计算燃煤低位发热量的经验公式

计算燃煤低位发热量的经验公式 刘诗词,琚海霞 (河南电力试验研究院,河南 郑州 450052) 摘 要:通过回归分析得到的经验公式可按工业分析直接计算燃煤收到基低位发热量,其准确性与现有公式基本相 同,但使用要简单得多,可用于来煤热值的检测和估算。 关键词:经验公式 回归分析 煤收到基低位发热量 中图分类号:TK212 文献标识码:B 文章编号:X(2007)02-003-03 TheEmpiricalFormulaforCalculatingNetCalorificValueofCoal LiuShi-ci,JuHai-xia (HenanElectricPowerResearchInstitute,Zhengzhou450052,China) Abstract:Theempiricalformulaformedfromvegressionanalysiscandirectlycalculateas-receivedbasis netcalorificvalueofcoalbyproximateanalysis,itsaccuracyismuchthesameasavailableformula,but theusageismuchmoresimple.Theformulamaybeusedforcheckingandestimatingthecoalheatvalue. Keywords:empiricalformula;proximateanalysis;as-receivedbasisnetcalorificvalueofcoal 1 前言 燃煤发热量是表征煤质量的重要指标。火电厂 主要经济指标,如:煤耗、锅炉效率和机组的热平衡 等均与之有关。煤的发热量决定于其可燃质成分, 然而它的发热量并不是各煤质成分发热值的算术 总和,因为煤并非各种燃质成分的机械混合物,这 就使得燃煤发热量尚不能用理论公式来计算,只能 靠实测。为校核测量结果的准确性,各种计算煤发 热量的经验公式应运而生。最早出现的是按煤元素 成分来计算的经验公式,门捷列耶夫公式是其中之 一,并被认为是最准确的。但一般电厂因受条件限 制,只做工业分析,该公式难以采用。上世纪 60年 代以前,国内外只有用工业分析计算高位发热量的 经验公式,其在转换成低位发热量时,需要煤的元 素成分(H),这类公式仍然使用不便。后来我国前煤 炭科学研究院提出用工业分析计算煤空气干燥基 低位发热量的经验公式,它虽然避免了上述缺点, 但公式中常数的选择受很多条件的限制而使用不 尽人意。本文根据煤质工业分析资料,利用数理统 计方法得出回归公式,可用工业分析资料直接算出 煤的收到基低位发热量,使用方法非常简便。 2 现有的经验公式 根据工业分析计算煤的高位发热量的经验公 式很多,但直接计算煤的低位发热量的公式不多, 见到的最新公式[1]是: 对于无烟煤: Qnet.ad=K0-359.6Mad-384.7Aad-100.4Vad (1-a) 对于烟煤: Qnet.ad=418.2K1-4.18(K1+6)(Mad+Aad)-12.5Vad (1-b) 式中Qnet.ad—空气干燥基低位发热量,kJ/kg Mad、Aad、Vad—分别为煤空气干燥基水分、灰 分、挥发分,% K0、K1—常数,见表1、表2。 表中Vdaf′为考虑煤中灰分影响后的无灰干燥基 挥发分,它与原煤的Vdaf的关系是: 当Ad=20%～40%时,Vdaf′=(0.95～0.80)Vdaf-0.1Ad 当Ad=10%～20%时,Vdaf′=(0.90～0.80)Vdaf 从上可见,K0、K1值均随 Vdaf变化而变化,K1值 还与煤的焦渣特性有关,而燃煤的焦渣特性数电厂 一般是不知道的。此外该公式使用的是煤的空气干 燥基,而电厂使用的是收到基,公式使用前和后均 还需进行转换计算。因此该公式对一般电厂的使用 是不很方便的,对烟煤电厂特别是杂煤电厂简直是 无法使用的。 Vdaf′/% ≤3.0 >3.0～5.5>5.5～8.0 >8.0 K0 34289 34707 35125 35544 表1公式1-a中K0值 河 南 电 力2007年第2期 3 刘诗词等:计算燃煤低位发热量的经验公式 表2公式1-b中K1值 Vdaf/% >13~16>16~19>19~22>22~28>28~31>31~34>34~37>37~40 >40 焦 渣 特 性 数 80.5 80.0 78.5 76.5 76.5 73.0 73.0 73.0 72.5 83.5 82.0 81.0 78.5 78.0 77.5 76.5 75.5 74.5 84.5 83.5 82.5 81.0 80.0 79.0 78.5 78.0 76.5 85.0 84.0 83.0 82.0 81.0 80.0 79.5 79.0 77.5 85.0 85.0 84.0 83.5 82.5 81.5 81.0 80.0 79.5 >10~13 84.0 84.0 84.5 84.5 84.5 1 2 3 4 5 3 新经验公式的探讨 从燃烧角度看,煤是由可燃和不可燃成分组 成。