一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算方法及系统
阅读说明：本技术 一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算方法及系统 (Method and system for calculating maximum sludge blending combustion amount of coal-fired boiler ) 是由 童家麟 齐晓娟 吕洪坤 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算方法及系统。本发明的方法包括：分别计算典型负荷下燃煤锅炉最低炉膛温度承受值的目标最大污泥掺烧量,磨煤机燃料量最大承受值的目标最大污泥掺烧量,脱硝系统NO最大承受值的目标最大污泥掺烧量,脱硫系统SO-(2)最大承受值的目标最大污泥掺烧量,除尘系统粉尘最大承受值的目标最大污泥掺烧量,废水系统重金属最大可排放值的目标最大污泥掺烧量,取各个目标最大污泥掺烧量中的最小值,根据燃煤机组目标发电功率和实际发电功率实时修正最小值后为燃煤锅炉最大污泥掺烧量。本发明在保证燃煤机组发电功率及燃煤锅炉安全运行的前提下,最大程度地提高典型负荷下污泥可掺烧量。(The invention discloses a method and a system for calculating the maximum sludge co-combustion amount of a coal-fired boiler. The method of the invention comprises the following steps: respectively calculating the target maximum sludge blending combustion amount of the lowest hearth temperature bearing value of the coal-fired boiler, the target maximum sludge blending combustion amount of the maximum fuel quantity bearing value of the coal mill, the target maximum sludge blending combustion amount of the maximum NO bearing value of the denitration system and the SO of the desulfurization system under typical load 2 The method comprises the steps of obtaining a target maximum sludge blending combustion amount with a maximum bearing value, a target maximum sludge blending combustion amount with a maximum dust bearing value of a dust removal system and a target maximum sludge blending combustion amount with a maximum discharge value of heavy metals of a wastewater system, taking the minimum value of the target maximum sludge blending combustion amounts, correcting the minimum value in real time according to the target power generation power and the actual power generation power of a coal-fired unit, and then obtaining the maximum sludge blending combustion amount of the coal-fired boiler. The invention is in ensuring combustionThe method has the advantages that the sludge mixable combustion amount under typical load is improved to the maximum extent on the premise of generating power of the coal unit and safe operation of the coal-fired boiler.)
技术领域
本发明属于燃煤锅炉污泥利用技术领域，具体地说是一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算方法及系统。
背景技术
伴随着我国城市化建设进程不断加快，城市污泥生成量明显加大，污泥处理量也随之大幅上升。目前，处理污泥的方法一般有土地填埋、直接排海、直接焚烧、掺烧处理等几种，在上述几种处理方式中，焚烧方式能够使污泥中的有机物完全燃烧并全部碳化，处理速度快且处理彻底，因而在近年来受到了广泛重视。在各类焚烧方式中，燃煤锅炉污泥掺烧处理具有初投资小、辅助燃料使用量少等优势，被认为是一种极具前途的处理方法。
