热值控制

热值控制（精选7篇）

热值控制 篇1

1 项目介绍

为了确保自动控制系统的稳定性, 通过对煤气加压系统控制系统的分析, 我们在硬件以及软件方面拟采用以下方法。

软件方面:我们考虑采用先进的混合煤气模糊控制计算机自动控制调节系统对混合煤气的压力和热值进行调节。

硬件方面:采用先进的煤气热值分析系统提高热值监控及控制系统的精确性。控制系统采用冗余配置, 在模版点数分配方面采用离散分布, 确保不会因为一个模板故障而影响整个控制系统的正常运行。

2 研发思路及技术方案制定

从自动化控制系统功能上看, 整个项目可以分为三个阶段。第一阶段:确定模糊控制的控制方案, 建立模糊控制系统。这一阶段的主要任务是认真翻阅加压站的随机资料, 根据现场的实际情况确定模糊控制系统的控制方法。建立模糊量参数, 并采集参数确定模糊控制对应域, 从而建立模糊控制的模型。第二阶段:将混合煤气热值分析系统的数据引入PLC, 通过生产过程中的数据采集, 建立煤气流量, 温度, 热值, 成分含量的数据库, 用于辅助修正煤气流量的调节。第三阶段:通过长时间的观察及数据采集, 不断完善数据库, 校正控制模型。

3 主要工作

3.1 控制系统的稳定性

考虑到煤气用户多、用量大的情况, PLC系统的稳定运行是一项重要任务。在系统设计方面尽可能的保证其安全性。此次设计我们采用了离散式设计, 每个加压机仪表的数据采集自成系统, 尽可能的确保不因为一个系统故障而影响到其余加压机的运行。整个DCS系统的中央处理器采用冗余设计, 当主处理器故障时能够快速切换到另一块处理器。

3.2 引入前馈调节稳定加压机后压力

在实际生产中由于管网的压力波动, 单PID调节很难将加压机出口的压力稳定在需要的范围内 (10KPA左右) , 造成了高焦炉煤气混合前的压力波动较大, 对混合效果造成了很大的影响。为此我们采用了单PID加前馈调节的方式, 将机后压力稳定在需要的范围内。

3.3 设计解耦环节

对于混合煤气的工艺过程, 一方面其时间响应的延迟较大, 另一方面其数学模型随煤气工况而变化, 因此难以建立准确的数学模型, 从而采用模糊控制较为合适。基于以上对模糊控制器理论的研究, 再结合具体的混合生产工艺可以确立控制器整体结构。

由于煤气蝶阀开度与煤气压力和流量成抛物线的关系, 输入的高炉煤气或焦炉煤气如果有其中之一发生变化, 则既影响混合煤气的压力, 又影响其热值。因此, 混合煤气的过程可以看作是一个非线性强耦合的多输入、双输出的多变量系统。混合煤气系统是多输入双输出系统, 控制量对输出压力、热值存在直接或间接影响, 即它们之间存在强耦合作用, 这严重影响混合煤气压力和热值的稳定, 为了减少混合煤气压力和热值波动, 必须引入解耦环节。

3.4 引入模糊控制辅助控制环节

由于建立本系统控制器主要测点是混合煤气的压力和流量, 而流量检测方面由于流量孔板长时间使用, 现场工作环境恶劣等原因难免会引起煤气流量检测的失真。考虑到以上情况我们将混合煤气热值, 混合煤气成分含量等数据引入PLC系统, 并将混合煤气的含量热值, 两个煤气源的流量等参数引入混合煤气控制系统, 通过长时间的数据对应关系建立数据库, 对现场采集到的两个气源的混合煤气流量进行参数修正。如果某一个气源的压力不正常, 控制系统通过数据库从中提取系统的特征, 对数据采用回归分析法, 得出待测变量的估算值。模糊控制辅助控制环节的引入有效的避免了因为现场仪表设备故障等方面原因而引起控制系统的误动作。

4 应用情况及效益

混合煤气加压站自动化控制系统正常投入, 稳定了生产运行。降低了故障率, 降低了操作人员的劳动强度。保障了煤气用户正常生产的需要, 提高了煤气使用率。整套控制系统实现主要工艺的自动控制、画面监控、报警、趋势记录等一系列功能。自投入使用以来, 系统运行稳定可靠, 故障点查找方便, 生产指标控制稳定, 节能降耗显著, 有利于减少设备的故障率、减轻操作人员的劳动强度, 大大降低了周围环境的噪音。

本系统投运以来创造了可观的经济效益, 其直接经意效益为375万元/年, 间接经济效益为23.7万元/年。一年的总经济效益为:

375万元+23.7万元=398.7万元

使用此系统一年可以减少煤气损耗约为总煤气量的0.1%。同时, 由于该系统自动化程度高, 有利于减少设备的故障率、减轻工人的劳动强度, 大大降低了周围环境的噪音, 循环经济效益显著, 生产成本的到了明显降低。

5 小结

采用施奈德昆腾系列PLC作为核心控制系统, 综合了模糊解耦控制、PID前馈控制等一系列控制手段, 实现了混合加压站的稳定、安全运行。此系统自动化程度较高, 减小了操作人员的劳动强度。整个控制系统能够很好的调节混合煤气的压力和热值, 不但将混合煤气压力的波动范围稳定在10KPA+-0.5, 而且也能够将混合煤气的热值稳定在设定值的3%波动范围内。自系统投运以来将煤气的放散量减少了0.1%, 提高了煤气的使用效率、减少环境的污染。从开始到实施各个阶段, 一直得到各级领导的大力支持, 以及机组运行人员、电气、仪表等各方面技术人员的大力支持, 在项目实施过程中各专业间多次交流, 在相关施工方的密切配合下, 使本项目达到较高技术水平。本项目实施后, 整个控制系统的各个环节之间衔接更加紧密。建立了相关数据之间的数据模型。使得控制系统更加可信, 控制更加可靠、安全, 达到了预期的效果。

