【CN109899775A】一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法【专利】
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本发明提供一种燃气-蒸汽联合循环机组余 热锅炉效率的 计算方法 ，包括以 下步骤 ，S1数据 采集：采集燃机排气温度、余热锅炉排烟温度、余 热锅炉烟气成分体积百分比 的 DCS数 据 ；S2数 据 处理 ：计算燃机排气温度、余热锅炉排烟温度的 算术平均值，以及余热烟气成分体积百分比转换 为质量百分比 ，并计算烟气焓值；S3结果计算：根 据以下公式计算余热锅炉效率η：
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910008962 .4
(22)申请日 2019 .01 .04
(71)申请人 苏州西热节能环保技术有限公司 地址 215153 江苏省苏州市高新区培源街8 号
(72)发明人 王祝成 姚胜 孟桂祥 刘军 徐凯 曹寿峰 梁昊 韩国庆 王晖
S2数据处理 ：根据步骤S1采集的数据 ，计算燃机排气温度、余热锅炉排烟温度多次 测量 的算术平均值，以及将各烟气成分体积百分比转换为质量百分比 ，并分别计算余热锅炉的 进口烟气焓值H1以及余热锅炉排烟焓值H2；
S3结果计算：根据以下公式计算余热锅炉效率η：
式中： η为余热锅炉效率，单位为％， H1为余热锅炉进口烟气焓值，单位为kJ/kg， H2为余热锅炉排烟焓值，单位为kJ/kg， q5为散热损失，单位为％，取厂家设计值， qex为给水泵外来收益，单位％，根据经验取值。 2 .根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于，所述步骤S1中的数据采集由燃机排气温度在线表计、余热锅炉排烟温度在线表计和烟 气成分在线表计完成。 3 .根据权利要求2所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于 ，所述步骤S1的数据采集过程中 ，燃机排气温度场、余热锅炉排烟温度场和余热锅炉排烟 烟气成分在测量截面中分布均匀。 4 .根据权利要求2所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于，在所述步骤S1之前还包括步骤A，具体包括：利用现场试验专用测点进行全网格法实测， 检验在线表计和实测值的偏差，对在线表计进行偏差修正处理。 5 .根据权利要求1-4任意一项所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方 法 ，其特征在于 ，所述步骤S2中的各烟气成分包括氮气、氧气、二氧化碳、水蒸汽、二氧化硫 和氩气。 6 .根据权利要求5所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于，所述步骤S2中将各烟气成分体积百分比转换为质量百分比的处理过程具体包括以下步 骤： B1计算所有烟气平均摩尔 质量 ：各烟气成分的 摩尔 质量为常数值 ，由 在线表计 测得各 烟气成分体积百分比 ，烟气平均摩尔质量等于各烟气成分的体积百分比分别乘以各烟气对 应摩尔质量的数值之和； B2计算各烟气成分质量百分比 ：各烟气成分的质量百分比分别等于各烟气成分摩尔质 量乘以其对应体积百分比再除以所述步骤B1所得的所有烟气平均摩尔质量。 7 .根据权利要求6所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于 ，所述步骤S2中余热锅炉进口 烟气焓值H1和余热锅炉排烟焓值H2的计算公式 相同 ，均为 ：
8 .根据权利要求5所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于，所述步骤S3中qex根据经验取值为0 .1％。
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CN 109899775 A
说 明 书
1/10 页
一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法
技术领域 [0001] 本发明涉及燃气-蒸汽联合循环机组技术领域，尤其涉及一种燃气-蒸汽联合 循 环机组余热锅炉效率在线快速计算方法。
权利要求书2页 说明书10页 附图1页
CN 109899775 A
CN 109899775 A
权 利 要 求 书
1/2 页
1 .一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在于，包括以下步 骤：
S1数 据采集 ：采集燃机排气温 度、余热 锅炉排烟温 度和余热 锅炉烟气成分体积百分比 的数据；
(74)专利代理机构 苏州国诚专利代理有限公司 32293
代理人 王丽
(51)Int .Cl . F22B 35/18(43)申请公布日 2019.06.18
( 54 )发明 名称 一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率
