CFB机组经济性计算分析.ppt

流化床锅炉机组运行技术经济指标 分析 李建锋 中国电力企业联合会科技开发服务中心电源处 2011.8 概 要 n需要熟悉的标准 n需要熟记的数据及换算关系 n电厂设备的效率试验 n数据报表 n运行数据分析 n电厂排放CO2的计算方法 n电厂节能新技术 一、统计/运行人员需要熟悉的标准 n1、DL/T 904-2004 火力发电厂技术经济指标计算方法 n2、DL/T606.3-2006 火力发电厂能量平衡导则 第三部分 热 平衡 二、统计人员需要熟记的数据及换算关系(1) 1、标准煤的热值 即标准煤的低位发热量为29271kJ/kg(千焦/千克),标准煤的热值也经常使用 7000kcal/kg（大卡/千克）； 它们之间的换算系数为：1kJ=0.23914kcal 1J=0.23914cal 反之：1cal=4.1816J 即 1卡为4.1816焦耳，1焦耳为0.23914卡 2、电量与电功率 焦耳是功的单位，1焦耳的功为1牛顿米，Nm, 1焦耳的功可转变为0.23914卡的热量，但要搞清楚电变成热为100%，反之，热 变成机械能或电能是有条件的，必须要有冷源损失，不可能100%转变。 电是完全有序的能，而热是部分有序的能，因此热有品质之分。 瓦特是功率的单位，1瓦特为每秒做功1焦耳，即1W=J/s,瓦特太小，电功率常用 kW计算。 电能的单位常用度来表示，1度电等于1千瓦小时，1kWh=3600000J 过去常用 1kW=102kg m/s 1kWh的功为367200kg m 1kWh=860kcal 1kcal=427 kg m 二、统计人员需要熟记的数据及换算关系(2) 3、热量单位 热量的单位为焦耳J，比较大的单位为千焦kJ,兆焦MJ，10亿焦 GJ 1MJ为34.16g标准煤的热量，为239.12kcal; 1GJ为34.16kg标准煤的热量，为239120kcal; 汽轮机的热耗量一般以GJ计，即某一时间段（或统计期间）的热耗量，有时用 GJ/h 或 GJ/s 锅炉的出力除用t/h （吨/时） 表示，也可用热出力表示，GJ/h。 锅炉的热出力=锅炉燃煤量入炉煤低位发热量锅炉效率 汽轮机热耗量=锅炉的热出力管道效率 三、设备的效率试验 为了能方便和准确地进行统计工作，电厂应对下列设备进行效率试验，并绘制 出效率与负荷的关系曲线。 l 锅炉效率试验； l 管道效率试验； l 汽轮发电机热耗试验； l 主变压器效率试验； l 厂用变压器效率试验； 对中间再热机组还应进行主蒸汽与再热蒸汽的比例关系试验，也可用设计计算 值取代。 鉴于流化床锅炉风机对厂用电的贡献，还应该进行风机效率测试。 纯凝机组报表（1） 序号指标项目符号单位计算公式备注 1煤耗量BrL104t 将入炉煤累计叠 加或用反平衡 计算煤量按实际燃用煤种统计 2 入炉煤收到 基低位 发热量Qnet.arkJ/kg 根据所燃煤种的多少和 热值进 行加权平均 3标准煤耗量Bb104t 29271 .arQnetBrL 纯凝机组报表（2） 序号指标符号单位公式备注 4发电量Wf104kWh 统计期间机组的总发电 量 5售电量Wsd104kWh 统计期间机组的总售电量，它包括上 网电量、直供电量及销售给企业 内部的电量。 为主变效率。 6机组供电量Wgd104kWhWf-Wcy 统计 期间机组的总供电量，它包括上网 电量、直供电量、销售给本企业集团 内的电量及均摊到机组上的非生产厂 用电量并扣除外购电 量 7 机组总耗用 电量Wh104kWh 此值包括机组生产厂用电量及均摊到 机组上的非生产厂用电量 8 机组生产厂 用电量Wcy104kWhWh-Wkc Wkc按规定应扣除的电量,此值与发 电量的比值Wkc/Wf应远小于1%， 对大型火电厂甚至应小于1， 但DL/T904中未规定允许值 纯凝机组报表（3） 序号指标项 目符号单位公式备注 9 机组发电 煤 耗bfg/kWhBb/Wf 10 机组生产厂 用电率Lfcy% 纯凝机组的生产厂用电率即 为发电 厂用电率 11 机组供电煤 耗bgg/kWh 12 机组发电热 效率% 此值称为机组的毛效率 13 机组供电热 效率% 此值可称为机组的净效率 上述两个值表示的是机组的能量转换效率，如果分子部分使用售电量，上网电量均不属能量转换效率 纯凝机组报表（4） 序号指标项目符号单位 计算公式 备注 14 全厂综合 厂用电 率Lzh% Wgk全厂的关口电量；（包括 上网电量、直供电量及销 售给本企业的内部电量） Wwg全厂的外购电 量； Wf-全厂总发电 量 15 机组的综 合厂用 电率Ljzh% 即对某台机组而言，发电量 扣除售电量后的值与发 电量的比值。 