摘要：型钢宽厚板煤气加压站工程担负着为整个型钢区域煤气用户提供压力和热值稳定的煤气, 能否提供稳定的混合煤气压力和热值关系到大型后续生产工艺的稳定进行, 而提供混合煤气的稳定热值又是重中之重, 因此确保提供煤气压力和热值的稳定是新建加压站的主要任务之一。目前的调节系统由于适应性差等原因造成煤气放散量大, 不但污染了环境而且也不利于“降本增效”的企业发展战略。同时, 没有混合煤气热值的分析系统也对煤气的调节带来了一定的影响。本文主要介绍利用模糊控制与辅助控制对煤气热值和压力调节的优化过程。

关键词：PLC系统,模糊控制,前馈调节

电厂燃煤管理中热值差的控制分析 篇2

针对大多数火电厂, 入厂煤与入炉煤之间, 容易存在热值差偏大的现象。本文从煤质、存放、设备差异和人员采制化水平等方面, 全面分析了热值差产生的原因, 并讲述了控制热值差的办法, 阐述了热值差偏大给企业带来的经济损失和危害。

1 电厂燃煤管理中控制热值差指标的重要性

燃煤是我国的基础主要能源, 在国民经济中具有重要的战略地位, 更是电厂的主要生产原料。对于火电厂, 燃料成本占发电成本的60%左右, 燃料成本与电厂的效益息息相关, 因此, 做好煤炭管理工作是我们火电厂的重要工作之一。在当前市场煤、计划电的体制下, 燃煤供应较为紧张, 燃煤质量难以保证, 燃煤价格居高不下, 使得火力发电企业成本大幅增加。因此, 在企业不断深化管理、提高效益、落实节能减排工作中, 入厂煤与入炉煤的热值差已成为火力发电企业重要的经济管理指标之一。将入厂煤、入炉煤热值差控制在一定范围内可以体现出燃料管理和采制化工作的水平。

1.1 指标统计与分析

通过对热值差数据进行跟踪统计、分析总结, 及每周内各煤矿热值差变化趋势进行分析, 变化较大的矿点及时查找原因, 确保热值差可控在控。作为两个重要部门, 燃料部和运行部须紧密联系, 做到热值差和供电煤耗同步对比, 遇有异常及时分析查找原因。有关部门报表和数据应协调一致, 出现不一致时, 应及时分析, 如涉及到数据调整时, 要附调整依据和文字说明, 从而从另一角度验证热值差的准确性。

1.2 产生热值差的常见原因

产生较大热值差的原因有多种因素, 主要涉及进厂煤和入炉煤两方面的问题, 具体包括:煤质均匀性的影响;计算热值差的入厂煤和入炉煤不是同一批次;采制化人员不规范操作, 采样、制样、化验过程中的偏差超过允许值;数据统计人为调整, 煤耗计算不准确;煤炭中转、运输及长时间存放发生氧化的影响。可以肯定的是, 热值差主要还是取决于采制化工作, 是否能够真正体现入厂煤和入炉煤煤样的代表性和准确性。因此, 燃煤采制化工作的好坏直接影响入厂煤、入炉煤热值差的控制效果, 两者是紧密联系的。从抓好采制化管理工作这一关键点入手, 来最大程度地降低热值差的产生, 是应该重点注意的。

1.3 煤场管理的影响

如果来煤直接向煤仓上煤, 就不会有热值差。如果来煤先存煤场, 这样的热值差必然会有的。挥发份高容易氧化损失;水分大容易蒸发损失;硫份大也易氧化损失, 硫氧化变二氧化硫, 二氧化硫与水产生酸放热, 容易自燃。煤场受客观因素影响, 长时间煤场不置换, 风吹、日晒、雨淋、自燃, 必然会加剧热值差增大。

1.4 加强煤场管理和配煤工作

故应特别加强煤场管理, 从源头减少存煤热值差的损失。在煤场管理方面, 严格按照煤场结构图定点分类存放, 并用推煤机层层压实。同时, 按照“烧旧存新”的原则, 全面规划煤场存煤管理和置换工作, 避免气温升高后露天存放造成的燃煤热值损失。对煤场煤质进行动态管理, 月底盘煤工作, 通过正反平衡计算比对, 用煤耗差异情况反过来检查煤质验收管理工作, 及时发现问题, 及时分析, 及时纠正, 加强过程管理。

1.5 加强采制化环节管理

采样方面:由于入厂煤采样机设计及安全方面的原因, 采样头不能完全采到车厢底部的煤, 大约有10cm~20cm的煤不能采到。这就给不法发煤、运煤单位造成可乘之机, 有的采用在车厢底部装约30cm高左右的矸石或劣质煤, 然后再在上面装质量好的煤, 致使采样机所采煤样发热量偏高, 给电厂造成经济上的损失, 由此便产生了热值差;当日的入厂煤进入一个煤场, 而入炉煤却从另一个煤场取得, 不是同一个批次, 显而易见地产生了热值差。人工制样如果不按标准操作也可产生较大的误差。

针对以上原因, 入厂煤应做到车车采样, 天天化验;入炉煤中部采样机应加强管理, 出现故障及时维修, 保障采样的可靠性。在煤场管理上, 及时烧旧存新, 减少煤的热量损失。这对于以煤为主要能源来源的发电行业, 降低燃料成本, 提高发电经济效益, 具有较高可操作性。