的计算方法 ( 57 )摘要
式中 ：
η为余热锅炉效率 ，H1为余热锅炉进口烟气焓 值 ，H2为余热锅炉排烟焓值 ，q5为散热损失 ，取厂 家设计值 ，qex为给水泵外来收益 ，根据经验取 值。本发明中燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉 效率的计算方法需要检测和输入的变量少，不需 要迭代计算，计算结果准确性较高 ，便于现场技 术人员使用。
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CN 109899775 A
权 利 要 求 书
2/2 页
hi＝-A1/T+A2ln (T) +A3T+A4T2+A5T3+A6T4+A7T5-A8 ，式中 ：T表示为所述步骤S2中烟气温度的算 术平均值，T＝温度[0R]＝(温度[℉]+459 .67)＝(温度[℃]×1 .8+32+459 .67) ，分别计算余 热锅炉进口 烟气焓值H1和余热锅炉排烟焓值H2时 ，系数A1、A2、A3、A4、A6、A5、A7、A8为已 知值 ， 不同烟气成分对应系数的数值不同。
背景技术 [0002] 截至2017年末，全国发电装机容量约17 .7亿千瓦，其中燃气-蒸汽联合循 环机组 装机容量约9000万千瓦，根据规划，到2020年燃气电厂装机容量要达 到1 .1亿以上(以大型 燃机为主) 。联合循环机组配套的 燃机主要由 通 用电 气、三菱重工、阿 尔斯通、西门 子公 司 生产，配套的余热锅炉主要由杭州锅炉集团 股份有限公司和东方菱日锅炉有限公司生产。 [0003] 燃机排气温度在线表计一般为多测点设计，沿着燃机排气圆周方向均匀布 置6～ 18个测点不等。余热锅炉排烟温度在线表计一般为单测点设计，与现场 CMES表计布置在一 起。由于是单测点布置，排烟温度在线表计与全网格实测 值相比会有一定偏差。余热锅炉 排烟烟气成分(CMES)一般是单测点布置，烟 气成分体积百分比分布相对来说比较均匀，单 测点布置满足测量要求，烟气在 线表计需要定期校验。 [0004] 余热锅炉作为燃气-蒸汽联合循环机组电厂中主设备之一，其效率直接影响 到全 厂效率。余热锅炉效率常规计算方法(ASME PTC4 .4-2008《燃气轮机余热 锅炉性能试验规 程》) ，不仅要求现场检测很多参数，计算输入变量多，计算 过程非常复杂并且需要多次迭 代计算，不便于电厂技术人员使用。因此亟待研 发一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉 效率在线快速计算的方法，降低现场检 测参数的要求，减少复杂的计算过程，方便现场技 术人员能快速的计算出余热 锅炉效率数值，为电厂技术人员对机组经济分析提供帮助。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910008962 .4
(22)申请日 2019 .01 .04
(71)申请人 苏州西热节能环保技术有限公司 地址 215153 江苏省苏州市高新区培源街8 号
(72)发明人 王祝成 姚胜 孟桂祥 刘军 徐凯 曹寿峰 梁昊 韩国庆 王晖
S2数据处理 ：根据步骤S1采集的数据 ，计算燃机排气温度、余热锅炉排烟温度多次 测量 的算术平均值，以及将各烟气成分体积百分比转换为质量百分比 ，并分别计算余热锅炉的 进口烟气焓值H1以及余热锅炉排烟焓值H2；
S3结果计算：根据以下公式计算余热锅炉效率η：
式中： η为余热锅炉效率，单位为％， H1为余热锅炉进口烟气焓值，单位为kJ/kg， H2为余热锅炉排烟焓值，单位为kJ/kg， q5为散热损失，单位为％，取厂家设计值， qex为给水泵外来收益，单位％，根据经验取值。 2 .根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于，所述步骤S1中的数据采集由燃机排气温度在线表计、余热锅炉排烟温度在线表计和烟 气成分在线表计完成。 3 .根据权利要求2所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于 ，所述步骤S1的数据采集过程中 ，燃机排气温度场、余热锅炉排烟温度场和余热锅炉排烟 烟气成分在测量截面中分布均匀。 4 .根据权利要求2所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于，在所述步骤S1之前还包括步骤A，具体包括：利用现场试验专用测点进行全网格法实测， 检验在线表计和实测值的偏差，对在线表计进行偏差修正处理。 5 .根据权利要求1-4任意一项所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方 法 ，其特征在于 ，所述步骤S2中的各烟气成分包括氮气、氧气、二氧化碳、水蒸汽、二氧化硫 和氩气。 6 .根据权利要求5所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于，所述步骤S2中将各烟气成分体积百分比转换为质量百分比的处理过程具体包括以下步 骤： B1计算所有烟气平均摩尔 质量 ：各烟气成分的 摩尔 质量为常数值 ，由 在线表计 测得各 烟气成分体积百分比 ，烟气平均摩尔质量等于各烟气成分的体积百分比分别乘以各烟气对 应摩尔质量的数值之和； B2计算各烟气成分质量百分比 ：各烟气成分的质量百分比分别等于各烟气成分摩尔质 量乘以其对应体积百分比再除以所述步骤B1所得的所有烟气平均摩尔质量。 7 .根据权利要求6所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于 ，所述步骤S2中余热锅炉进口 烟气焓值H1和余热锅炉排烟焓值H2的计算公式 相同 ，均为 ：