供热机组报表（1） 序号指标项目符号单位计算公式备注 1煤耗量BrL104t 将入炉煤累计叠 加或用反平衡 计算煤量按实际燃用煤种统计 2 入炉煤收到 基低位 发热量Qnet.arkJ/kg 根据所燃煤种的多少和 热值进 行加权平均 3标准煤耗量Bb104t 29271 .arQnetBrL 供热机组报表（2） 序号指标项目符号单位计算公式备注 4 汽轮机热 耗量QsrGJ 计算方法另说 明 5供热量QgrGJ 按DL/T904- 2004 9.1.1 计算 6供热比% 7热电比IGJ/MWh 汽轮机的热耗量是指汽轮机从外部热源所取得的热量，热耗量可通过两个途径计算，一种方法 是根据DL/T904-2004火力发电厂技术经济指标计算方法进行计算。 a)再热机组热耗量的计算公式为 汽轮机热耗量计算-办法一（1） 汽轮机再热蒸汽焓值，kJ/kg； 高排蒸汽流量，kg/h； 高排蒸汽焓值，kJ/kg； 过热器减温水流量，kg/h； 过热气减温水焓值，kJ/kg； 再热器减温水流量，kg/h； 再热器减温水焓值，kJ/kg。 式中： 热耗量，kJ/h； 汽轮机主蒸汽流量，kg/h； 汽轮机主蒸汽焓值，kJ/kg； 最终给水流量，kg/h； 最终给水焓值，kJ/kg； 汽轮机再热蒸汽流量，kg/h； 汽轮机热耗量计算-办法一（2） b)非再热机组热耗量的计算公式为 汽轮机主蒸汽流量计算公式为 式中： 炉侧不明泄漏量（如经不严的阀 门漏至热力系统外），kg/h； 锅炉明漏量（如排污等），kg/h； 汽包水位的变化当量，kg/h。 再热蒸汽流量计算公式为 式中： 高压门杆漏汽量，kg/h； 高压缸前后轴封漏气量，kg/h； 高压缸抽汽至高压加热器汽量，kg/h； 高压缸漏至中亚缸漏汽量，kg/h； 冷段再热蒸汽供厂用抽汽等其他用汽量，kg/h。 按此方法计算存在的主要问题是： 1、需要准确测量蒸汽、给水、减温水流量。流量测量（特别是蒸汽流量）因受运行参数、负荷的影响 较大测量精度很难达到计算要求； 2、中间再热机组没有蒸汽流量表，只能采取间接的办法测量计算或采用设计值； 3、在机组运行中，减温水量经常变动，过热器减温水量变动直接影响锅炉给水量，再热减温水量变动 直接影响再热蒸汽量，这些影响对测量精度影响很大。 汽轮机热耗量计算-办法二（3） 第二种办法是按右式进行计算 式中： 汽轮机热耗量 kJ/h； 锅炉燃煤量 kg/h； 入炉煤收到基低位发热量 kJ/kg； 锅炉热效率 %； 管道效率 %； 汽轮机的耗热量与锅炉的有效热或称热出力之间的差别只差一个管道损失，管道损失包括纯管道损失 、机组排污、汽水损失等未被汽轮机有效利用的热量，此值一般只有1%左右，因此管道效率一般为99%左 右。 锅炉的有效热或称热出力等于锅炉燃煤量乘煤的低位发热量再乘锅炉效率。大中型循环流化床的锅炉效 率一般为8892%，它与管道效率的乘积一般应为8791%，负荷低时，此值有所下降。 如果我们通过试验和计算做出两条曲线，一条是锅炉效率与负荷的关系曲线，另一条是管道效率与负荷 的关系曲线，汽轮机在各种负荷的耗热量，就很容易通过燃料消耗量推算出来。在计算时，某一时间段的 负荷值可用该时间段的负荷平均值。 汽轮机热耗量计算-总结（3） 我们在统计中发现，有的电厂的汽轮机耗热量与燃料的总发热量的比值过高，高达95%99% ，有的电厂比值过低，只有81%82%。这些电厂都是按第一种办法计算的。用第二种方法校验 便发现偏差很大。比值过大的可能是汽轮机进汽量测量偏高，也可能是煤量计量或热值测量偏低 。比值过小的可能是流量测量偏低或是煤量热值测量偏高，也可能两方面都存在问题。 