1.6 加强对有关设备的维护和保养

机采设备必须经权威部门鉴定采样无系统偏差后才能使用。对检定结果及结论要有适用性分析。比如可采煤的最大粒度。加强对采制设备的维护及管理, 降低设备故障率;定期对仪器进行采样精密度校验和偏倚实验, 确保设备符合国标要求, 提高采制化的科技含量, 保证煤质验收的准确性, 才能有效降低入厂、入炉煤热值差。

1.7 加强煤质监督

发电用煤的质量直接对电厂的安全经济运行和经济效益产生重要影响, 做好入厂煤和入炉煤的煤质监督, 是电厂燃料全过程管理中的重要环节。加强监督, 需制定热值差控制考核制度, 将责任分解到各部门、各岗位, 保证了责任有人抓、指标有人盯, 力争在最短的时间内将问题整改到位。以信息化为手段, 充分利用燃料自动监管系统, 实现燃料采制化全过程控制, 完成相关数据收集、统计分析, 把效能监察的“触角”延伸至各个环节。

2 结论

控制好燃煤热值差对降低发电成本、促进电厂安全稳定运行有着积极的意义.煤源管理方面, 注重加强对燃料市场的研判, 主动深入煤矿, 努力寻找性价比高的煤源, 并慎重选择供应商, 加强与大型煤矿企业的合作。通过科学划分燃料管理各环节的管理职能, 将采购和验收分离、采制化分离、入厂和入炉分离、管理和监督分离管理分解到燃料管理部、运行部、监察审计部等相关部门, 明确分工, 各司其责。加大执行力和监管力度, 达到相互制约、相互监督、相互促进的目的, 从而堵塞管理漏洞, 确保热值差指标的准确性, 促进燃料管理水平提高。

参考文献

[1]曹长武.电力用煤采制化技术及其应用.中国电力出版社.

[2]曹长武.火力发电厂燃料试验方法及应用.中国电力出版社.

[3]GB/T19494.1-2004.煤炭机械化采样第1部分:采样方法[S].

热值控制 篇3

关键词：火力发电厂,入厂煤,入炉煤,热值差

入场煤与入炉煤热值差 (简称燃煤热值差) 是火力发电厂经济性考核指标之一, 对火力发电厂生产及发展都有较大的影响。燃煤热值差大是电厂燃料管理工作中的通病, 不仅影响生产成本, 还影响着生产过程中的耗煤计算。合理地管理热值差可以加强电厂的成本控制, 对促进电厂的管理、实现对生产过程的有效监督、确保生产安全和生产质量等具有重要意义。

一、燃煤热差值偏大的原因

(一) 煤质不均匀

煤质的均匀性由煤的颗粒的大小以及分布决定, 一般煤粒越大, 煤质越不均匀, 并且一般较大的颗粒都是煤矸石。煤质不均匀容易导致入厂煤的精密度与入炉煤的精密度不匹配, 从而影响燃煤热值差的真实性和准确性。

(二) 入厂煤的采样子数不合理

如果煤质不均匀性增加却未增加采样子数, 会影响入场煤热值的真实性。煤炭的均匀性较差, 要想测得真实、真确的热值, 就必须按照国家的相关规定及标准进行操作, 尽量避免验收工作中的随意性。很多供应商为了谋取经济利益, 在煤样中掺假, 避开采样的部位而大量掺混煤矸石, 导致入厂煤煤质下降, 相应的热值也严重偏离真实性。

(三) 采样缺乏代表性

传统的人工采样很难做到对整车厢深度开挖采样, 一般采集到的都是最上部的煤样, 采得的煤样缺乏代表性, 致使入厂煤热值虚高。而绝大部分入厂煤的机械采样装置都采用螺杆采样头, 在采样过程中需要与箱底保持一定的距离, 采样时无法采集到箱底的煤样, 且采样轴占据了较大的空间, 使得采样头对大颗粒的煤粒的适应性较差, 机械采样装置的采样缺乏代表性, 入厂煤热值虚高。

(四) 采样方式不合理

较好的采样方式是按照时间和质量进行系统采样。车辆载重尤其是汽车运载的重量不可能保持一致, 参与运煤的车辆的实际载重量也存在较大差异。如果每辆车采煤的数量固定不变, 且不同载重量的车运载的煤质差异较大时, 如果采用载重量较小的汽车运好煤, 而用载重量大的车运载差煤, 会导致入场煤的热值虚高。

(五) 采样人员操作不规范

采样过程中, 采样人员缺乏责任心, 没有严格按照国家的相关规定进行采样, 采样的子样数量以及重量均不满足要求;制样过程中没有严格地对煤样进行反复破碎、过筛以及掺和、缩分等, 都会影响验收结果。

(六) 煤样水分损失

煤样水分损失使入厂煤热值虚高是导致燃煤热值差偏大的主要原因之一。在干旱季节进行人工采样时, 如果没有严格按照国家的相关标准及采样规定, 在深挖4米以下进行采样, 采集的煤样水分含量偏低, 致使煤样缺乏代表性。使用机械装置采样时, 如果没有按照季节或者煤种水分的不同, 分别对煤种进行水分损失测定, 没有及时地修复水分损失, 也会导致入厂煤的热值虚高。在制样过程中操作不规范, 会导致水分损失, 从而影响煤样的代表性。在煤样的化验过程中, 没有按照相关的要求进行化验, 也会导致水分测量结果不准确, 从而影响入厂煤热值。

(七) 煤场管理不规范

煤在储运过程中会有不同程度的氧化情况, 造成部分热量损失, 同时, 煤储存的时间越长, 能量耗损越大。如果对煤场的管理不合理, 没有对煤进行分层压实和定期测量温度, 存煤可能会出现发热以及自燃等现象, 导致热值损耗。

