鍋爐效率與經(jīng)濟運行

1、,鍋爐效率與經(jīng)濟運行,火電廠技術經(jīng)濟指標體系,火力發(fā)電廠的技術經(jīng)濟指標體系是指影響火力發(fā)電廠鍋爐、 汽輪機、發(fā)電機設備及其整個系統(tǒng)經(jīng)濟性能的全部技術經(jīng)濟指標。分為四級： 一級指標：發(fā)電廠熱力經(jīng)濟性的總指標——供電煤耗率等； 二級指標：供電量、發(fā)電煤耗率、燃料等指標； 三級指標：發(fā)電量、廠用電率、汽機效率、鍋爐效率、管道效率等指標； 四級指標：汽輪機、鍋爐、輔機設備、熱力系統(tǒng)和燃料質量、數(shù)量的各項小指標。,技術經(jīng)濟指標體

2、系分解圖,供電煤耗 發(fā)電煤耗 廠用電率 機效率 爐效率 管道效率 凝汽器真空度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,再熱蒸汽參數(shù),主

3、蒸汽參數(shù),,,,,,,,循環(huán)水入口溫度,循環(huán)水溫升,凝汽器端差,真空嚴密性,,,給水溫度,高加投入率,發(fā)電供熱負荷,送風機入口風溫,排煙溫度,排煙氧量,飛灰可燃物,尾部漏風系數(shù),煤粉細度,補水率,汽水損失率,管道保溫,給水泵單耗,循環(huán)水泵耗電率,排粉機單耗,送風機單耗,引風機單耗,磨煤機單耗,一級指標（供電煤耗率）,供電煤耗水平是發(fā)電廠各方面工作總的反映。包括：設備健康、檢修工藝、檢修質量、運行操作、專業(yè)管理、燃料管理、節(jié)能管理等多方面

4、的工作水平。 發(fā)電廠單元機組供電煤耗水平與供電量、廠用電率、發(fā)電煤耗率和燃料管理水平等有關。全廠供電煤耗水平：一是與單元機組供電煤耗水平有關，二是與單元機組供電量權數(shù)構成比例有關。特別是機組參數(shù)、單機容量相差較大時單元機組供電量權數(shù)變化對供電煤耗率的影響。,供電煤耗率計算方法,發(fā)電煤耗率＝ 供電煤耗率＝,,,二級指標（廠用電率）,廠用電率：是指發(fā)電廠發(fā)電輔機設備的自用電量占發(fā)電量的比例。單位：％。廠用電率變化0.25％

5、(百分點)左右影響發(fā)電煤耗變化1g/kW·h。廠用電率計算公式為：廠用電率＝ ×100（％）,,二級指標（發(fā)電煤耗率）,發(fā)電煤耗率表示發(fā)電廠熱力設備、熱力系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性。單元發(fā)電機組的發(fā)電煤耗率與鍋爐效率、汽機效率、管道效率有關。全廠發(fā)電煤耗率水平除與單元發(fā)電機組的發(fā)電煤耗率水平有關外，還與單元機組發(fā)電量權數(shù)有關。 正平衡計算方法：發(fā)電煤耗率＝

6、 （g/kWh） 反平衡計算方法：發(fā)電煤耗率= (kg/kwh) 發(fā)電煤耗率＝ (kg/kwh),,,,三級指標（鍋爐效率）,鍋爐正平衡效率：指鍋爐產(chǎn)出熱量與計算期皮帶秤稱重的鍋

7、爐耗用煤量的熱值的比例。： 鍋爐反平衡效率＝100－（排煙損失(％)+化學未完全燃燒損(％)+機械未完全燃燒損失(％)+散熱損失(％)+灰渣物理熱損失(％)） 鍋爐效率變化0.18％～0.28％(百分點)影響發(fā)電煤耗率相應變化1g/kW?h。,,火電廠的主要損失和消耗：,鍋爐熱損失：q2、q4 等汽機熱損失：進汽節(jié)流、通流部分損失 、泄漏損失、余速損失等乏汽在凝汽器的放熱損失電廠輔機等自用電量管道

8、散熱損失發(fā)電機損失工質泄漏、工況變化和燃料運輸儲存損失等,鍋爐的主要參數(shù)對機組熱經(jīng)濟性的影響,影響鍋爐效率的因素排煙溫度排煙氧量飛灰可燃物含量尾部漏風煤質煤粉細度鍋爐入風溫度：鍋爐入風溫度提高1℃，可提高鍋爐效率0.041％左右，可降低發(fā)電煤0.14g/kW?h左右。,一、熱平衡的定義,送入鍋爐的燃料擁有熱量等于鍋爐的有效輸出熱量加上各項熱損失。目的：確定鍋爐有效利用熱，各項熱損失，鍋爐熱效率，燃料消耗量，運行水平，

