利用燃煤工业分析数据测算主要元素成分方法

1、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

2、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。

3、假设：元素系数等于l%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lOOOKcal热量对应的理论空气量：(8.89三8.1) =1.0975 Nm3 ,那么近似理论空气量计算公式可以表述为(1)式：V0gkV0gkQ + 6M1. 0975 x 10001)V0 k 二 0. 0889(C + 0. 375S ) + 0.265H - 0. 0333O(2)gkarararar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

4、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：Q 二 81C+ 241.45H - 30.35(S - O ) - 6M(3)ar,netar ar ar ar ar2.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“0.053

5、x QV 0-V 0= ar,net + 0. 0124M 0.05(4)gygk1000ar烟煤“0.053 x Qo/、V 0 -V 0= ar,net + 0. 0124M+ 0.05(5)gygk1000ar3.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：Q 二 Q - 22.56S+ aQ(6)ad,grad ,bad ,bad,b式中硝酸生成热的比例系数a值与分析式样的弹筒发热量Q有关：当QWad ,bad ,b16700Kj/kg时 a =0.001 ；当 16700Kj/kgVQW25100Kj/kg时 a =0.0012；当ad ,b25100Kj/

6、kgVQ 时 a =0.0016。即每 1000Kcal热量，硝酸的生成热l1.6Kcal。考虑ad ,b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：0.159QN =ar,net(7)ar 1000二元素成分测算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

7、c、H、O元素成分:Q = 81C+ 241.45H 30.ar, netararCSN1.866 十 + 0.7 丁 + 0. 8 斤 +100 100 100arf.053 X Q”+ * 土1000arararQ = 81C+ 241.45H 30.ar, netararCSN1.866 十 + 0.7 丁 + 0. 8 斤 +100 100 100arf.053 X Q”+ * 土1000ararararararH11.1 -arar100、-O) 6M(b)ararM+ 1. 24 -100ar(a)0. 05 + Garar0. 79 0. 0161)X 1. 0975 Qar,n

8、et + 61000100ar(c)求解方程:Car30.35K 24.4865K3Car30.35K 24.4865K3Har1 265.65820.8N 0. 7S 1. 866Cararar11.1OarCarHar其中:K1K2K3100K1K2K3100Sar+ 6MarAar M Nar ar30.35SarQar,net0. 0053Q土 5.0 + 0. 0213ar ,netar ,net+ 6M)ar2.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

9、烟煤收到基硫Sar%1.580.530.710.750.700.63收到基灰Aar%33.5038. 4723.7028. 0115.1819.77收到基水Mar%7.008.008.0010.007.409.61干燥无灰基挥发份Vdaf%5.119.5019.5615.0434.5232.31收到基低位发热量Qar.ne tkcal/kg454841115593506159905360收到基碳Car%55.9849.4761.6456.0465.2058.56收到基氢Har%0.731.132.972.654.213.36收到基氧Oar%0.621.751.991.656.437.28名称符

10、号单位煤种无烟煤贫煤烟煤收到基氮Nar%0.600.650.990.900.880.79计算值氮Nar%0.720.650.890.800.950.85参数K1值KI/57.2052.3566.7060.4475.7769.14参数k2值K2/454241425620509860135398参数K3值K3/116.86105.36144.80130.89165.29148.80计算值碳Car%52.0347.9962.4356.7764.9658. 68计算值氢Har%1.631.342.442.143.903.48计算值氧Oar%3.543.021.831.536.916.98误差值氮Nar

11、%0.120.000.100.100.070.06误差值碳Car%3.951.480.790.730.240.12误差值氢Har%0.900.210.530.510.310.12误差值氧Oar%2.921.270.160.120.480.30三结语由表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。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。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