(八) 入炉煤的采样管理不到位

目前, 许多厂家都将工作的重点放在了入厂煤的管理上, 而放松了对入炉煤的管理, 管理上存在一系列问题:一是采样的间隔时间太长, 采样子数没有达到国家的相关标准;二是对采样机的维护不足, 致使采样机没有很好的投入使用;三是没有及时地修复入炉煤采样装置的故障, 导致入炉煤的采样工作无法正常进行,

从而使得入炉煤的热值不准确。

二、控制燃煤热值差的措施

(一) 建立健全相关的规章制度和监督机制

应根据实际需要, 结合相关的标准针对燃料管理的各个部分制定详细的管理制度, 提高采样及制样的质量。加强检查力度, 实行抽查和复检制度, 确保化验数据准确可靠。同时, 应健全有效的监督机制, 加大观测落实力度, 对燃料验收的各个环节进行严格监控。

(二) 加强人员的培训管理工作

应加强对燃料管理相关人员的素质教育及业务能力培训, 提高燃料管理及验收的知识水平、管理能力以及实践操作技术等, 并提高相关人员对国家相关标准和规范的理解和掌握, 提高燃料管理验收人员的责任心和廉洁意识, 提高燃料管理验收业务水平。

(三) 加强设备管理

定期对入厂煤以及入炉煤的采样装置进行维护与检修, 保证采样质量符合生产要求。定期检查破碎机的运行状况和性能状况, 及时地维护和检修故障。同时, 应按季节和煤种水分的不同分别检查采样及制样设备的性能, 修正煤的水分损失, 以避免水分损失导致燃煤热值偏高。

(四) 做好燃料的验收采样工作

1、实现入场验收采样机械化

对于已经安装了入厂煤机械采样设备的电厂, 应认真分析已安装的设备是否能够满足生产的需要, 同时, 应定期检查设备的性能, 确保其性能合格、稳定。

2、规范人工采样

人工采样必须严格按照国家的相关标准及规则进行操作。例如在火车车厢上采样时, 如果采集的煤灰分变化较大, 应适量增加子样的数量, 确保所有的煤颗粒都能进入到采样设备子样数及子样量中。

3、合理确定子样数及子样量

对于载重量一样的车辆, 应尽量保证采样的子样量一致;而对于载重量不同的车辆尤其是汽车, 如果各车的载重量差异较大, 则载重量大的车辆所采用的子样数以及子样量应高于载重量较小的车辆, 且各车采集的样品质量应与车辆的载重量比例相同。

4、提高煤样的代表性

煤质较为均匀时, 采得的样品具有较好的代表性。而当煤质极不均匀时, 应在确保满足国家标准的前提下, 根据实际情况合理地调整采样方法。例如对于火车或汽车存煤时存在的堆放不同质量的煤甚至掺假的情况, 可以分别对煤堆的上、中、下部进行分别采样然后汇总的方法, 以提高煤样的代表性。

三、结束语

深入地了解和分析燃煤热值差偏大的原因, 并相应地提高管理、操作人员的职业素养和专业技能, 不断地改造和完善各项设施设备, 建立健全相关的规章制度, 加强制度建设和监督管理, 才能有效地改善热值差指标, 促进火电厂的发展。

参考文献

[1]杨劲, 等.火电厂入厂煤与入炉煤热值差原因分析[J].湖南电力, 2009, 29 (1) :21-23.

甲醇汽油热值研究 篇4

燃料的热值是指单位质量的该燃料完全燃烧放出的热量,是燃料燃烧特性的重要参数,也是燃油品质的重要指标。燃料的热值直接影响它的使用性能,比如发动机的动力性能和经济性能。甲醇汽油作为一种新能源,其清洁、环保、经济的特点已经被大家所认可,其作为车用燃料在发动机内燃烧的燃料技术性能也已经成熟。随着甲醇汽油在我国大多数城市的大力推广,人们对于甲醇汽油的了解也逐渐增多,但是作为清洁替代燃料,关于其动力性和使用汽油时一样,不会有所下降这一问题一直存有疑问。甲醇汽油的热值,以前更多的是根据燃料中的碳氢元素的质量百分比进行估算的,而当甲醇作为车用燃料,热值上升为甲醇的主要参数时,进行甲醇热值的实验测定与建立醇类燃料理论热值的估算关系式,具有重要的指导意义。

1 实验原理和试验方法

1.1 实验仪器及工作原理

本实验所用主要仪器见表1。

其中氧弹热量计5次苯甲酸标定的仪器热容量误差不超过5%,苯甲酸是国家GBW(E)130035中规定的标准物质,热值26 466 J/g。测定的苯甲酸的热值与给定的热值数据误差不超过60 J/g。

氧弹量热计测定燃料发热量的基本原理是:称取一定质量的试样置于充以纯氧的氧弹中燃烧,该氧弹浸没在一定质量的内桶中,并放在充满一定质量保持内桶温度相对稳定的外桶中。根据燃烧完毕后释放出的热量使水温升高的情况计算出试样的燃烧热值。燃烧测定值即为弹热值。

1.2 试验方法

在实验中,由于要测定的甲醇、汽油以及甲醇汽油属于挥发性物质,因此采用胶囊密封之后放在燃烧皿上固定的方式进行试验,代替国标GB384-81中用聚乙烯制备的安瓿密封,因为如果选用这种塑料,还需要用棉线进行捆绑固定,棉线的热值同样需要测定。因此,直接用胶囊进行密封挥发性的试样,用镍铬丝固定进行试验,而且镍铬丝的热值是已知的,因此这种方法方便而且成本不高。胶囊属于塑料制品,在燃烧中同样会带来附加热,因此对胶囊的热值提前进行了测定。