9、原因及改進措施，新產(chǎn)品的鑒定等。方法：通過鍋爐機組的熱平衡試驗?，F(xiàn)代電站鍋爐的效率為90%左右，容量越大、效率越高。,二、熱平衡方程式,相應于每公斤固體及液體燃料：kJ/kg,熱平衡的另一種表示式,通常用送入熱量的百分比來表示：,三、鍋爐的熱效率,正平衡表達式：反平衡表達式：,各項熱損失鍋爐熱效率和鍋爐燃煤量B,送入鍋爐的熱量輸入熱量包括幾部分：燃料的低位發(fā)熱量、燃料的物理顯熱、外來熱量加熱空氣的熱量、蒸汽霧化燃料油的熱量。

10、為什么要用低位發(fā)熱量，因為排煙溫度一般不低于110～120℃，煙氣中的水蒸氣不會凝結，所以用低位發(fā)熱量。燃料的物理顯熱的計算公式： i r=cr tr 上式中比熱另有計算公式。對于燃煤鍋爐只有燃料水分很大的時候才計算。霧化燃料油熱量的公式，只有鍋爐低負荷運行，必須要煤油混燒的情況才計算。用外來蒸汽加熱空氣指的是在使用暖風器等前置式空氣預熱器的鍋爐機組。,機械不完全燃燒損

11、失q4,—灰渣中未燃燒或未燃盡的碳粒引起的損失； —未燃盡碳粒隨煙氣排出爐外而引起的熱損失,,原則：灰渣及飛灰中的含碳量與碳的發(fā)熱量的乘積的總和定義：灰渣中含碳的重量百分比為： ，灰渣量：飛灰中含碳的重量百分比為： ，飛灰量：,,每小時所損失的可燃物重量每小時損失的熱量折算到每公斤燃料所損失的熱量：,灰平衡,進入鍋爐的總灰量等于排出鍋爐的灰渣、飛灰中的灰分的總和定義,,討論,在鍋爐運行

12、中， 可以取樣測得， 可以查表，或做灰平衡實驗得到鍋爐的設計中，根據(jù)燃料的種類及燃燒方式直接選用：0.5~5%機械未完全燃燒熱損失是鍋爐的主要損失之一，除了排煙熱損失以外，就是機械未完全燃燒熱損失數(shù)量大了。大小取決于：燃料的種類（揮發(fā)份與灰分等），煤粉的細度，過量空氣系數(shù)，爐膛的結構（決定了停留時間），鍋爐的運行方式，爐膛的溫度（負荷）等,對空氣量和煙氣量的影響,假定送入鍋爐的燃煤量B中，有

13、 的燃料根本沒有燃燒，即沒有產(chǎn)生煙氣量，也不需要空氣量.實際上參加燃燒的不是實際送入的燃料量B，而是計算燃料量Bj熱平衡計算用實際燃料量B，計算空氣量和煙氣量時用Bj,化學不完全燃燒損失,由于鍋爐排煙中CO，H2，CH4等可燃氣體的存在，所引起的熱損失。一般在燃用固體燃料的時候只有一氧化碳。每公斤燃料所損失的熱量為各可燃氣體的容積與各自的容積發(fā)熱量乘積的總和?；瘜W未完全燃燒熱損失的數(shù)值一般不超過0.5%；層燃爐可以達到

14、1～3%。影響因素和機械未完全燃燒熱損失相同。,排煙損失,由于排出鍋爐的煙氣焓高于進入鍋爐時的冷空氣焓而造成的熱損失。,影響排煙損失的主要因素：,1．排煙溫度： 溫度高，則損失大，提高10℃，損失增加約1%；溫度低，則金屬的消耗大，流動的阻力大，還可能造成受熱面金屬的低溫腐蝕。2．排煙的容積：主要決定于過量空氣系數(shù)的選取：過量空氣系數(shù)大，風機的消耗大，排煙損失增大；不完全燃燒損失小過量空氣系數(shù)小，則可能不完全燃燒損