以往燃煤锅炉污泥掺烧后可能存在着炉膛温度降低，脱硝系统NO处理量、脱硫系统SO2处理量、除尘系统粉尘处理量、废水系统重金属排放量升高等问题，在一定程度上制约了燃煤锅炉污泥掺烧量，且以往最大污泥掺烧量往往仅凭经验获取，存在着一定的盲目性，使得实际最大污泥掺烧量往往大幅低于燃煤锅炉可承受值。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算方法及系统，其根据典型负荷下燃煤锅炉、磨煤机、脱硝系统、脱硫系统、除尘系统、废水系统的相关参数及污泥特性，在保证燃煤锅炉安全运行的前提下，以最大程度提高典型负荷下污泥可掺烧量，并可根据燃煤机组目标发电功率和实际发电功率，实时修正最大污泥掺烧量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算方法，其包括以下步骤：
步骤1，获取典型负荷下燃煤锅炉、磨煤机、脱硝系统、脱硫系统、除尘系统和废水系统的相关参数；
步骤2，计算典型负荷下燃煤锅炉最低炉膛温度承受值的第一目标最大污泥掺烧量；
步骤3，计算典型负荷下磨煤机燃料量最大承受值的第二目标最大污泥掺烧量；
步骤4，计算典型负荷下脱硝系统NO最大承受值的第三目标最大污泥掺烧量；
步骤5，计算典型负荷下脱硫系统SO2最大承受值的第四目标最大污泥掺烧量；
步骤6，计算典型负荷下除尘系统粉尘最大承受值的第五目标最大污泥掺烧量；
步骤7，分别计算典型负荷下废水系统各类重金属最大可排放值的污泥掺烧量，其最小值为第六目标最大污泥掺烧量；
步骤8，比较第一目标最大污泥掺烧量、第二目标最大污泥掺烧量、第三目标最大污泥掺烧量、第四目标最大污泥掺烧量、第五目标最大污泥掺烧量、第六目标最大污泥掺烧量，取最小值为典型负荷下燃煤锅炉目标最大污泥掺烧量；
步骤9，根据燃煤机组目标发电功率和实际发电功率实时修正目标最大污泥掺烧量后为燃煤锅炉最大污泥掺烧量。
进一步地，所述典型负荷下第一目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，A为总燃料量，单位为：kg/h；T1为燃煤锅炉最低炉膛温度可承受值，单位为：K；T2全煤燃烧时炉膛温度，单位为：K；T3为污泥对炉膛温度的影响值，单位为：K。
进一步地，所述典型负荷下第二目标最大污泥掺烧量的计算根据下述两个公式：
式中，Q1为炉膛所需放热量，单位为：kJ/h；B为单台磨煤机最大研磨量，单位为：kg/h；n为投运磨煤机数量；q2为煤低位发热量，单位为：kJ/kg；q3为污泥低位发热量，单位为：kJ/kg；F为单台磨煤机一次风量，单位为：kg/h；c为空气比热，单位为：kJ/(kg·K)；t1为磨煤机入口一次风温度，单位为：K；t2为磨煤机出口最低允许一次风温度，单位为：K；γ为水的汽化潜热，单位为：kJ/kg；w1为煤外水分，％；w2为污泥外水分，％；
第二目标最大污泥掺烧量取上述两个公式计算结果的较小值。
进一步地，所述典型负荷下第三目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，N1为脱硝系统NO最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；N2为煤生成NO系数；N3为污泥生成NO系数。
进一步地，所述典型负荷下第四目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，S1为脱硫系统SO2最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；S2为煤生成SO2系数；S3为污泥生成SO2系数。
进一步地，所述典型负荷下第五目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，V1为除尘系统粉尘最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；V2为煤中灰分，％；V3为污泥中灰分，％。
进一步地，所述典型负荷下第六最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，M1为废水系统各类重金属最大可排放值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；M2为煤中各类重金属质量分数，％；M3为污泥中各类重金属质量分数，％；
分别根据废水系统各类重金属最大可排放值计算x6，其中的最小值即为第六目标最大污泥掺烧量。
进一步地，所述典型负荷下燃煤锅炉最大污泥掺烧量的实时修正公式为：
式中，D1为实际发电功率，单位为：kJ/h；D2为目标发电功率，单位为：kJ/h；x7为燃煤锅炉目标最大污泥掺烧量，单位为：kg/h；q2为煤低位发热量，单位为：kJ/kg；q3为污泥低位发热量，单位为：kJ/kg。
更进一步地，总燃料量A为煤量和污泥量之和。
本发明还采用另一种技术方案为：一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算系统，其包括：
参数获取单元，获取典型负荷下燃煤锅炉、磨煤机、脱硝系统、脱硫系统、除尘系统和废水系统的相关参数；
第一目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下燃煤锅炉最低炉膛温度承受值，计算第一目标最大污泥掺烧量；
第二目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下磨煤机燃料量最大承受值，计算第二目标最大污泥掺烧量；
第三目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下脱硝系统NO最大承受值，计算第三目标最大污泥掺烧量；
第四目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下脱硫系统SO2最大承受值，计算第四目标最大污泥掺烧量；
第五目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下除尘系统粉尘最大承受值，计算第五目标最大污泥掺烧量；
第六目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下废水系统各类重金属最大可排放值，计算第六目标最大污泥掺烧量；