关于胶囊热值的测定方法概述:把胶囊掰成碎片,装入完整的空胶囊内,称好质量,并将胶囊放进燃烧皿进行固定,并绑好点火丝放进氧弹进行充氧燃烧即可。同样的实验重复进行三次,结果取三次的平均值。胶囊热值的数据记录见表2。

三次试验误差最大为57 J/g,因此在国标规定的误差不超过60 J/g的范围内,实验数据可靠,因此所用胶囊的热值为18 506 J/g。

甲醇汽油的热值测定方法如下:选取密封性能合适的胶囊两个,用分析天平称取其质量,记为M1,用注射器吸入适量的甲醇汽油分别注入两个胶囊中,称取注射甲醇汽油后的胶囊的质量,记为M2,用温度计测量量热体系外桶的温度,记录下来,并调节内桶水的温度低于外桶1℃左右,记录其温度;把称好的装有甲醇汽油的胶囊用镍铬丝固定好,放置于燃烧皿中,并接好点火丝,放入提前盛好10 m L水的氧弹内,拧紧氧弹盖,将充氧器接在氧气瓶上,对氧弹充氧30 s,氧气阀压力在2.4~3.0 MPa范围内,将内桶放在外桶的绝缘支架上,插好点火线,盖好外桶桶盖。按照仪器操作界面输入相应的样品质量、仪器热容值(提前标定好的)、附加热(镍铬丝的燃烧热,也是测定过的)确定即可。测量结束。

2 试验中用到的计算公式

2.1 试样弹热值计算公式

仪器所测量出来的样品弹热值记为H,它是包括胶囊热值在内的总热值,因此应该扣除胶囊燃烧所带来的热值,胶囊的热值记为H1,也就是18 506J/g,试样弹热值记为QD,计算公式如下:

式中,QD为试样的弹热值,J/g;M1为胶囊的质量,M2为装试样后的胶囊质量。

2.2 总热值计算公式

式中,QZ为试样的总热值,J/g;QD为试样的弹热值,J/g;94.20为硫含量每1%相当于产生热量为94.20 J;S为试样的硫含量,%;N为硝酸的生成剂溶解于水的热量,对于文中的甲醇或汽油均属于轻质燃料,经验数值为50.24 J/g。对于硫含量不大于0.2%的燃料,酸的总修正数可以采用62.80 J/g,即:

2.3 氢含量gh(%)估算

式中0.005和41.4分别为经验系数,QD为试样的弹热值,J/g。

2.4 低热值的计算

式中,QZ为试样的总热值,J/g;25.12为水蒸气每1%(0.01g)的汽化潜热,J/g;9为氢含量百分数换算为水含量百分数的系数;gh为试样中的氢含量,%。

3 实验结果分析

实验对M0(93号汽油),M15,M25,M50,M85,M100甲醇汽油的热值进行了测定。其中的甲醇均为分析甲醇,测定的高热值为22 768 J/g,低热值为19 959 J/g。甲醇汽油的基础油均是市场销售的车用93号汽油。为了排除添加剂对甲醇汽油热值的影响,甲醇汽油中都没有加入添加剂。其中低比例甲醇汽油可以互溶,高比例甲醇汽油也没有发现分层,只是中等比例的M50甲醇汽油出现了不能互溶的现象。因此针对M50甲醇汽油采取了用注射器按量注射的方式。每个试样进行三次试验,两两之间误差不超过60 J/g。结果均保留整数。实验结果见表3。

因为没有专门的汽油产品分析仪来测定试样中的硫元素和氢元素,加上试样中的硫元素含量较小,而且对热值的影响不大,因此按照公式(3)来计算试样的高热值。通过计算,我们得出甲醇汽油的热值,见表4。

从表4我们可以看出,甲醇汽油的热值随着添加的甲醇比例的增加而降低,氢元素的含量也呈降低的趋势。高热值比低热值高2 760~3 400 J/g。

根据实验数据,利用EXCEL里面的回归方法,对测定的甲醇汽油的低热值进行回归分析,得到相关系数RR2为1,因此线性相关,并得出其回归方程式如下:

Q代表燃料的低热值,MJ/kg;gc为燃料中的碳元素的质量百分含量,%;gh为燃料中氢元素的质量百分含量,%;47.38和97.29为回归系数。

从燃烧本质上来说,甲醇和汽油的燃烧就是碳和氢的高温化学反应,这两个化学反应都属于放热反应。△H为负值表示放出热量。化学反应方程式为:

因此,完全燃烧1 kg的碳放出32 993 k J的热量,完全燃烧1 kg的氢放出121 004 k J的热量。用公式表示就是:

Q表示燃料的理论热值,J/g;gc表示燃料中碳的百分含量,%;gh表示燃料中氢的百分含量,%。

公式(6)是燃料中碳和氢完全燃烧释放出的热量,不代表实际燃烧状况。我们平时都是用下面的公式估计某种燃料的热值。

式中,Q为某种燃料的热值,MJ/kg;gc为燃料中碳元素的质量比,%;gh为燃料中氢元素的质量比,%;其中8 100和24 600为估算的经验系数。

由上面三个公式我们可以看出,碳、氢元素含量不同的燃料其热值也会不同。用公式(7)估算的热值记为Q1,公式(8)估算出来的热值记为Q2,根据重新拟合的公式(6)估算出来的热值记为Q3,把Q1、Q2,Q3与实验测定的数值对比见表5、表6、图1,并计算了估算值与实验值之间的误差,发现Q1>Q2>Q3。根据重新拟合的公式计算出来的热值与实验值最接近,误差也最小,Q3的误差最大为2.9%。