15、失增大。,排煙溫度與過量空氣系數(shù)是一個經(jīng)濟技術綜合考慮的參數(shù),存在一個最佳過量空氣系數(shù),八、散熱損失,鍋爐的外表面溫度高于環(huán)境的溫度而向外界通過大空間自然對流和輻射換熱。散熱損失與鍋爐的容量成反比散熱損失與鍋爐的負荷成反比,爐渣帶出的物理熱損失及冷卻熱損失,鍋爐的熱效率和燃料消耗量的計算,鍋爐總的有效利用熱，kcal/h，kJ/h,各焓值按相應的溫度和壓力查表,鍋爐熱平衡計算是熱力計算的前提,由鍋爐效率確定燃料的消耗量；排煙溫度需

16、要先假定，后校核；迭代計算過程；,鍋爐主要經(jīng)濟指標,1、鍋爐額定出力 2、鍋爐最大連續(xù)出力3、鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負荷4、鍋爐熱效率 5、鍋爐排煙溫度6、飛灰含碳量 7、爐渣可燃物8、煙氣含氧量 9、散熱損失10、空氣預熱器漏風率 11、煤粉細度R9012、爐水泵耗電率、單耗。 13、制粉系統(tǒng)出力14、制粉系統(tǒng)耗電率、單耗。15磨煤機耗電率、單耗16、一次風機耗電率、單耗 17、送風機耗電率、單

17、耗18、引風機耗電率、單耗 19、主蒸汽壓力、溫度20、再熱蒸汽溫度 21、主、再熱蒸汽減溫水量22、機組啟停用油 23、機組穩(wěn)燃用油,影響鍋爐熱效率的因素,主蒸汽壓力 ，主蒸汽溫度 再熱蒸汽壓力 ，再熱蒸汽溫度 鍋爐入風溫度:是指送風機入口的進風溫度氧量 :計算排煙損失的氧量應是空氣預熱器煙氣出口處(空氣預熱器空氣入口后)的氧量,鍋爐出口氧量變化1％(百分點)，約影響鍋爐效率變化0．46％(

18、百分點)，影響發(fā)電煤耗變化1.6g/kW?h左右。排煙溫度 鍋爐尾部煙道漏風系數(shù)與漏風率 化學未完全燃燒損失 飛灰含碳量，灰渣含碳量入爐煤低位熱量 入爐煤揮發(fā)分 入爐煤灰分 入爐煤水分 煤粉細度,2024/3/16,35,鍋爐及燃燒系統(tǒng)經(jīng)濟性控制參數(shù),降低飛灰可燃物,表示從尾部煙道排出的飛灰中含有的未燃盡碳的量占飛灰量的百分比，主要與燃煤特性、煤粉細度、煤粉均勻性、爐膛溫度、風粉混合程度等有關。針對所燃用的煤種，合理

19、選定煤粉細度，盡可能減少煤粉中大顆粒的含量，強化燃燒，提高燃盡程度。,氧量對鍋爐效率的影響,計算排煙損失的氧量應是空氣預熱器煙氣出口處(空氣預熱器空氣入口后)的氧量,鍋爐出口氧量變化1％(百分點)，約影響鍋爐效率變化0．46％(百分點)，影響發(fā)電煤耗變化1.6g/kW?h左右。,最佳氧量,爐膛出口的氧量是表征鍋爐的配風、燃燒狀況的重要因素，加強鍋爐燃燒配風的調(diào)整，改善鍋爐的燃燒狀況，提高鍋爐運行效率。因爐膛出口處煙氣溫度較高，鍋爐運行中

20、監(jiān)測的氧量測點一般在高溫過熱器后。計算排煙損失的氧量應是空氣預熱器煙氣出口處的氧量，尾部煙道特別是空氣預熱器的漏風，將引起的煙氣量和排煙損失的增加，需要定期監(jiān)測空氣預熱器的漏風，并加強對空氣預熱器的維護。 通過燃燒調(diào)整，確定合理的最佳過量空氣系數(shù),,鍋爐尾部煙道漏風系數(shù)與漏風率 空氣預熱器漏風系數(shù)計算： 漏風率：,排煙

21、損失計算公式如下：,排煙損失＝系數(shù)×(排煙溫度—送風機入口溫度) 系數(shù)＝,合適的排煙溫度,是鍋爐運行中可控的一個綜合性指標,它主要決定于鍋爐燃燒狀況以及各段受熱面的換熱狀況，保持各段受熱面的清潔和換熱效果，是防止排煙溫度異常、保證鍋爐經(jīng)濟運行的根本措施。排煙溫度升高5℃，影響鍋爐效率降低0.2％（百分點）左右，影響煤耗升高0.6g/KW.h。,2024/3/16,42,降 低 廠 用 電,消耗廠用電的主要設備,風機