煤的工业分析就是按煤燃烧过程来做的煤成分 分析,将煤分为水分、灰分、挥发分和固定碳四种成 分,其中固定碳是根据前面三项计算出来的。因此 工业分析中只有水分、灰分、挥发分为独立成分,它 们三项就决定着煤的发热量。发热量与这三个变量 不存在函数关系,但是存在密切关系,因而就可以 通过数理统计方法(回归分析)找出它们之间量的 关系。经验公式就是这种关系的数学表达式。 为找出煤的收到基低位发热量 Qnet.ar(kJ/kg)与 收到基水分Mar、收到基灰分Aar和干燥无灰基挥发 分 Vdaf三者之间的定量关系,从文献[2]、[3]中挑选了 两个数据组,见表3、表4。所挑选的煤种从Vdaf看,基 本上涵盖了各种煤,其发热量也均按门捷列耶夫经验 公式检验过,其偏差小于5%,以确认煤发热量可信。 门捷列耶夫经验公式[2]为 Qnet.ar=339Car+1031Har-109(Oar-Sar)-25.1Mar (2) 根据表中数据作三元线性回归计算[4],求出各变 量的回归系数,并作变量影响显著性检查。当变量影 响甚微时,去掉该变量后再作二元线性回归计算。 这样由表3得: Qnet.ar=35528-532Mar-371Aar (3) 由表4得: Qnet.ar=35303-499Mar-356Aar-19Vdaf (4) 由表3和表4得: Qnet.ar=35504-544Mar-368Aar (5) 为对比这三个回归公式计算结果的差异,用表 3、表 4的煤种对它们进行验证。结果是公式(3)、 (4)、(5)相对误差绝对值分别为 0%～4.4%、0.1%～ 4.8%和 0.1%～4.0%;平均相对误差分别为 1.74% \1.81%\1.76%,这说明它们计算结果基本上是一致 的,同时也表明随着原始数组和组数的不同所回归 的经验公式,尽管在形式上有区别,但计算结果无 明显的偏差。 3 新公式的准确性 为检验新经验公式的准确性 ,在我省部分电厂 设计煤种下对比了新公式(以公式 4为代表)和现 有公式(公式1)的误差(表 5)。表明它们的误差范 围分别为 0%～5.7%和 0%～6.5%。误差大于或等于 5%的各占 25%,误差大者公式 1和公式 4分别占 56%和44%。此外,据62个煤种计算,两公式的相对 偏差 (以公式1为准)平均为2.36%,最大偏差为 5.9%,偏差大于5%的占6.5%。 因此从两公式的误差和它们的相互偏差看,这 两个公式准确性无明显差别。 表3我国部分煤矿煤质[2] 序号 煤种名称 工业分析/% Qnet.ar/kJ·kg-1Mar Aar Vdaf 1 京西无烟煤 5.0 24.0 6.0 23040 2 焦作无烟煤 7.0 22.0 7.0 22800 3 焦竹山无烟煤 7.0 24.0 8.0 22210 4 阳泉无烟煤 5.0 20.0 9.0 26400 5 萍乡无烟煤 7.0 27.0 10.0 22625 6 芙蓉贫煤 6.5 24.4 13.3 23090 7 西山贫煤 6.0 21.0 15.0 24720 8 平顶山烟煤 5.2 27.9 24.6 22625 9 开滦洗中煤 8.0 38.0 35.0 17180 10 淮南烟煤 6.0 21.0 38.0 24300 11 新汶烟煤 6.0 20.0 40.0 25140 12 抚顺烟煤 13.0 17.0 46.0 22415 表4俄罗斯部分煤矿煤质[3] 序号矿区代号 工业分析/% Qnet.ar/kJ·kg-1Mar Aar Vdaf 1 7 8.5 22.9 3.5 22567 2 8 5.0 20.9 7.5 25246 3 14 6.5 16.8 13.0 26168 4 6 5.0 23.8 15.0 24200 5 74 4.0 40.2 16.0 18380 6 73 5.0 22.8 19.0 24242 7 13 9.0 18.2 21.0 24577 8 15 7.0 30.7 23.0 20934 9 81 9.5 12.7 24.0 24681 10 17 10.0 11.3 25.0 25874 11 24 7.0 40.9 27.0 16370 12 9 9.0 35.5 30.0 18003 13 72 5.5 32.1 31.0 20515 14 28 5.5 23.6 33.0 23655 15 71 5.5 34.0 36.0 19469 16 31 8.0 25.8 38.0 21562 17 39 11.5 35.0 41.0 16747 18 40 13.0 27.0 45.0 17920 2007年第2期 (下转第38页) 4 表5 公式4和公式1的偏差比较 序号 电厂名称 工业分析/% Qnet.ar /kJ·kg-1 k值 误差/% 两公式之间 的偏差/%Mad Mar Aar Vdaf 公式1 公式4 1 焦作华润 1.1 9.00 12.21 7.58 23340 34707 -2.8 -1.0 