4 结论

a.笔者利用氧弹热量计测定甲醇汽油的热值的方法是可行的,符合GB/T384-81的要求,为了保证试样材料的密封,研究采用了胶囊注射法。试验误差小于60 J/g,在国家标准规定的120 J/g范围之内。证明采用胶囊注射对液体燃料进行热值测定的方法是可行的。

b.采用液体燃料理论分析公式估算热值,其误差范围为4.8%~37.8%;采用传统拟合公式的误差范围为0.6%~28.2%;采用本实验新推论的计算公式,误差范围为0.2%~2.9%。这说明了新推论的计算公式能够作为估算燃料热值的一般公式使用。

摘要：用氧弹热量计对甲醇、汽油以及甲醇汽油的热值进行了测定,误差控制在国家标准GB/T384-81要求的范围内。通过实验,得出甲醇汽油的热值随着甲醇比例的增加而降低。采用理论分析公式计算的热值与实验值的误差范围为4.8%37.8%,采用传统拟合公式的误差范围为0.6%28.2%,采用本实验新推论的拟合公式误差范围为0.2%2.9%。

关键词：甲醇汽油,热值研究

参考文献

[1]GB/T384-91,石油产品热值测定法[S].

[2]DL/T567.8-95,燃油发热量的测定[S].

混合煤气热值对折算标煤的影响 篇5

山东石横特钢集团有限公司是集焦化、炼铁、炼钢、轧钢及机械制造为一体的大型钢铁企业。近年来, 随着集团公司煤气回收技术的提高, 煤气管线网络的完善和对燃煤、燃油加热炉的技术改造, 煤气作为清洁能源逐步取代煤炭、煤焦油, 在集团公司生产中得到普遍应用。

1 问题的提出

目前, 公司轧钢厂高线车间加热炉主要将由高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气组成的混合煤气作为燃料, 其煤气混配管网流程如图1所示。

标煤消耗是轧钢生产车间的重要指标之一, 其消耗的高低直接影响车间的成本核算。以高线车间为例, 在计算车间标煤消耗时, 混合煤气消耗量由煤气混配站计量得出。而对混合煤气热值数据的取用, 车间采用混配站对混合煤气的化验热值, 而计控部门采用公式计算混合后热值。两种不同热值的取用, 最终导致标煤消耗计算值存在差异。通过对高线车间采集两个月的数据并分别采用两种热值对高线车间标煤耗进行计算, 两种计算结果对比如表1所示。

从表1可以看出, 在相同钢材产量, 相同混合煤气用量前提下, 由于混合煤气的热值取用途径不同, 一、二月采用公式计算所得标准煤消耗与化验热值标准煤消耗的差值为2.78%, 3.57% 。因此选择合适的热值的计算方法是计算标煤耗的关键。

2 问题的分析与解决

2.1 混合煤气折标准煤及热值的计算方法

混合煤气折标准煤的计算式:

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式中:T— 标准煤质量, kg;

QJ—混合煤气的热值, kcal/m3;

QV—混合煤气的用量, m3;

S—产量, t。

其中煤焦油每m3平均发热量折成标准煤相当于7000kg, 折算标准煤系数取1.143kg标准煤/kg煤焦油。

由式 (1) 可以看出, 混合煤气的用量QV为混合站高炉、转炉、焦炉的用量之和, S为车间钢材产量;而混合煤气的热值QJ, 表1中有两种计算方法:车间是采用混配站的化验热值数据, 该热值数据是通过化验出取样组分的多种气体的化学含量, 再根据计算式 (2) 得出:

(2)

式中:V1、V2、V3、V4分别为CO、H2、CH4及CmHn气体的体积百分比, %。

计控部门是采用混配前单一介质的流量和热值利用式 (3) 计算得出混合热值:

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式中:QV1、QV2、QV3分别为高炉、焦炉、转炉煤气用量, m3;QJ1、QJ2、QJ3为相应煤气热值, kcal/m3。

2.2 结合混合煤气取样及工况变化运用比对法分析

(1) 煤气混配站的气体分析仪是通过检测煤气中各成分的体积百分比来测定热值。化验人员每隔2h整点从图1中取样点取样1次, 1天共取12次, 取样地点距离煤气的混合处3m左右。化验人员化验出煤气组分后, 再通过式 (2) 算出混合煤气的热值, 车间以此热值作为当日标煤消耗的计算依据。

煤气混配站的煤气工况较为复杂。3种煤气分别来自不同的发生系统, 高炉煤气进入混配站之前未通过稳压装置。3种煤气压力存在较大差异, 高炉煤气压力10～15kPa, 温度180℃;焦炉煤气压力7～8kPa, 温度常温;转炉煤气压力9～10 kPa, 温度常温。3种煤气未按一定比例混入, 因而当3种煤气混合在一起时, 尤其是高炉煤气压力存在较大波动时, 混合站的操作人员需要不断调节各系统阀门的开度来平衡煤气之间的压力。此时工况的变化较为复杂, 容易造成取样处煤气组分变化较快, 加之取样次数较少、取样地点较近, 得不到理想的取样组分。因而在这种情况下取得的混合煤气成分并不能真正反映出该段时间内混合煤气热值。

(2) 虽然3种煤气分别来自不同的发生系统, 但单独成分的化验相对稳定, 且该系统采用混合前的单独计量, 在确保流量计正常运行的前提下, 计控部门采用式 (3) 计算得出混合煤气热值。事实上每种煤气的用量就是混合比。

