炉系统边界的烟气带走的物理显热，按式7、式8、式9、式10计算。v
fg.d.ah.lv
＝v
fg.d.th.cr
+(α-1)v
a.d.th.cr
ꢀꢀꢀꢀ
式7q
2,fg,d
＝v
fg.d.ah.lv
c
p.fg.d
(t
fg.ah.lv-t
re
)
ꢀꢀꢀꢀ
式8q2＝q
2.fg.d
+q
2.wv.fg
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式10式7、式8、式9、式10中：q
2.fg.d
——干烟气带走的热量，kj/kg；q
2.wv.fg
——烟气所含水蒸汽带走的热量，kj/kg；v
fg.d.ah.lv
——空预器出口每千克(标准立方)燃料燃烧生成的干烟气体积，m3/kg；c
p.fg.d
——干烟气从t
re
至t
fg.ah.lv
的定压比热容，kj/(m3·
k)；
t
fg.ah.lv
——空预器出口烟气温度，℃。因此，锅炉排烟损失按式11计算(2)气体未完全燃烧热损失造成气体未完全燃烧热损失的原因是由于排烟中含有未完全燃烧的产物co、h2、ch4和c
m
h
n
，气体未完全燃烧热损失按式12计算；(3)固体未完全燃烧热损失式13中：q4—固体未完全燃烧热损失，％。m
as.to
—相应每千克入炉燃料所产生的灰分质量分数，％。(4)散热损失式14中：q5——散热损失，％；d
ed
——额定蒸发量，t/h；d——实际蒸发量，t/h；(5)灰渣物理热损失式15中：c
s
、c
pd
、c
as
——分别表示炉渣、沉降灰、和飞灰的比热，kj/(kg
·
k)；t
s
、t
pd
、t
as
——分别表示炉渣温度、沉降灰温度和飞灰温度，℃；q6——灰渣物理热损失，％。8.根据权利要求3所述的一种煤粉锅炉能耗诊断系统，其特征在于，所述运行参数诊断模块具体为：3.1锅炉排烟温度能耗诊断模型：锅炉排烟温度主要影响锅炉排烟热损失和灰渣物理热损失。排烟热损失包括干烟气热损失和烟气中水蒸气热损失，均与排烟温度相关，排烟温度基准值对应的的排烟热损失为q2，见式16；排烟温度运行值排烟对应的排烟热损失为q
′
2,py
，见式17；因此排烟温度变化对排烟热损失的影响为q
′
2,py-q2；排烟温度对灰渣物理热损失的影响主要体现在飞灰温度上，
排烟温度为基准值时灰渣物理热损失为q6，见式18；排烟温度为实际运行值是排烟热损失为q
′
6,py
，见式19；因此排烟温度变化对灰渣物理热损失的影响为q
′
6,py-q6；综合以上排烟温度对锅炉效率的影响如下η'
py
＝q
′
2,py
+q
′
6,py
；η
py
＝q
2,py
+q
6,py
，其中η'
py
为排烟温度运行值的锅炉效率，η
py
为排烟温度基准值的锅炉效率；为排烟温度基准值的锅炉效率；为排烟温度基准值的锅炉效率；为排烟温度基准值的锅炉效率；为排烟温度基准值的锅炉效率；式20中：q2——排烟温度基准值对应的排烟热损失，％；q
′
2,py
——排烟温度运行值对应的排烟热损失，％；q6——排烟温度基准值对应的灰渣物理显热损失，％；q
′
6,py
——排烟温度运行值对应的灰渣物理显热损失，％；v
a.d.th.cr
——修正的理论干空气量，m3/kg；v
fg.d.th.cr
——的理论干烟气量，m3/kg；v
wv.fg.ah.lv
——每千克燃料燃烧生成烟气中水蒸气的体积，m3/kg；t
fg.ah.lv
——排烟温度基准值，℃；t'
fg.ah.lv
——排烟温度运行值，℃；α
py
——排烟处的过量空气系数基准值；t
sf
——效率计算基准温度，取25℃；
m
as.to
——相应每千克入炉燃料所产生的灰分质量分数，％；c
as
——分别表示炉渣、沉降灰和飞灰的比热，kj/(kg
·
k)；w
as
——飞灰占燃料总灰量的质量分数，％；w
c.as
——飞灰基准值中可燃物的质量分数，％。δb
