利用工業(yè)分析快速計算元素分析

1、利用工業(yè)分析快速計算元素分析范杜平(華中科技大學(xué)煤燃燒重點(diǎn)實(shí)驗室 武漢 430074摘要:利用湛江電廠的煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù),根據(jù)發(fā)熱量的計算公式和氮與揮發(fā)份的關(guān)系可以快速計算煤的元素分析,并利用Excel進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)計算的自動化。關(guān)鍵詞:工業(yè)分析;元素分析;Excel;快速計算1引言燃煤特性分析包括煤的工業(yè)分析、元素分析和燃燒特性分析。煤的元素分析是確定煤中有機(jī)物的碳、氫、氧、氮、硫等含量的百分比。它們是燃煤電站鍋爐熱力計算中所必須的原始數(shù)據(jù)。但測定元素分析成分的實(shí)驗項目多,時間長,操作復(fù)雜,對化驗人員的要求高,有的電站甚至根本無力開展此項目。煤的工業(yè)分析試驗較簡單,電站可以自行測定。研究

2、如何根據(jù)煤的工業(yè)分析成分快速預(yù)測煤的元素成分,具有重要的應(yīng)用價值1。根據(jù)湛江電站的工業(yè)分析的測試項目,結(jié)合發(fā)熱量的相應(yīng)計算公式以及氮與揮發(fā)分的函數(shù)關(guān)系2可以從理論上把元素成分推導(dǎo)出來。利用Excel工具,可以開發(fā)適合電站的煤質(zhì)快速計算的的自動化。2 模型建立2.1 確定模型輸入輸出模型建立首先要確定網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出。煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)包括全水分、分析基水分、分析基灰分、分析基揮發(fā)份和固體碳的測定,煤的元素成分包括碳、氫、氧、氮、硫(干燥基。由于電廠一般在工業(yè)分析中測定硫(分析基的含量以及高位分析基發(fā)熱量和低位收到基發(fā)熱量。所以,此處把碳、氫、氧、氮、硫(干燥基作為模型的輸出。2.2 符號約定M-

3、水分A-灰分V-揮發(fā)分FC-固體碳C-碳H-氫O-氧N-氮S-硫Q-干燥基高位發(fā)熱量,gr dQ-分析基高位發(fā)熱量gr ad,Q-收到基低位發(fā)熱量net ar,M-全水分t其中下標(biāo):d-干燥基ad-分析基(空干基 ar-收到基daf-干燥無灰基2.3理論推導(dǎo)與求解根據(jù)煤質(zhì)分析中各種基的轉(zhuǎn)換關(guān)系,我們知道,只要知道煤質(zhì)的全水分和分析基水分,分析基、收到基和干燥基都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以揮發(fā)分為例,100100d adadV V M = (1100100d artV V M = (2100100daf adad adV V M A = (3式(1表示分析基灰分轉(zhuǎn)化為干燥基的關(guān)系,式(2表示收到基灰分轉(zhuǎn)化

4、為干燥基的關(guān)系,式(3表示分析基轉(zhuǎn)換為干燥無灰基的關(guān)系。根據(jù)模型的輸入與輸出可以看出,已知量有t M 、ad M 、ad A 、ad V 、ad FC 、,gr ad Q 、,net ar Q 有五個量是待求的量d C 、d H 、d N 、d O 、d S ,其中干燥基硫的含量是很顯然的,只需要進(jìn)行基的轉(zhuǎn)換就可以馬上得到:100100d adadS S M = (4根據(jù)文獻(xiàn)2可以確定煤中的氮與揮發(fā)分有下列關(guān)系:根據(jù)煤中組分守恒可以確定下列關(guān)系:100d d d d d d A C H O N S += (6而干燥基高位發(fā)熱量(單位:/KJ kg , 4.18(8130026(gr d d d

5、 d d Q C H O S =+ (7-收到基低位發(fā)熱量(單位:/KJ kg ,3391028109(25net ar ar ar ar ar ar Q C H O S M =+ (8由(4-(8五個方程組并且根據(jù)相應(yīng)基的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以得到出輸出的五個未知數(shù)遞推關(guān)系式為:100100d adadS S M =1.6100(0.90100100ad ad add ad ad adV M A N M A M =+ 100100d adadA A M =,100100(25448(26(10052107(109(1002184.18(100100448*3261137*107gr adnet ar

6、t d d d d d d ad td Q Q M A N S A N S M M H += ,10026(100523264.18(100107gr add d d dad d Q A N S H M C +=100d d d d d d O A C H N S =3 利用Excel 對湛江電廠數(shù)據(jù)求解Execel工具有很好的數(shù)據(jù)處理功能,并且用戶對其非常熟悉等優(yōu)點(diǎn),我們只需要利用Excel 建立一個模板,把上面相應(yīng)的遞推關(guān)系式建立在相應(yīng)的表格內(nèi),這樣就完成了電站快速計算元素成分的開發(fā)工作。只需要用戶輸入工業(yè)分析的數(shù)據(jù),元素成分?jǐn)?shù)據(jù)自動生成,從而實(shí)現(xiàn)了自動化。其界面如下(注意:表格的發(fā)熱量的

7、單位為/MJ Kg :利用工業(yè)分析快速計算元素分析煤質(zhì)編號 MtMadVadAadSad Qgr,ad Qnet,ar Sd NdAdCdHdOd6.28 27.170.95 26.5923.120.971.25 18.90 66.83 4.20 7.85對湛江電廠的工業(yè)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了以上快速計算其元素成分,并與實(shí)際實(shí)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),計算結(jié)果與實(shí)驗數(shù)據(jù)平均差值為0.13%,且不存在系統(tǒng)誤差,從而確定該方法來快速計算電廠煤質(zhì)的元素成分是有效的。4 結(jié)論本文提出的利用工業(yè)分析數(shù)據(jù)快速計算煤質(zhì)元素成分的方法,并利用Excel 進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)了元素成分?jǐn)?shù)據(jù)的自動生成,節(jié)省大量的實(shí)驗工作,并且通

8、過實(shí)驗驗證該方法是可行的。參考文獻(xiàn):1連慧莉.RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在煤質(zhì)分析中的應(yīng)用.J.潔凈煤燃燒與發(fā)電技術(shù),2005,22曹長武.電力用煤采制化技術(shù)及其應(yīng)用M.北京:中國電力出版社,2002,2Quick-Calculating Ultimate Analysis by Proximate AnalysisFan Du-ping(State Key Lab. of Coal Combustion ,Hust ,Wuhan 430074 ,ChinaAbstract: Using the data of proximate analysis of coal in Zhanjiang power plant , ultimate analysis has been calculated quickly according to the relation of nitrogen and volatile matter and the expression of quality of heat, and automation of calculating has been realized by second -dev