由于混配站取样点距离煤气混合处较近, 煤气混合不充分, 在使用混配站同一化验设备正常运行的前提下, 计控部门采取更换取样地点的策略, 从高线车间加热炉取样化验, 并与公式计算的方法进行比对, 对比结果如表2所示。

通过表2数据比对不难看出, 两种混合煤气热值计算办法得出的结果确实存在偏差, 四组热值的平均相对误差在1.06%左右。由于相对误差较小, 在这种情况下, 考虑到煤气工况的特殊性, 采用公式计算法来计算混合热值更为适当, 使标煤耗计算值更具代表性。

3 结论

混合煤气热值的合理化计算 篇6

山东石横特钢集团有限公司是集焦化、炼铁、炼钢、轧钢及机械制造为一体的大型钢铁企业。近年来,随着煤气回收技术的提高、煤气管网的完善以及对燃煤、燃油加热炉的技术改造,煤气逐步取代煤炭、煤焦油并在集团公司的生产和生活中普遍应用。2007年初,在集团公司大力发展循环经济的号召下,公司深入开展技术创新活动,对高线生产线加热炉进行了技术改造,从使用高炉煤气和焦炉煤气两种混合气体增加为使用高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气组成的三种混合煤气作为燃料,其煤气混配管网流程如图1所示。

1 问题的提出

标煤消耗是核算生产成本的重要技术指标,而轧钢车间最主要的能源消耗就是煤气,以山东石横特钢集团有限公司高线生产线为例,此生产线加热炉以混合煤气(高炉+焦炉+转炉)作为燃料,由混配站输送供应(见图1)。煤气消耗的数据采集以煤气混配站计量表为准,而对混合煤气热值数据的取用,车间和计控部门双方存在分歧,车间首肯混配站化验的燃气热值,而计控部门则采用公式计算混合后的燃气热值。两种不同燃气热值的取用,产生了不一致的结论,最终导致双方在计算月标煤消耗时,计算结果存在差异,影响了车间的成本核算。

通过采集生产线改造以来的煤气数据,分别采用两种热值计算方法对标煤消耗进行了计算,其结果如表1所示。

从表1可以看出,在相同产量、相同混合煤气用量的前提下,由于混合煤气热值的取用途径不同,采用相同标煤耗计算公式所得标准煤消耗的相对误差为2.78%和3.57% ,因此采用什么热值计算方法更为合理是计算标煤消耗的关键。

2 分析及解决问题

2.1 混合煤气折算为标准煤及热值的计算方法

混合煤气折算为标准煤计算公式为[2]

式中,T为标准煤单位消耗量,kgce/t;29 000为煤焦油的平均发热值, kJ/m3;1.143为煤焦油折算标准煤系数;QJ为混合煤气热值,kJ/m3 ;QV为混合煤气用量,m3 ;S为车间钢材产量,t。

由式(1)可以看出,混合煤气的用量QV为混合站高炉、焦炉、转炉煤气的用量之和;而对于混合煤气的热值QJ,表1中有两种计算方法:车间采用的是混配站的化验数据,该检测方法是对被测气体通过取样后,对组分进行化验,再根据煤气化验组分的计算公式计算具体数值。其热值

式中,V1为CO气体的体积分数,% ;V2为H2气体的体积分数,%;V3为CH4 气体的体积分数,%;V4为CmHn气体的体积分数,%。

计控部门采用的计算方法为采集混配前单一介质的流量[1]、热值数据,并根据式(3)计算混合煤气的热值。其计算公式为

式中,QV1,QV2,QV3为高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气用量,m3;QJ1,QJ2,QJ3为高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气热值 ,kJ/m3。

2.2 两种计算方法的分析及对比

煤气混配站的气体分析仪通过检测煤气中各成分的体积分数来测定热值,化验人员每隔2 h从现场取样点取样1次,1天共取12次,取样地点距离煤气的混合处3 m左右,化验人员化验出煤气组分后,再通过式(2)计算出混合煤气的热值,车间以此热值作为当日标煤消耗的计算依据。煤气混配站的煤气工况较为复杂,三种煤气分别来自不同的发生系统,高炉煤气进入混配站之前未通过稳压装置,三种煤气压力存在较大差异。高炉煤气(压力10～15 kPa,温度180 ℃)、焦炉煤气(压力7～8 kPa,常温)、转炉煤气(压力9～10 kPa,常温)未按一定比例混入,因而当三种煤气混合在一起时,尤其是高炉煤气压力存在较大波动时,混合站的操作人员需不断地调节各系统阀门的开度,来平衡煤气之间的压力,此时工况的变化较为复杂,容易造成取样处煤气组分变化较快,加之取样次数较少、取样地点较近,无法得到理想的取样组分,因而在这种情况下取得的混合煤气成分并不能真正反映出该段时间内混合煤气的热值。

虽然三种煤气分别来自不同的发生系统,但各自成分化验相对稳定,且该系统采用混合前的单独计量,在确保流量计正常运行的前提下,计控部门采用式(3)计算出混合煤气的热值。事实上每种煤气的消耗量比值就是混合比,由于混配站取样点距离煤气混合处较近,煤气混合不充分,在使用混配站同一化验设备且仪器处于正常运行的前提下,计控部门采取更换取样地点的策略,从高线车间加热炉取样化验,并采用式(2)计算热值后与式(3)的计算结果进行比对,如表2所示。

通过表2数据比对不难看出两种混合煤气热值计算方法得出的结果确实存在偏差,四组热值的平均相对误差在1.067%左右;由于相对误差较小,在这种情况下,考虑到煤气工况的特殊性,采用式(3)方法来计算混合热值更为合理,使标煤耗计算值更具代表性。

3结束语

混合煤气的热值受多种因素影响,人工化验的频次,取样地点以及工况的运行等都是造成混合煤气热值出现偏差的因素。本文提出在混合煤气组分变化不稳定、热值变化较大的情况下,利用公式计算标煤消耗,能够代表真正意义上的经济指标。

摘要：主要从生产实际出发,针对高线生产线混合煤气热值计算中存在的问题,通过工况分析,运用数据比对的方法进一步讨论混合煤气热值计算的合理性,从而实现了采用混合比的方法替代热值分析的计算理念,实现了高线生产线煤气消耗的准确计量。

关键词：混合煤气,标准煤,热值计算,气体分析仪,相对误差

参考文献

[1]GB/17167-2006用能单位能源计量器具配备和管理通则[S].北京:中国计量出版社,2006.

