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基于烟气成分分析的电站锅炉入炉煤质监测模型的研究

作　者: 刘志华
导　师: 刘志强
学　校: 中南大学
专　业: 热能工程
关键词: 电站锅炉元素分析挥发分软测量技术监测模型
分类号: TK227.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

煤质对锅炉的安全、稳定、经济的运行起着十分重要的作用。实时监测入炉煤质，可使运行人员根据煤质的变化及时调整锅炉燃烧。但是，目前大部分电站锅炉还未解决入炉煤质的实时监测的问题。本文利用锅炉现场运行参数，基于最基本的物质平衡原理和煤燃烧化学分析，找出了煤质元素成分和烟气成分之间的对应关系，建立了入炉煤质元素成分的监测模型：其中，收到基水分的监测模型是通过对进、出磨煤系统的热量进行分析确定的；收到基灰分采用的是假设校验法，即先给出一个收到基灰分的初值，通过锅炉的热力计算来校验。在入炉煤质元素成分已知的条件下，假设挥发分的构成主要包括一氧化碳、氢气、甲烷、乙烷，通过质量守恒原理，建立了挥发分的监测模型。计算结果与实验结果比较表明：收到基碳的相对误差在-4.3～3.9％；收到基水分的相对误差在-4.1％～4.6％；收到基灰分的相对误差在-4.7～3.9％；煤的收到基低位热值绝对误差在-787.2～654.5kJ／kg，相对误差在-4.6～3.8％之间，煤质挥发分的相对误差在-5.8～8.3％之间。其中创新性的工作主要体现在：在建立了入炉煤质元素成分监测模型的基础上，进一步建立了煤质挥发分成分的监测模型。并用实验的手段验证了模型的可行性，实现了入炉煤质挥发分成分的预测。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
符号说明  9-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 研究现状  12-14
  1.3 研究课题的目的及意义  14-15
  1.4 本文的主要工作  15-17
第二章煤的燃烧及挥发分的生成原理  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 煤燃烧过程的基本描述  17-19
    2.2.1 煤的燃烧过程  18
    2.2.2 煤燃烧反应中的化学变化  18-19
  2.3 燃煤挥发分的物理化学分析  19-27
    2.3.1 煤的形成  19-20
    2.3.2 煤的结构  20-22
    2.3.3 挥发分形成之源  22-23
    2.3.4 挥发分的生成分析  23-26
    2.3.5 挥发分的构成分析  26
    2.3.6 气态产物构成  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章煤质变化对锅炉燃烧性能影响的实验研究  28-45
  3.1 引言  28
  3.2 煤质对锅炉燃烧性能影响的一般分析  28-32
    3.2.1 水分的影响  28-29
    3.2.2 灰分的影响  29-30
    3.2.3 发热量的影响  30
    3.2.4 硫的影响  30-31
    3.2.5 碳和氢的影响  31
    3.2.6 挥发分变化的影响  31-32
  3.3 实验煤质  32
  3.4 实验设备与方法  32-37
    3.4.1 实验设备  32-33
    3.4.2 实验方法及要求  33-37
  3.5 实验结果分析  37-44
    3.5.1 挥发分含量的影响  37-38
    3.5.2 煤粉细度的影响  38
    3.5.3 过量空气系数的影响  38-39
    3.5.4 负荷对效率的影响  39-40
    3.5.5 制粉系统的影响  40-41
    3.5.6 一次风速的影响  41-42
    3.5.7 配风方式的影响  42-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章入炉煤质监测模型的建立  45-62
  4.1 引言  45
  4.2 入炉煤质元素成分模型的建立  45-48
    4.2.1 锅炉排烟气体成分中的煤质信息的提取  45-47
    4.2.2 方程的变换  47-48
  4.3 基于磨煤机系统能量分析的收到基水分的求解  48-51
  4.4 收到基灰分的校正计算  51-58
    4.4.1 收到基发热量的表示  51-52
    4.4.2 锅炉效率的计算  52-57
    4.4.3 配直吹式制粉系统的锅炉入炉煤灰分的校正计算  57-58
    4.4.4 中储式锅炉入炉煤灰分的校正计算  58
  4.5 入炉煤质挥发分模型的建立  58-61
    4.5.1 挥发分成分的简化  58-59
    4.5.2 煤元素成分分析与工业分析的对应关系  59-60
    4.5.3 模型的建立  60-61
  4.6 本章小结  61-62
第五章监测模型的求解及结果分析  62-68
  5.1 模型的求解  62-65
  5.2 计算结果讨论  65-66
  5.3 误差分析  66-67
  5.4 本章小结  67-68
第六章结论及展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-74
部分程序源代码  74-82
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目  82-83
致谢  83

基于烟气成分分析的电站锅炉入炉煤质监测模型的研究

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