最大污泥掺烧量计算单元，比较第一目标最大掺烧量、第二目标最大掺烧量、第三目标最大掺烧量、第四目标最大掺烧量、第五目标最大掺烧量和第六目标最大掺烧量，取最小值得出目标最大污泥掺烧量；根据燃煤机组目标发电功率和实际发电功率实时修正目标最大污泥掺烧量后为燃煤锅炉最大污泥掺烧量。
进一步地，所述的第六目标最大污泥掺烧量计算单元中，根据废水系统各类重金属最大可排放值计算各自的第六最大污泥掺烧量，其中的最小值即为第六目标最大污泥掺烧量。
本发明根据典型负荷下燃煤锅炉、磨煤机、脱硝系统、脱硫系统、除尘系统、废水系统的相关参数及污泥特性，在保证燃煤机组发电功率和燃煤锅炉安全运行的前提下，最大程度地提高典型负荷下污泥可掺烧量。
附图说明
图1为本发明实施例1一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算方法流程图；
图2为本发明实施例2一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算系统结构原理图。
具体实施方式
以下便结合本发明实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明的技术方案更易于理解、掌握。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅附图1为本发明一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算方法流程图，本实施例包括的具体步骤为：
步骤1，获取典型负荷下燃煤锅炉、磨煤机、脱硝系统、脱硫系统、除尘系统、废水系统的相关参数；
步骤2，计算典型负荷下燃煤锅炉最低炉膛温度承受值的第一目标最大污泥掺烧量；
步骤3，计算典型负荷下磨煤机燃料量最大承受值的第二目标最大污泥掺烧量；
步骤4，计算典型负荷下脱硝系统NO最大承受值的第三目标最大污泥掺烧量；
步骤5，计算典型负荷下脱硫系统SO2最大承受值的第四目标最大污泥掺烧量；
步骤6，计算典型负荷下除尘系统粉尘最大承受值的第五目标最大污泥掺烧量；
步骤7，分别计算典型负荷下废水系统各类重金属最大可排放值的污泥掺烧量，其最小值为第六最大目标污泥掺烧量；
步骤8，比较第一目标最大掺烧量、第二目标最大掺烧量、第三目标最大掺烧量、第四目标最大掺烧量、第五目标最大掺烧量、第六目标最大掺烧量，取最小值为典型负荷下燃煤锅炉目标最大污泥掺烧量；
步骤9，根据燃煤机组目标发电功率和实际发电功率实时修正目标最大污泥掺烧量后为燃煤锅炉最大污泥掺烧量。
本发明的方法可根据典型负荷下燃煤锅炉、磨煤机、脱硝系统、脱硫系统、除尘系统、废水系统的相关参数及污泥特性，准确计算燃煤锅炉可掺烧的该种污泥量，即在保证燃煤机组发电功率和燃煤锅炉安全运行的前提下，最大程度提高典型负荷下污泥可掺烧量。
具体地，典型负荷下第一目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
其中，A为总燃料量，单位为：kg/h；T1为燃煤锅炉最低炉膛温度可承受值，单位为：K；T2全煤燃烧时炉膛温度，单位为：K；T3为污泥对炉膛温度的影响值，单位为：K。
更具体地，总燃料量A为煤量和污泥量之和。对于典型负荷，在计算中，认为少量污泥掺烧的情况下，锅炉效率不变，即认为总燃料量A不变。污泥掺烧后，炉膛温度会有所降低，一般认为燃煤锅炉最低炉膛温度T1可承受值需控制在1100K以上。全煤燃烧时炉膛温度T2和污泥对炉膛温度的影响值T3可预先通过试验的方法获得。
具体地，典型负荷下第二目标最大污泥掺烧量的计算根据下述两个公式：
其中，Q1为炉膛所需放热量，单位为：kJ/h；B为单台磨煤机最大研磨量，单位为：kg/h；n为投运磨煤机数量；q2为煤低位发热量，单位为：kJ/kg；q3为污泥低位发热量，单位为：kJ/kg；F为单台磨煤机一次风量，单位为：kg/h；c为空气比热，单位为：kJ/(kg·K)；t1为磨煤机入口一次风温度，单位为：K；t2为磨煤机出口最低允许一次风温度，单位为：K；γ为水的汽化潜热，单位为：kJ/kg；w1为煤外水分，％；w2为污泥外水分，％。
更具体地，在上述两个公式中，假定条件为每台投运磨煤机煤量相同，每台投运磨煤机污泥量相同，第二目标最大污泥掺烧量取上述两个公式计算结果的较小值。
更具体地，对于典型负荷，炉膛所需放热量Q1保持不变，煤低位发热量q2、污泥低位发热量q3可以通过检测获得，为了防止煤粉管堵煤，磨煤机出口最低允许一次风温度t2需控制在330K以上。
具体地，典型负荷下第三目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
其中，N1为脱硝系统NO最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；N2为煤生成NO系数；N3为污泥生成NO系数。
更具体地，脱硝系统NO最大承受值N1可通过脱硝系统设计说明书获得，煤生成NO系数N2、污泥生成NO系数N3可以通过试验方法获得。
具体地，典型负荷下第四目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
其中，S1为脱硫系统SO2最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；S2为煤生成SO2系数；S3为污泥生成SO2系数。
更具体地，脱硫系统SO2最大承受值S1可通过脱硫系统设计说明书获得，煤生成SO2系数S2、污泥生成SO2系数S3可以通过试验方法获得。
具体地，典型负荷下第五目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
其中，V1为除尘系统粉尘最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；V2为煤中灰分，％；V3为污泥中灰分，％。
更具体地，除尘系统粉尘最大承受值V1可通过除尘系统设计说明书获得，煤生成粉尘系数V2、污泥生成粉尘系数V3可以通过试验方法获得。