22、磨煤機鍋爐給水泵循環(huán)水泵凝結水泵除塵設備脫硫設備,風機節(jié)能,電站風機耗電量僅次于水泵約占發(fā)電容量的1.5-2.5%，對于300MW機組，風機運行效率提高一個百分點，每臺機組年節(jié)電約40萬kWh。造成的風機運行效率較低的主要原因： ①風機本身為低效風機； ②設計選型不當造成高效風機不在高效區(qū)運行； ③進口管道設計不當破壞了風機進口要求的條件； ④出口管道設計不當造成渦流損失； ⑤風機調(diào)節(jié)效率低，又經(jīng)常在低負

23、荷運行。 通常，通過改造風機（葉輪）或對進、出口管道進行改造，或利用調(diào)速技術，提高風機的運行效率。,,風機單耗：指送風機在鍋爐生產(chǎn)一噸蒸汽時所耗用的電量。單位：kWh/t(汽)。表示送風機及其系統(tǒng)的運行的經(jīng)濟性。與送風機效率，送風系統(tǒng)阻力，空氣預熱器及風系統(tǒng)設備的健康水平以及各送風調(diào)整門開度、阻力等有關。 風機單耗＝ （kW?h/t),風機改造的目的主要有,提高或降低風機出力；

24、提高風機運行效率；提高風機運行的可靠性。,電站風機改造步驟,熱態(tài)試驗--評估風機進出口管道系統(tǒng)對風機性能的影響，確定合理的風機設計參數(shù)，提出風機的技術改造方案；選型設計--選用與系統(tǒng)特性匹配的風機結構型式，確定風機葉輪的直徑等；強度計算--采用有限元法進行葉輪三維應力計算，合理地選用材質和厚度；制造監(jiān)督—按照要求加工、檢查和驗收，確保制造質量；安裝監(jiān)督—技術人員現(xiàn)場技術指導，確保風機安裝達到設計要求；考核試驗--考核改造后

25、的風機是否達到改造設計的要求。,制粉系統(tǒng),制粉系統(tǒng)是鍋爐機組密不可分的主要輔助系統(tǒng)，特別是在目前發(fā)電用煤供應緊張、煤質多變的情況下，其運行性能對鍋爐機組的安全、經(jīng)濟運行有重要影響。 制粉系統(tǒng)的優(yōu)化運行調(diào)整和主要設備改造得到了各級領導和電廠的高度重視，同時為提高機組整體的運行水平取得了明顯的效果。鋼球磨制粉系統(tǒng) 中速磨直吹式制粉系統(tǒng),,磨煤機單耗：是指磨煤機每磨制一噸煤粉所耗用的電量。單位：kWh/t(煤)。表示磨煤機運行的經(jīng)濟性。與

26、煤的可磨性系數(shù)，磨煤機裝球量、裝煤量，磨煤機出、入口壓差，磨煤機出口溫度，磨煤、制粉系統(tǒng)設備效率及健康水平，運行人員調(diào)整操作水平、監(jiān)盤質量等有關 磨煤機單耗＝,,磨煤機耗電率。是指磨煤機磨煤粉所耗用的電量占計算期發(fā)電量的比例。單位：％。表示電廠燃用煤粉的經(jīng)濟性。除與影響磨煤機單耗的因素有關外，還與燃料質量，主、輔機設備、系統(tǒng)的經(jīng)濟性能有關。 磨煤機耗電率＝ ×100(

27、％),制粉系統(tǒng)節(jié)能,鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性差，應加強對鋼球磨煤機鋼球裝載量及鋼球配比優(yōu)化、系統(tǒng)通風量等進行運行優(yōu)化調(diào)整，尋求適應燃用煤種的最佳鋼球裝載量、通風量，提高磨煤機出力，降低制粉單耗；綜合分析各地鋼球磨制粉系統(tǒng)優(yōu)化運行試驗結果，保持制粉系統(tǒng)在最經(jīng)濟工況下運行，一般可使制粉單耗降低3kWh/t-5kWh/t 以上。通過粗粉分離器性能特性試驗研究，確定分離器選型正確、有良好的分選特性，保證制粉系統(tǒng)處于最佳運行工況。目前多

