[发明专利]一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法

摘要

本发明公开了一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，为解决分解炉入炉煤粉低位热值无法实时监测的问题，通过实时监测分解炉出口温度、分解炉喷煤量、生料下料量、三次风温和三次风量的变化来监测和分析煤粉低位热值的变化，并计算煤粉低位热值的估计值。煤粉低位热值在线估计系统已经应用于工业现场，现场运行效果表明煤粉低位热值在线估计系统运行效果良好。对操作员起到了很好的指导作用。

主权项

一种水泥分解炉入炉煤粉低位热值在线估计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)冷却机总风量计算根据风机特性，风机风量与风压存在以下关系：Q1/Q2=H1/H2,---(1)]]>其中，Q1是实际工况下风机风量，m3/h；Q2是风机的额定风量，m3/h；H1是实际工况下风机风压，Pa；H2是风机的额定风压，Pa；实际工况下的风机风压来自现场DCS，将Q2、H1、H2带入式(1)，得到实际工况下的风机风量Q1为Q1=Q2×H1/H2,---(2)]]>利用式(2)分别计算各个冷却风机的风量，再叠加计算得到冷却机的总风量为V总；2)三次风量计算根据窑头排风机风量计算冷却机余风量、进入窑头AQC余热锅炉风量分别为V余风和V锅炉，又根据二次风和三次风的分配比例k1∶k2，可推导得到三次风量为3)煤粉低位热值估计计算分解炉内气体量包括分解炉煤粉燃烧烟气量、生料分解产生的二氧化碳量和窑尾烟气量；还包括以下步骤：31)分解炉煤粉燃烧烟气量计算标准状况下，单位煤粉燃烧需要的理论空气量为Vk＝1.01×Qnet，ar/1000+0.5，       (3)同时，单位煤粉燃烧产生的理论烟气量为V0＝0.89×Qnet，ar/1000+1.65，      (4)其中，Qnet，ar是煤粉低位热值，kcal/kg，所以实际烟气量为V1＝V0+(α‑1)×Vk，    (5)其中，α是过剩空气系数；V1是标况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，Nm3/kg，根据理想气体状态方程P1V1/T1＝P0V0/T0，     (6)P1是标准工况下的实际压强，T1是标准工况下的实际温度，P0是标准工况下的理论压强，T0是标准工况下的理论温度；将标准状况下烟气量V1换算为实际工况下的烟气量V2，分解炉煤粉燃烧产生的烟气量为其中，为分解炉喷煤量，kg/h；V2是实际工况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，m3/kg；32)生料分解产生二氧化碳计算标准状况下，生料中碳酸盐分解放出二氧化碳为其中，Cca0是熟料中碳酸钙的比例，％；Cmg0是熟料中碳酸镁的比例，％；是生产单位熟料所需的生料分解放出的二氧化碳量，Nm3/kg；根据方程(6)计算实际工况下生产单位熟料所需的生料分解放出的二氧化碳量为所以，生料碳酸盐分解放出的二氧化碳量为VCO2=VCO21×m5/k,---(8)]]>其中，ms是生料下料量，kg/h；k是生料与熟料的折算比例；33)窑尾烟气量计算窑尾烟气是指回转窑内煤粉燃烧产生的烟气量，根据式(3)、(4)、(5)、(6)计算得到实际工况下窑尾烟室烟气量为其中，为窑头喷煤量，kg/h；V2是实际工况下单位煤粉燃烧产生的实际烟气量，m3/kg，由式(7)、(8)、(9)计算得到分解炉内总的气体量为34)热容计算通过建立热容模型，实现热容的实时计算：生料热容与温度的回归模型：Cs＝1.3088×10‑7T2+5.8816×10‑4T+8.3765×10‑1，     (11)其中，Cs是生料热容，kJ/kg·℃；T是生料温度，℃；根据各气体所占的比例，对各气体成分热容进行线性叠加计算，得到分解炉气体的热容；以下是回归得到的各气体成分的热容模型：CCO2=1.4448×10-10T3-5.8893×10-7T2+1.0367×10-3T+1.6179]]>CO2=3.0737×10-10T3+2.7886×10-7T2+1.0925×10-4T+1.3037CN2=-4.3036×10-11T3+1.1611×10-7T2+2.3471×10-7T+1.2967]]>热容不仅随温度变化，同时也受到压强的影响，设定压强对热容的修正系数，即k3＝P1/PN，其中，P1是实际工况下的压强，Pa；PN是标准状况下的压强，Pa；根据现场数据得到各气体成分之间的比例为：所以分解炉气体热容Cf为Cf=(a100×CCO2+b100×CO2+c100×CN2)×k3,---(12);]]>35)煤粉低位热值计算如果煤粉完全燃烧，煤粉燃烧放出的热量被分解炉内气体和物料分解所吸收，所以列热平衡方程如下：其中，t1是前一周期分解炉出口温度，℃；t2是当前时刻分解炉出口温度，℃；ΔQnet，ar是煤粉低位热值变化量，ms是生料下料量；又Qnet，ar2＝Qnet，ar1±ΔQnet，ar，根据工况判断煤粉热值的变化趋势，联立公式(10)、(11)、(12)、(13)计算得到当前时刻的煤粉低位热值，即Qnet，ar2，式中的Qnet，ar1是前一周期的煤粉低位热值。