求過熱蒸汽的焓值計算公式?

【專家解說】：">燃料發(fā)熱量的在線焓值校正

在沙角發(fā)電總廠A3機組控制系統(tǒng)改造中，德國Hartmann & Braun(簡稱H&B)公司在其 Symphony 系統(tǒng)中提供了一段燃料發(fā)熱量在線焓值校正邏輯。

1 回路結構
如圖1，模塊D01~D04，D05~D08分別通過新蒸汽的焓增和再熱主蒸汽的焓增計算主蒸汽和再熱蒸汽在鍋爐燃燒過程中所吸收的熱量;這兩個熱量之和減去燃油發(fā)熱量，得到燃煤發(fā)熱量;燃煤發(fā)熱量除以經(jīng)過延時作用后的總燃煤量，得到單位燃煤發(fā)熱量;單位燃煤發(fā)熱量經(jīng)外部參數(shù)可變的速率限制計算，得到用于實際計算的單位燃煤發(fā)熱量;實際單位燃煤發(fā)熱量與總燃煤量相乘，得到實際的總燃煤發(fā)熱量;此信號與上級調節(jié)回路過來的總燃料發(fā)熱量設定信號在模塊D15中進行PID運算，其輸出結果既可以控制直吹式制粉系統(tǒng)的給煤機轉速，也可以控制中間貯倉式制粉系統(tǒng)的各排給粉機轉速。

圖1 去給煤機(給粉機)轉速控制回路

2 重要模塊的參數(shù)設置
2.1 D01，D05，D06--過熱蒸汽焓值計算模塊
Qoil-燃油發(fā)熱量;Qcoalset-燃煤總發(fā)熱量設定值;Φ1-主蒸汽流量;P1-主蒸汽壓力;T1-主蒸汽溫度;TW-給水溫度;Φ2-再熱主蒸汽流量;P2-再熱蒸汽冷段壓力;T2-再熱蒸汽冷段溫度;P3-再熱蒸汽熱段壓力;T3-再熱蒸汽熱段溫度隨著計算機運算速度的提高和內(nèi)存的增大，使得象過熱蒸汽焓值那樣的復雜指標的在線計算成為可能。H&B 公司在 Symphony 系統(tǒng)中提供的過熱蒸汽焓值是以水-蒸汽熱力性質圖表所提供的數(shù)據(jù)為基準，通過下列表達式計算得出，

式中 h--過熱蒸汽焓值，kJ/kg;
aij--多項式的系數(shù)，數(shù)值見表1;
P--過熱蒸汽壓力，×105 Pa;
T--過熱蒸汽溫度，℃。

表1 H&B公司提供的aij

i [td=3,1]j
0 [td]1 [td]2
0 [td]2 489.87 [td]1.917 664 [td]1.621 002×10-4
1 [td]-12.058 29 [td]4.259 595×10-2 [td]-4.085 69×10-5
2 [td]1.735 317×10-2 [td]-1.077 94×10-4 [td]1.400 00×10-7

在本回路中，使用了D01，D05，D06三個過熱蒸汽焓值計算模塊分別計算過熱主蒸汽、再熱器冷段蒸汽和再熱器熱段蒸汽的焓值。這三個模塊是本回路的核心模塊。 2.2 D02--給水焓值計算
鍋爐給水是不飽和水，對于濕蒸汽和不飽和水，其焓值僅是關于溫度的一元函數(shù)，給水溫度與給水焓值的對應關系如表2。

表2 給水溫度與給水焓值的對應關系

給水溫度/℃ [td]給水焓值/kJ.kg-1
10 [td]57.5
100 [td]431.0
200 [td]858.6
300 [td]1 337.4

2.3 D11--給煤量信號延時模塊
由于燃煤從給煤機(給粉機)進入爐膛，再在爐膛中徹底燃燒變成被蒸汽吸收的熱能需要一段時間 t，即當前蒸汽所得到的能量增量是t時刻前的給煤(給粉)引起的，所以，進行燃煤的發(fā)熱量計算時，燃料量信號應經(jīng)一時間常數(shù)為 t 的慣性環(huán)節(jié)作延時。實際 t值的大小應等于磨煤機轉速變化后至主汽壓力過渡到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間。 2.4 D13--速率變化限制模塊
Symphony 系統(tǒng)所提供的控制模塊許多地方與眾不同，其中之一就是大部分控制算法的參數(shù)既可以在算法的內(nèi)部設定，也可以與其它算法進行外部連接，其參數(shù)值由與其連接的模塊的運算結果決定。本回路中的模塊D13 就是一個變化速率和輸出結果受到外部參數(shù)限制的模塊，其外部參數(shù)的連接如圖2所示。

圖2 模塊D13的外部參數(shù)連接圖

AUT -正方向自動;AUT--反方向自動;t -輸出由0上升至100%的時間;t--輸出由100%降至0的時間;STP-停止，STP=1時，算法輸出保持
鍋爐負荷較低(蒸汽流量不大于X%，燃煤量不大于Y%)時，進入鍋爐的燃料主要為燃油，由于每單位燃料所對應的風量較大，燃料的熱損失也較大，此時，按本方法計算出的燃煤發(fā)熱量會偏低較多，因此，不宜以此時所計算的結果作為燃料的發(fā)熱量。故燃煤發(fā)熱量在燃油比例較小，且風、煤比基本恒定后才具備自動校正的條件。另外鍋爐負荷變化時，由于燃料、送風和蒸汽流量等的變化，引起燃料發(fā)熱量的計算值忽大忽小，無法正確反映燃料的實際發(fā)熱量，因此，當負荷發(fā)生變化時，STP端被置為1，此時算法輸出將保持負荷變化前一刻的計算值，直到負荷穩(wěn)定后，才開始新的計算。

2.5 Φ2--再熱蒸汽流量
如有再熱蒸汽流量測量孔板，則可通過孔板的前后差壓測量直接得到再熱蒸汽流量信號;如果沒有直接的再熱蒸汽流量測量裝置，則可以通過主汽流量、汽機的各段抽汽流量等進行平衡計算，求出再熱蒸汽流量。

2.6 燃煤量信號
燃煤量信號是一個靈活的信號，它既可以是從給煤機皮帶秤來的實際燃料質量，也可以是各臺給煤機(給粉機)的平均轉速或各臺給煤機(給粉機)轉速之和。

3 結束語
燃煤發(fā)熱量的在線校正，避免了單獨采用給煤質量或給煤機(給粉機)轉速作為燃料量信號時所遇到的煤種變化、煤濕度變化、給煤機(給粉機)擋板開度等對系統(tǒng)調節(jié)品質的影響，提高了機組出力的可控性。這種燃料發(fā)熱量的在線焓值校正方法，值得在其它DCS系統(tǒng)中廣泛推廣、應用。