py
——排烟温度变化引起的机组煤耗的变化；δη
py
——排烟温度变化引起的锅炉效率的变化；b——设计工况下的机组煤耗；3.2锅炉排烟氧量能耗诊断模型：锅炉排烟氧量主要影响锅炉排烟热损失，尤其是干烟气的热损失。排烟氧量发生变化前的排烟热损失为q2，排烟氧量变化后的排烟热损失为q
′
2,pyy
，见式21，排烟氧量变化引起的锅炉效率变化为δη
pyy
＝η'
pyy-η
pyy
，排烟氧量引起的煤耗的变化为δb
pyy
，见式22；，见式22；式22中：q
′
2,pyy
——排烟氧量运行值对应的排烟热损失，％；α
′
——排烟处的过量空气系数运行值；v
′
wv.fg.ah.lv
——α
′
下烟气中含有的水蒸气体积。9.根据权利要求3所述的一种煤粉锅炉能耗诊断系统，其特征在于，所述煤质参数诊断模块具体为：4.1发热量经济性诊断模型：入炉煤的发热量对排烟热损失、气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失以及灰渣物理热损失均影响。设计煤种的发热量对应的排烟热损失为q2，气体未完全燃烧热损失q3、固体未完全燃烧热损失q4以及灰渣物理热损失q6；实际入炉煤发热量对应的排烟热损失为q
′
2,q
，气体未完全燃烧热损失q
′
3,q
、固体未完全燃烧热损失q
′
4,q
以及灰渣物理热损失q
′
6,q
；
式23中：δb
q
——入炉煤发热量引起的煤耗变化；δη
q
——入炉煤发热量引起的锅炉效率变化；q
′
net.ar
——实际入炉煤发热量；q
net.ar
——设计煤种发热量；q
′
2,q
——入炉煤发热量运行值对应的排烟热损失，％；q
′
3,q
——入炉煤发热量运行值对应的气体不完全燃烧损失，％；q
′
4,q
——入炉煤发热量运行值对应的机械不完全燃烧损失，％；q
′
6,q
——入炉煤发热量运行值对应的灰渣物理显热损失，％；4.2灰分经济性诊断模型：入炉煤的灰分影响固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失。设计煤种的对应的固体未完全燃烧热损失q4以及灰渣物理热损失q6；实际入炉煤灰分对应的固体未完全燃烧热损失q
′
4,a
以及灰渣物理热损失q
′
6,a
；；；式26中：δb
a
——入炉煤灰分引起的煤耗变化；δη
a
——入炉煤灰分引起的锅炉效率变化；q
′
4,a
——灰分运行值对应的机械不完全燃烧损失，％；q
′
6,a
——灰分运行值对应的灰渣物理显热损失，％；m
′
as.to
——每千克入炉燃料所产生的灰分运行值质量分数，％。4.3水分经济型性诊断数学模型：
入炉煤的水分影响锅炉排烟热损失。设计煤种的对应的锅炉排烟热热损失q2；实际入炉煤水分对应的固体未完全燃烧热损失q
′
2,m
；；；式28中：q
′
2,m
——水分运行值对应的排烟热效率；δb
m
——入炉煤水分引起的煤耗变化；δη
m
——入炉煤水分引起的锅炉效率变化；v
′
wv.fg.ah.lv
——水分运行值对应烟气中含有的水蒸气体积。

技术总结
一种煤粉锅炉能耗诊断方法，包括以下步骤；步骤1：性能参数获取；步骤2：机组性能计算；步骤3；排烟温度诊断；步骤4：开展排烟氧量的诊断步骤5：依据化验结果获得入炉煤发热量，开展煤质发热量的诊断；步骤6：依据化验结果获得入炉煤灰分，开展煤灰分的诊断；步骤7：依据化验结果获得入炉煤水分，开展煤质水分的诊断；步骤8，通过以上部分的诊断，能够达到精确诊断各种类型锅炉不同燃料下、不同运行边界下的能耗。本发明能够达到精确诊断各种类型锅炉不同燃料下、不同运行边界下的能耗。不同运行边界下的能耗。不同运行边界下的能耗。


技术研发人员：刘宏卫 于英利 李迎春 杨光 石静
受保护的技术使用者：内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/9