我们建议电厂在统计时两种办法同时计算，以便查找出现问题的原因。找出煤量偏差的办 法之一是通过锅炉正反平衡比较、盘煤与计量比较等办法校准，流量及参数差别可用机炉测量值 对比的办法进行检查，必要时通过热力试验进行校准。 供热机组报表（3） 序号指标符号单位公式备注 8发电量Wf104kWh 按发电机出 线端计量 值为准统计期间的总发电 量 9售电量Wsd104kWh 统计期间的总售电量，它包括 上网电量、直供电量及销售给 本企业内部的电量 10机组供电量Wgd104kWhWf-Wd 统计期间机组的供电量，它包括 上网电量、直供电量及销售给 本企业集团内部的电量，机组 供热厂用电量，机组非生产厂 用电量，并扣除外购电量 11 机组总厂用 电量Wh104kWh 按厂变后统 计的用电 量，且未 扣除Wkc 统计期间机组的总厂用电 量，它包括发电、供热 的生产厂用电量和非生 产厂用电量 供热机组报表（3） 序号指标项目符 号 单位计算公式备注 12机组生产 厂用电量 Wcy104kWhWh-Wkc统计期间机组用于发电 和供热的厂用电量 Wkc按规定应扣除的电量 13机组供热 厂用电量 Wcr104kWh纯热网用的厂用电量， 如热网泵用电 14机组发 电厂用电 量 Wd104kWhWcy-Wcr统计期间用于发电的厂 用电量 供热机组报表（3） 序号指标项目符 号 单位计算公式备注 15机组供热 厂用电率 Lrcy%DL/T904-2004的计算公 式 为Lrcy= 16机组发电 厂用电率 Lfcy%Wd：机组发电 厂用电量 17机组生产 厂用电率 Lcy% 供热机组报表（4） 序号指标项目符号单位计算公式备注 18机组发 电煤耗 bfg/kWh 19机组供电 煤耗 bgg/kWh 20供热煤耗brg/GJ 21机组总 热效率 % 供热机组报表（5） 序 号 指标项目符号单位计算公式备注 22全厂含供热 综合厂用电 率 (包括供热厂 用电率) Lzh%Wf全厂机组的总 发电量；Wgk全厂的 关口电量；Wwg全厂 的外购电量 23全厂不含供热 综合厂用电 率 (不包括供热 厂用电率) %Wf全厂机组的总 发电量；Wr全厂 机组供热总厂用电 量；Wgk全厂的关口 电量；Wwg全厂的外 购电量 供热机组报表（5） 序 号 指标项目符号单位计算公式备注 24机组含供热 综合厂用电 率(包括供热 厂用电率) % 统计期间主变压器 在平均负荷下的效 率； 统计期 间厂用变压器在平 均负荷下的效率 25机组不含供 热综合厂用 电率(不包括 供热厂用电 率) % 发电量 Wf=100000kWh 供电量 Wgd=Wf-Wd=100000-7000=93000kWh 本例中假设直供电量、内销电量为零 关口电量-上网电量=售电量=90791kWh 发电厂用电率 Lfcy=Wd/Wf=7000/100000=7% 供热厂用电率Lrcy=Wcr/Wf=2500/100000=2.5% 机组生产厂用电率 Lcy=Lfcy+Lrcy=9.5% 假设全厂只有一台机组： 机组综合厂用电率（算法1） Lzh=(Wf-Wgk+Wwg)/Wf =(100000-90791+1000)/100000=10.209% =(Wf-Wr-Wgk+Wwg)/Wf =(100000-2500-90791+1000)/100000=7.709% 机组综合厂用电率（算法2） 示例 电厂温室效应气体CO2的计算方法 1、煤的组成，按应用基（也称工作质） 低位发热量 可燃基挥发分 2、煤燃烧所产生的热量主要靠C和H两种元素完成，其次是S燃烧也产生少量的热量。 C是煤的发热量的主体，对煤而言约占75%85%，对天然气和燃油一般约占45%60% 3、CO2的分子量为44，它是由C分子量12和O2分子量32组成。 12kg的C燃烧产生44kg的CO2; 1kg的C燃烧产生3.67kg的CO2. 4、各种煤所含C、H比例不同，煤的发热量也不同，所以CO2产量也不同。 