具体地，典型负荷下第六最大污泥掺烧量的计算公式为：
其中，M1为废水系统各类重金属最大可排放值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；M2为煤中各类重金属质量分数，％；M3为污泥中各类重金属质量分数，％。
更具体地，分别根据废水系统各类重金属最大可排放值计算各自的x6，其中的最小值即为第六目标最大污泥掺烧量。
具体地，典型负荷下燃煤锅炉最大污泥掺烧量的实时修正公式为：
其中，D1为实际发电功率，单位为：kJ/h；D2为目标发电功率，单位为：kJ/h；x7为燃煤锅炉目标最大污泥掺烧量，单位为：kg/h。
更具体地，由于污泥低位发电量小于煤低位发热量，掺烧污泥后可能存在着燃煤机组实际发电功率达不到目标发电功率的情况，此时，应根据燃煤机组实际发电功率和目标发电功率实时修正目标最大污泥掺烧量，使得实际发电功率达到目标发电功率。
实施例2
请参阅附图2，本实施例提供了一种燃煤锅炉最大污泥掺烧量的计算系统，其包括：
参数获取单元，获取典型负荷下燃煤锅炉、磨煤机、脱硝系统、脱硫系统、除尘系统、废水系统的相关参数；
第一目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下燃煤锅炉最低炉膛温度承受值，计算第一目标最大污泥掺烧量；
第二目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下磨煤机燃料量最大承受值，计算第二目标最大污泥掺烧量；
第三目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下脱硝系统NO最大承受值，计算第三目标最大污泥掺烧量；
第四目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下脱硫系统SO2最大承受值，计算第四目标最大污泥掺烧量；
第五目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下除尘系统粉尘最大承受值，计算第五目标最大污泥掺烧量；
第六目标最大污泥掺烧量计算单元，根据典型负荷下典型负荷下废水系统各类重金属最大可排放值，计算第六目标最大污泥掺烧量；
最大污泥掺烧量计算单元，比较第一目标最大污泥掺烧量、第二目标最大污泥掺烧量、第三目标最大污泥掺烧量、第四目标最大污泥掺烧量、第五目标最大污泥掺烧量、第六目标最大污泥掺烧量，取最小值为典型负荷下燃煤锅炉目标最大污泥掺烧量；根据燃煤机组目标发电功率和实际发电功率实时修正目标最大污泥掺烧量后为燃煤锅炉最大污泥掺烧量。
第一目标最大污泥掺烧量计算单元中，典型负荷下第一目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，A为总燃料量，单位为：kg/h；T1为燃煤锅炉最低炉膛温度可承受值，单位为：K；T2全煤燃烧时炉膛温度，单位为：K；T3为污泥对炉膛温度的影响值，单位为：K。
第二目标最大污泥掺烧量计算单元中，典型负荷下第二目标最大污泥掺烧量的计算根据下述两个公式：
式中，Q1为炉膛所需放热量，单位为：kJ/h；B为单台磨煤机最大研磨量，单位为：kg/h；n为投运磨煤机数量；q2为煤低位发热量，单位为：kJ/kg；q3为污泥低位发热量，单位为：kJ/kg；F为单台磨煤机一次风量，单位为：kg/h；c为空气比热，单位为：kJ/(kg·K)；t1为磨煤机入口一次风温度，单位为：K；t2为磨煤机出口最低允许一次风温度，单位为：K；γ为水的汽化潜热，单位为：kJ/kg；w1为煤外水分，％；w2为污泥外水分，％；
第二目标最大污泥掺烧量取上述两个公式计算结果的较小值。
第三目标最大污泥掺烧量计算单元中，典型负荷下第三目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，N1为脱硝系统NO最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；N2为煤生成NO系数；N3为污泥生成NO系数。
第四目标最大污泥掺烧量计算单元中，典型负荷下第四目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，S1为脱硫系统SO2最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；S2为煤生成SO2系数；S3为污泥生成SO2系数。
第五目标最大污泥掺烧量计算单元中，典型负荷下第五目标最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，V1为除尘系统粉尘最大承受值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；V2为煤中灰分，％；V3为污泥中灰分，％。
第六目标最大污泥掺烧量计算单元中，典型负荷下第六最大污泥掺烧量的计算公式为：
式中，M1为废水系统各类重金属最大可排放值，单位为：kg/h；A为总燃料量，单位为：kg/h；M2为煤中各类重金属质量分数，％；M3为污泥中各类重金属质量分数，％；
分别根据废水系统各类重金属最大可排放值计算各自的x6，其中的最小值即为第六目标最大污泥掺烧量。
最大污泥掺烧量计算单元中，典型负荷下燃煤锅炉最大污泥掺烧量的实时修正公式为：
式中，D1为实际发电功率，单位为：kJ/h；D2为目标发电功率，单位为：kJ/h；x7为燃煤锅炉目标最大污泥掺烧量，单位为：kg/h。
对所公开实施例的上述说明，使本领域专业人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的修改对本领域专业人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
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