热值控制 篇7

1 原煤与煤矸石配比调为1∶2

此时入炉燃料热值降为10 45 0k J/kg, 现假设相同的发电量N (额定发电量60万k Wh/d) , 锅炉热效率不变 (实际运行中受诸多因素的影响热效率会有所不同) , 入炉热值为1 2 1 2 2 k J/k g时, 耗用燃料M1t (设计值为7 2 0 t/d) , 入炉热值为10 45 0k J/kg时, 耗用燃料为M2t。根据能量守恒定律, M1×12122=M2×10450, 由此推出M1/M2=1 0 4 5 0/1 2 1 2 2, M2=1.1 6 M1;入炉热值为1 0 4 5 0 k J/k g时的原煤量为1.1 6 M1×33.3%=M1×38.6%;入炉热值为12122k J/k g时原煤耗用量为M1×4 1.7%, 可节约原煤M1×3.1% (每月节约原煤3 0×7 2 0×0.0 3 1=6 6 9.6 t) , 实际运行2个月后, 锅炉运行良好, 节约原煤1320t, 锅炉受热面磨损情况良好。

2 原煤与煤矸石配比调为1∶2.5

此时入炉燃料热值降为9 6 1 4 k J/k g, 假设此时发电量也为N, 锅炉热效率不变, 耗用燃料M3t, 则M1×12122=M3×9614, 由此推出M3=1.2 6 M1, 原煤用量为1.2 6M1×2 8.6%=M1×36%, 可节约原煤M1×5.7% (每月节约原煤30×720×0.057=1231t) , 实际运行节约原煤量为1050t。经调查发现, 主要是料层差压增加, 物料流化状态不理想, 灰渣含碳量增加, 机械不完全燃烧损失增加, 锅炉热效率下降, 造成燃料的浪费;另外对锅炉受热面检查发现, 受热面有一定程度的磨损, 但锅炉仍能稳定、安全运行。

3 原煤与煤矸石配比调为1∶3.5

此时入炉燃料热值降为8 3 6 0 k J/k g, 假设此时发电量也为N, 锅炉热效率不变, 耗用燃料M4t, 则M1×12 12 2=M4×8360, 由此推出M4=1.45M1, 原煤用量为1.45 M1×22.2%=M1×32.2%, 可节约原煤M1×9.5% (每月节约原煤30×720×0.095=2052t) 。但此时锅炉却出现了一系列问题, 首先是渣管的排渣量远远满足不了运行要求, 引起料层过厚, 一次风机电流增加近1 0 A, 另外料层过厚, 容易造成物料流化质量下降, 大颗粒沉积在底部, 流动不起来, 极易结焦, 经常造成渣管下渣不利, 需要人力疏通渣管, 9 0 0多度的红渣对人身安全也极为不利。强力排渣造成了物料在炉内的停留时间缩短, 燃烧不充分, 灰渣含碳量太高, 机械不完全燃烧损失增加, 锅炉热效率下降, 造成燃料的浪费, 实际节约原煤1 50 0t;另外运行2个月后, 对受热面进行检查, 发现炉膛内墙浇注料部分脱落, 蒸发管下层护瓦大量扭曲变形, 省煤器上排管道管壁出现棱边。

4 分析比较

现将以上分析作比较, 见表1。

由表1可知, 入炉燃料热值保持在961 4~1 0 4 5 0 k J/k g范围时, 不仅可以节约原煤, 而且锅炉还能安全、稳定运行;但为了延长锅炉的运行周期, 需要对受热面的防磨保护近一步加强。由于燃料中灰份的增加, 烟气流速的提高, 受热面的磨损加剧, 初期设计的防磨保护措施满足不了运行要求。

根据磨损的实际情况, 利用检修时间对蒸发管进行了改造, 在易磨损部位加装护瓦, 防护瓦材质由原来的1Cr20Ni14Si2变更为Cr25Ni20;对省煤器在容易出问题的部位, 进行了一系列改造, 每组由上至下前3根管子取消扁钢, 变为光管。所有第一根管子及弯头内、外侧喷涂耐磨材料后加装半圆护瓦。喷涂材料为L X 8 8 A, 厚度为0.5 m m。省煤器管夹、护瓦材质由原来的Q235-A更换为1Cr13。在省煤器管排上方加装了导流板, 避免了高速烟气直接对管排的冲刷。

改造后, 锅炉运行周期明显加长, 由原来的4 0多天, 延长到6 0多天, 最好时达到9 0天, 取得了非常可观的经济效益。

5 结束语

改变入炉燃料热值来节煤是循环流化床锅炉的一个显著优点, 是煤粉炉不能相比的, 但受热面磨损情况会加剧, 这又是它的一个显著缺点, 不过只要根据具体的磨损情况, 采取必要的保护措施, 通过改变燃料热值来节煤也是十分可行的办法。

摘要：介绍演马电力根据自身的特点, 降低入炉燃料热值, 分析比较改造, 来达到节煤、减少运行成本的目的。