电厂温室效应气体CO2的计算方法计算实例 1kg原煤C的质量为0.4452kg，完全燃烧产生的CO2的质量为3.670.4452=1.6324kg(CO2) 若锅炉机械未完全燃烧q4损失为1.5% 1.6324（100-1.5）%=1.608kg(CO2) 折算成标煤CO2产量为 135MWe机组运行现状分析 机组可靠性分析 非停次数均值 非停台数统计 机组可靠性 可用小时数 机组可用率 机组经济性 飞灰、底渣含碳量 排烟温度 机组经济性 机组负荷率 年冷态点火耗油量 机组经济性 综合厂用电率 供电煤耗 机组环保性 脱硫效率 脱硫设备投入率 机组环保性 污染物排放浓度 灰渣综合利用率 300MW级CFB锅炉机组的可靠性 300MWCFB锅炉机组经济性 300MWCFB锅炉机组环保性 CFB锅炉与PC锅炉部分指标的对比 （2009年） 项项目单单位CFBPC 负负荷率%81.274 非计计划停运次数次/台.年0.780.49 燃煤热值热值kcal/kg28874647 厂用电电率%8.45.98 供电电煤耗g/kWh346.3332 排烟温度 oC 141.5127.7 飞飞灰含碳量%0.782.44 脱硫设备设备 投入率%10050 脱硫效率%92.9293.56 SO2排放浓浓度mg/Nm3366.4185.58/1000 NOx排放浓浓度mg/Nm388.13100/5001200 电厂节能新技术探讨 n一、二次风机性能的快捷测试 n新型点火技术探讨 n燃机与锅炉的耦合技术探讨 n新型空冷岛技术探讨 一、二次风机性能的快捷测试（1） n目前风机性能的主要依据是DL/T469-2004 电 站锅炉风机现场性能试验 n根据标准，风机风量的测试采取网格法，如果能 够选取到符合流场条件的测量截面，通过测量各 测孔内的时均动压，再进一步测量出当地的大气 压力，测量截面处的空气温度以及测量截面处的 平均静压，然后计算出各点的平均速度，进而求 出体积流量。 n但该方法工作量很大，不容易为运行人员所掌握 。 一、二次风机性能的快捷测试（2） n如果忽略风机表面散热，那么根据能量守恒方程 有： n式中：Wc风机的实际功率，kW nm气体质量流量，kg/s n 风机出口静温，K nu气体出口平均速度，m/s nu0气体进口气体平均速度，m/s。 一、二次风机性能的快捷测试（3） n如果入口为环境大气，那么进口气体速度可以忽 略不计，即： n n又因为： n n式中：S风机出口面积，m2 n出口空气密度为： n n式中： 为风机出口静压，Pa。 n于是有： 一、二次风机性能的快捷测试（4） n风机出口全压为： n总温（滞止温度）也可以计算出： n风机的效率为： n电动机的输出功率可以采用下式进行计算 ： 式中：Wn电动 机额定功率，kW 电动 机额定效率 W0电动 机空载功率，kW W1电动 机的输入功率， kW 一、二次风机性能的快捷测试（5） n或者为了简单起见，直接采用下式计算： n n式中： 电动机效率 n 机械传动效率，如果是同轴传动，近似为 1。 n或者风机的流量采用下式进行估算： 快捷测试结果与分析（1） 项目环境压 力 环境温度机组负 荷 出口面积风机电 流 数据99300Pa6oC160MW19951415 mm2 106.7A 项目电机电 压 电机功率 DCS风量 DCS出口压 力 计算风 量 数据6220V977.06 kW 268300 m3/h 4567Pa114.23 kg/s 快捷测试结果与分析（2） 测 点 单位1234平均 温度 oC 1414141414 压 力 mmH2O475438405470447 计算结果与分析 无油点火技术探讨 n利用邻炉蒸汽加热给水 n利用邻炉热风加热床料 n利用邻炉的再热蒸汽进一步加热床料 n利用电加热器将床料加热至需要的温度， 实现无油点火 n利用电加热的方式还可以实现流化床的快 速冷却 燃机与锅炉的耦合技术探讨（1） n1、风机 2、压气 机 3、空预器低温 段 4、空预器高温 段 5、炉膛 6、高 温换热器 7、透平 8、蒸汽发生器 9 、汽轮机 10、省 煤器 11、凝汽器 12、给水泵 13、 发电机 燃机与锅炉的耦合技术探讨（2） 项目单位参数项目单位参数 空预器进口烟气量t/h2274主汽轮