8 .根据权利要求5所述的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在 于，所述步骤S3中qex根据经验取值为0 .1％。
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CN 109899775 A
说 明 书
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一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法
技术领域 [0001] 本发明涉及燃气-蒸汽联合循环机组技术领域，尤其涉及一种燃气-蒸汽联合 循 环机组余热锅炉效率在线快速计算方法。
权利要求书2页 说明书10页 附图1页
CN 109899775 A
CN 109899775 A
权 利 要 求 书
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1 .一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率的计算方法，其特征在于，包括以下步 骤：
S1数 据采集 ：采集燃机排气温 度、余热 锅炉排烟温 度和余热 锅炉烟气成分体积百分比 的数据；
(74)专利代理机构 苏州国诚专利代理有限公司 32293
代理人 王丽
(51)Int .Cl . F22B 35/18(43)申请公布日 2019.06.18
( 54 )发明 名称 一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉效率
的计算方法 ( 57 )摘要
式中 ：
η为余热锅炉效率 ，H1为余热锅炉进口烟气焓 值 ，H2为余热锅炉排烟焓值 ，q5为散热损失 ，取厂 家设计值 ，qex为给水泵外来收益 ，根据经验取 值。本发明中燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉 效率的计算方法需要检测和输入的变量少，不需 要迭代计算，计算结果准确性较高 ，便于现场技 术人员使用。
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CN 109899775 A
权 利 要 求 书
2/2 页
hi＝-A1/T+A2ln (T) +A3T+A4T2+A5T3+A6T4+A7T5-A8 ，式中 ：T表示为所述步骤S2中烟气温度的算 术平均值，T＝温度[0R]＝(温度[℉]+459 .67)＝(温度[℃]×1 .8+32+459 .67) ，分别计算余 热锅炉进口 烟气焓值H1和余热锅炉排烟焓值H2时 ，系数A1、A2、A3、A4、A6、A5、A7、A8为已 知值 ， 不同烟气成分对应系数的数值不同。
背景技术 [0002] 截至2017年末，全国发电装机容量约17 .7亿千瓦，其中燃气-蒸汽联合循 环机组 装机容量约9000万千瓦，根据规划，到2020年燃气电厂装机容量要达 到1 .1亿以上(以大型 燃机为主) 。联合循环机组配套的 燃机主要由 通 用电 气、三菱重工、阿 尔斯通、西门 子公 司 生产，配套的余热锅炉主要由杭州锅炉集团 股份有限公司和东方菱日锅炉有限公司生产。 [0003] 燃机排气温度在线表计一般为多测点设计，沿着燃机排气圆周方向均匀布 置6～ 18个测点不等。余热锅炉排烟温度在线表计一般为单测点设计，与现场 CMES表计布置在一 起。由于是单测点布置，排烟温度在线表计与全网格实测 值相比会有一定偏差。余热锅炉 排烟烟气成分(CMES)一般是单测点布置，烟 气成分体积百分比分布相对来说比较均匀，单 测点布置满足测量要求，烟气在 线表计需要定期校验。 [0004] 余热锅炉作为燃气-蒸汽联合循环机组电厂中主设备之一，其效率直接影响 到全 厂效率。余热锅炉效率常规计算方法(ASME PTC4 .4-2008《燃气轮机余热 锅炉性能试验规 程》) ，不仅要求现场检测很多参数，计算输入变量多，计算 过程非常复杂并且需要多次迭 代计算，不便于电厂技术人员使用。因此亟待研 发一种燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉 效率在线快速计算的方法，降低现场检 测参数的要求，减少复杂的计算过程，方便现场技 术人员能快速的计算出余热 锅炉效率数值，为电厂技术人员对机组经济分析提供帮助。