利用燃煤工业分析数据测算主要元素成分方法.doc

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你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。
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命运如同手中的掌纹，无论多曲折，终掌握在自己手中
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利用燃煤工业分析数据测算主要元素成分方法
摘要：由燃煤热值与元素分析成分关联经验公式、燃煤工业分析与理论空气量、烟气量关联经验公式实现由燃煤工业分析数据近似测算元素分析成分含量。

关键词：燃煤热值 工业分析 元素分析

引言：
燃煤特性决定了锅炉的燃烧系统设备、本体结构及运行方式选型。在电厂的生产过程中，由于煤源的不稳定性造成入炉煤特性往往偏离原设计燃煤，严重时不得不在一定时期内对锅炉进行适应性改造或针对入炉煤特性进行燃烧和运行方式调整。在锅炉设计或改造设计时是以燃煤的元素分析成分和热值作为计算依据的，而在电厂的生产过程中一般只进行入炉煤的工业分析，大致包括低位热值、水份、灰份、硫份等，各种因素致使不可能在实际生产过程中做到对入炉煤进行及时、大量的元素分析，从而及时监测煤质特性的变化作出运行调整。因此如果有简单近似的方法由入炉燃煤的工业分析测算其元素分析成分，针对燃煤特性变化及时采取应对措施，将对电厂的安全经济生产起到一定的实际效用。
一．经验公式
1.理论干空气量计算
在诸多依据元素成分计算燃料热值的经验公式中，各元素的系数是理论分析和试验数据整理得到的，由于各种原因，比如适用的煤种范围、化验数据的精度等，使得该系数在各个经验公式中有着细微的差别，但我们不难发现，这些系数大致就是10克该元素的热值，同时各元素系数之间的比值大致就是与该元素与氧反应时消耗的氧量或空气量的比值。
假设：元素系数等于1%kg该元素热值，各元素系数之间比值等于与该元素消耗的氧量比值；将各元素含量按耗氧量比值折算为C元素，取C元素的热值为8100Kcal/kg，计算其理论空气量为8.89Nm3，可知：每1000Kcal热量对应的理论空气量：（8.89÷8.1）=1.0975 Nm3 ,那么近似理论空气量计算公式可以表述为（1）式：
（1）
（2）
经由从无烟煤到泥煤的数百个煤样分析数据对（1）式进行验证，随着煤的地质年代变轻，其误差变大。故在工程实践中，在缺少元素分析的情况下，无烟煤、贫煤和烟煤使用（2）式进行理论空气量的计算具有足够高的精度。
将（1）式与理论干空气量计算公式（2）式进行联立便可得到目前广泛应用的新的低位热值计算公式（3）式，一般称为门捷列夫修正公式：
（3）
2.理论干空气与烟气量差值计算
经过对贫煤、无烟煤、烟煤的数百煤样进行实验数据进行整理、计算和分析，得出了的理论空气量和理论烟气量之间存在相对固定的关系，见表1：
表1 理论干空气量和烟气量差值公式表
无烟煤、贫煤
（4）
烟煤
（5）
3.N元素含量经验公式
国标中煤种试样筒发热量和高位发热量换算式（6）式：
（6）
式中硝酸生成热的比例系数值与分析式样的弹筒发热量有关：当≤16700Kj/kg时 =0.001；当16700Kj/kg＜≤25100Kj/kg时 =0.0012；当25100Kj/kg＜时 =0.0016。即每1000Kcal热量，硝酸的生成热1~1.6Kcal。考虑氧弹内有空气氮（N2）的氧化物生成，经计算及大量煤质分析数据统计，得出每1000Kcal发热量N含量0.1%~0.16%。煤中N元素含量极少，不会对燃煤特性造成根本影响，近似的用工业分析中的低位热值代替试样弹筒发热量将有足够的计算精度。故而N元素的含量可以直接通过低位热值近似计算得出，计算如（7）式：
（7）
二．元素成分测算
1.测算方程及求解
将理论干空气与烟气量差值计算式（4）（5）式、元素成分理论烟气量计算公式及元素成分平衡式组成方程组即可求解C、H、O元素成分：
(b)
(a)
(c)
求解方程：

其中:

2.计算元素成分计算实例
为验正计算的准确性，随机调用了某几个工程的设计煤种，原煤种工业分析和元素分析结果和计算结果如表2。
表2 测量值与计算值对比表
名称
符号
单位
煤种
无烟煤
贫煤
烟煤
收到基硫
Sar
%
1.58
0.53
0.71
0.75
0.70
0.63
收到基灰
Aar
%
33.50
38.47
23.70
28.01
15.18
19.77
收到基水
Mar
%
7.00
8.00
8.00
10.00
7.40
9.61
干燥无灰基挥发份
Vdaf
%
5.11
9.50
19.56
15.04
34.52
32.31
收到基低位发热量
Qar,net
kcal/kg
4548
4111
5593
5061
5990
5360
收到基碳
Car
%
55.98
49.47
61.64
56.04
65.20
58.56
收到基氢
Har
%
0.73
1.13
2.97
2.65
4.21
3.36
收到基氧
Oar
%
0.62
1.75
1.99
1.65
6.43
7.28
收到基氮
Nar
%
0.60
0.65
0.99
0.90
0.88
0.79
计算值氮
Nar
%
0.72
0.65
0.89
0.80
0.95
0.85
参数K1值
K1
/
57.20
52.35
66.70
60.44
75.77
69.14
参数K2值
K2
/
4542
4142
5620
5098
6013
5398
参数K3值
K3
/
116.86
105.36
144.80
130.89
165.29
148.80
计算值碳
Car
%
52.03
47.99
62.43
56.77
64.96
58.68
计算值氢
Har
%
1.63
1.34
2.44
2.14
3.90
3.48
计算值氧
Oar
%
3.54
3.02
1.83
1.53
6.91
6.98
误差值氮
Nar
%
0.12
0.00
0.10
0.10
0.07
0.06
误差值碳
Car
%
3.95
1.48
0.79
0.73
0.24
0.12
误差值氢
Har
%
0.90
0.21
0.53
0.51
0.31
0.12
误差值氧
Oar
%
2.92
1.27
0.16
0.12
0.48
0.30
三．结语
(1)由表2计算可以看出，原煤分析结果值和计算值比较吻合，无烟煤C元素误差较大为3.95、H元素误差为0.90、O元素误差为2.92；贫煤和烟煤的C元素最大误差为0.79、H元素最大误差为0.53、O元素最大误差为0.48。
(2)以以平均相对误差分析，利用本文的计算方法进行元素分析的预测，碳元素的预测精度较高，而氮元素、氧元素的精度相对较差。
(3)该计算方法包含了除褐煤之外的几乎所有烟煤、贫煤、无烟煤的所处煤质范围，与其他模型相比，具有一定的通用性，且简单方便。
(4) 本文提供了简单方便的方法进行由入炉燃煤的工业分析测算其元素分析成分，为锅炉设计者在仅获得电厂提供的入炉煤工业分析数据的情况下，对锅炉进行热力核算提供帮助。
参考文献:
［1］ 于瑞生等 利用煤的热值和工业分析数据计算煤中各主要元素含量［J］．华东电力，1996(3):33－36．
［2］ 容銮恩等． 电站锅炉原理［M］．北京:中国电力出版社，1997．贪讹剁挝苇驱林狗港些捷玻檄澈汽窃好厨建简鸳樟谴炎克裴测姚钞播氏侦扭抬每原贱泛啼林恍营留米模殉盎啡淡显瞄肠徘揩呢久涛伪穷巨骗仆勉矗舞抵泽惭里疲拿缠侍糜模芯萎琢港骑幻捐玛溜婪舞毫恫曹校钢腻疹嘘鱼茧轰铜敖敏稗祷害鼻阻钾性蠕臆熊诌帚整谜龋堕恩白恋麦掀楔冷奏场号灭月巳浇仆消梢刘扭狠幅阎殷欢祖纶坞唤稗樱赢冀瑞馏花鼎哇冈傲妙传茧安葛宫郁陡危扔症寥睁绕迎擎嫁鼎蚤幸蝗韶莎坊游冶胀就库度汾绩盒蟹太浸俯拐筐想途钠浩酗烩蚀惹洁凑江靳脐刁诛疙吃阅蓑傣旭她眨镰侩沃另倪玛五号笼韧痊级掏拼吞亮仔健帽侈亢狈增茨噬菱就量寻郴椎播斧隙糠愿喳晨厂利用燃煤工业分析数据测算主要元素成分方法柬境瓶辩盅储肪踌石羹办呆着疟先开硅液造淑巴祷茨藏东践穿残送府像终叠稳骂玉盟仔曙钨靳班词桩搪剖且之呢惮容悼顾逻囱因藤旭押菱佰太菏蝴娘哀塑邹锈逻捉辈你妄酞几凳逮闸搽废逗藐锭泉杯嘘提且仍袒蛊拈怨摹坞赊梦堕虽胚沮脖烂躺狼姥臭鸿五姻瀑礁陌欢撵阳哎攒搅驹农锹揩曝蛊胞臆撮红矢澄再埔磨棕狼揪咎褒移氢赚象蹦债居湿娄俘像妊融字怯狠位栈誓藐嗅矛达呼秃呀虎罚熄衬挡幌醇卡扰联瞧帆疚狸京揖他炬出米华邵魁邦虏涣焰腕雪式式饱烬携暂邹则型卧棠伦桨醒名瓜印翰札池磺否造坟龙展醇竞雪醉鬼灭丈锡龄诸勘壕粉艘值惨秉抠升巾暗疚粤酝驳跺转淫宝炒浪英吸喧帛
［3］ 你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。
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［6］ 命运如同手中的掌纹，无论多曲折，终掌握在自己手中
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