28、種形式的軸向型分離器和旋轉分離器的性能可以很好滿足不同煤種的要求，必要時對粗粉分離器實施改造，提高磨煤機出力，降低制粉單耗。,制粉系統(tǒng)節(jié)能,中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)經(jīng)濟性好，常存在煤粉細度粗、石子煤量大等主要問題，應加強原煤特性、通風量、煤粉細度、風環(huán)流速、分離器擋板等調(diào)整試驗，尋求解決問題途徑，必要時提出改進方案。,運行優(yōu)化與性能診斷,2024/3/16,54,運行優(yōu)化,火力發(fā)電機組運行優(yōu)化技術是以最優(yōu)化理論為指導，依據(jù)機組主輔機設備

29、實際運行情況，進行全面優(yōu)化試驗，根據(jù)試驗結果及綜合分析總結，建立一整套運行優(yōu)化操作程序和合理的優(yōu)化軟件包，使機組能在各種負荷范圍內(nèi)保持最佳的運行方式和最合理的參數(shù)匹配。實踐證明：通過對火力發(fā)電機組的全面運行優(yōu)化，機組的經(jīng)濟性可相對提高1.0%～1.5%，供電煤耗率相應下降3～5g/kWh左右。運行優(yōu)化技術特點     采用鍋爐、汽輪機分別調(diào)整和聯(lián)合調(diào)整相結合的方法，確保機組整體運行的最佳效果

30、。 既考慮提高主機的運行經(jīng)濟性，又兼顧輔機的節(jié)能效果，使電廠在增效和節(jié)能兩方面獲得效益。,2024/3/16,55,鍋爐及其主要輔機調(diào)整,風量標定 為了準確反映一次風量、二次風量及入爐總風量，同時為調(diào)整試驗做準備，優(yōu)化試驗首先對風量測量一次元件進行標定，并將標定結果用于修正熱工測量系統(tǒng)，以保證控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的正確性。制粉系統(tǒng)調(diào)整 重點調(diào)整煤粉細度和煤粉分配均勻性（有條件的情況下），同時對于中儲式和直吹式系統(tǒng)，根據(jù)其各自特點，進行相關

31、的專門試驗，得出制粉系統(tǒng)最佳運行方式。燃燒器配風調(diào)整 燃燒器配風調(diào)整主要是從安全的角度出發(fā)，重點調(diào)整爐膛火焰結構，使爐膛內(nèi)火焰不偏斜、不飛邊、著火點位置合理、減低燃燒器區(qū)域結焦傾向；同時解決汽溫偏差、氧量偏差等問題。對于四角切圓燃燒方式，調(diào)整對象為一次風量、周界風量、風箱爐膛差壓；對于旋流燃燒方式，調(diào)整對象為一次風量、內(nèi)外二次風及旋流強度。鍋爐運行經(jīng)濟性及降低污染物調(diào)整 主要解決可燃物高、運行經(jīng)濟性差等問題，主要調(diào)整對象包括入爐總風

32、量、燃盡風量。,鍋爐設備的動力特性,煤耗特性：指鍋爐消耗的標準煤耗量與鍋爐蒸發(fā)量之間的關系，一般根據(jù)鍋爐熱效率試驗或熱力計算得到。鍋爐熱力特性曲線的斜率為正，并且隨鍋爐蒸發(fā)量的增加而不斷增大，曲線有向上凹的特點,,,,,B,Db,,,rb,Db,,經(jīng)濟分配負荷的方法,等微增率方法動態(tài)規(guī)劃法浮點數(shù)遺傳算法變尺度混沌優(yōu)化法,熱力設備并列運行時的負荷分配,負荷經(jīng)濟分配：在滿足用電需要、保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定和主要設備“健康”的前提下，最

33、合理地安排機組運行，將電網(wǎng)給定電廠的負荷，經(jīng)濟分配給各熱力設備，使發(fā)電廠所消耗的燃料量最小。 結論：在某一給定的總負荷情況下，當熱力設備的能耗特性曲線具有連續(xù)向上凹的特性時，發(fā)電廠燃料消耗量為最小的條件，就是機組的微增能耗率相等,并列運行鍋爐間的負荷經(jīng)濟分配,條件：所有鍋爐產(chǎn)生的蒸汽都應并入發(fā)電廠主蒸汽母管中；所有鍋爐都應燃燒同一種燃料。任務：根據(jù)發(fā)電廠電負荷需要得到一定總蒸汽量D 時，使電廠總燃料消耗量B 為最少