1.9 2 商丘裕东 0.8 6.72 20.96 9.98 24723 35125 -3.6 -1.7 2.0 3 信阳华豫 1.0 9.40 35.37 11.46 18823 84.5 -2.6 -5.4 -2.9 4 南阳鸭河口 1.2 9.83 17.32 12.67 24954 84.5 0.1 -3.9 -3.9 5 开封光明 0.8 9.00 31.62 13.83 18821 84.5 5.7 2.5 -3.0 6 新乡豫新 1.6 5.10 21.45 14.38 24810 84.5 0.4 0.2 -1.3 7 安阳电厂 0.8 3.62 25.62 15.85 24110 84.5 0.5 0.1 0.3 8 鹤壁同力 1.1 9.50 32.92 17.00 18601 83.5 1.8 0.4 -2.2 9 许昌龙岗 0.9 3.10 25.19 19.14 23880 82.5 0.0 2.3 2.3 10 大唐洛热 1.0 6.73 20.98 23.56 23761 81.0 -0.7 1.1 1.8 11 驻马店古城 1.3 4.60 25.00 25.30 23350 81.0 -2.0 1.2 3.2 12 南阳方达 0.9 6.63 27.41 26.70 21993 81.0 -3.2 -1.2 2.1 13 南阳蒲山 1.2 5.75 32.49 27.99 20553 81.0 -3.9 -1.1 2.9 14 首阳山 1.0 9.60 19.41 29.06 21640 80.0 5.3 6.5 1.2 15 三门峡华阳 3.6 12.21 21.30 33.74 19845 79.0 5.2 5.7 0.6 16 三门峡 1.3 8.80 24.98 35.27 20230 78.5 1.9 5.5 3.5 注:1.烟煤的K值均按#3焦渣特性选取;2.按公式(1)计算的Qnet.ad均换算成Qnet.ar。 4 结论 (1)以公式(4)为代表的新公式可利用工业分 析直接计算燃煤收到基低位发热量,适应煤种范围 广(Vdaf<35%),除公式本身计算外无其它计算,因此 用新公式核对燃煤发热量要比现有公式(公式1)简 单得多,特别是当电厂烧混煤公式(1)无法利用时, 新公式更显示优越性。 (2)16个煤种的检验表明,新公式和现有公式 都存在0%～±6%的误差,62个煤种检验表明,两公 式之间的偏差最大的约为6%,大于 5%的偏差的不 到7%,因此两公式的准确性无明显差别。 (3)经验公式不可能有着理论公式的准确性, 6%左右的误差对于经验公式是可以接受的,因此新 公式可以用来校核燃煤发热量的测试结果,也可在 没有测试条件时和现有公式一道作为燃煤发热量 计算之用。 (4)以数据为基础得出的回归公式随数组和组 数的不同回归系数会有差异,但准确性无大的差别。 参考文献 [1]陈文敏.煤的发热量和计算公式.煤碳工业出版社,1989 [2]金维强.电厂锅炉.水利电力出版社,1995 [3]锅炉机组热力计算 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 方法.机械工业出版社,1976 [4]北京大学数学力学系.正交设计法.石油化学工业出版社. 1976 收稿日期:2006-11-24 河 南 电 力 2007年第2期 生成的同时,随时完成缴费、销账等工作,迅速、快 捷地完成多笔电费数据的批量交易。供电企业可随 时了解客户的欠费和缴费情况,掌握资金回笼情 况,及时安排人员催缴电费,降低欠费发生机率。电 子信息的交互减少了因票据在多部门、多环节流转 带来的工作效率的降低,使电费回收管理更加自动 化、高效化。 (3)缴费方式客户可自行选择与实施 居民客户可通过银电联网系统的各营业网点, 根据自身的实际情况自行选择电费的缴纳方式。如 与银行签订扣划 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ,按期扣费;银行自动柜员机 缴费;邮政储蓄缴费;供电营业厅缴费;电话转帐缴 费;网上缴费;卡卡通自助缴费等。客户可通过银行 网点、电话查询、网上查询等多种方式获取电费信 息,缴费方式灵活多样。 (4)树立良好的社会形象 银电联网业务的拓展使电费的缴费方式更加 丰富多样,缴费渠道更加方便快捷,不仅客户从中 享受到了高效、便捷的人性化的供电服务,满足了 客户需求,而且供电公司也提高了服务质量,树立 了良好的社会形象,同时加强了电费管理力度,保 证了电费资金的安全,促进了电费的及时回收。 银电联网收费是供电企业加快电费回收、缩短 资金在途时间、提高服务质量的有力保障,应大力 推广和不断拓展,不断为电费管理工作提供强有力 的技术支撑。 收稿日期:2007-03-23 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 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