火力发电厂技术经济指标解释及耗差分析.doc

余热发电厂技术经济指标解释及耗差分析一、概述1二、综合性指标定义及计算2三、锅炉技术经济指标4四、汽轮机技术经济9五、机组效率变化与热耗的关系12六、耗差分析方法在火电厂指标分析中的具体应用13七、其它17八、经验数据.19一、概述余热发电厂是能源转换企业，因此技术经济指标对发电厂的生产、经营和管理至关重要。电厂技术经济指标计算不仅反映电力企业的生产能力、管理水平，还可以指导电厂生产、管理、经营等各方面的工作。发电厂指标很多，一般将经济技术指标分为大指标和小指标。小指标是根据影响大指标的因素或参数，对大指标进行分解得到的。小指标包括锅炉指标、汽轮机指标、烟气指标、化学指标等。1、综合性指标：发电厂的主要经济技术指标为发电量、供电量、供电成本、厂用电率、等效可用系数、主要设备的最大出力和最小出力。2、锅炉指标：锅炉效率、过热蒸汽温度、过热蒸汽压力、排污率、炉烟含氧量、排烟温度、漏风系数、单耗、风机（引风机）3、汽轮机指标：汽轮机热耗、汽耗率、主蒸汽温度、主蒸汽压力、真空度、凝汽器端差、加热器端差、凝结水过冷却度、给水温度、电动给水泵耗电率、循环水泵耗电率、高加投入率、胶球装置投入率和收球率、真空系统严密性、水塔冷却效果（冷却塔水温降）、阀门泄漏状态。4、焦化指标：精煤收入量、耗用量、库存量、检斤量、检斤率、过衡率、运损率、盈吨量、盈吨率、亏吨量、亏吨率、煤场存损率、盘点盈亏、煤质合格率、配煤合格率、亏吨索赔率、亏卡索赔率、入厂标煤单价、入厂煤与入炉煤热量差、入厂煤与入炉煤水分差、煤焦比、4、化学指标：自用水率、补水率、汽水损失率、循环水排污回收率、机炉工业水回收率、汽水品质合格率等。5、热工指标：热工仪表、热工保护及热工自动的投入率和准确率。二、综合性指标定义及计算1、发电量：指电厂发电机组经过对二次能源的利用而产生的有功电能数量，即发电机实际发出有功功率与发电机实际运行时间的乘积，单位为kWh或万kWh。发电量根据发电机端电能表的读数计算，即： 发电量=计算期电能表的读数差电能表的倍率2、厂用电率：指发电厂为发电耗用的厂用电量与发电量的比率。厂用电率=计算期内发电厂厂用电量（万kWh）计算期内发电量（万kWh）100%综合厂用电率：综合厂用电率是指全厂发电量与上网电量的差值与全厂发电量的比值，即Lgh=Wf-Wgk+WwgWf100式中 :Wwg全厂的外购电量，kWh ；Wgk全厂的关口电量，kWh3、发电厂热效率cp（又称全厂毛效率、全厂热效率、发电厂总效率）：指电厂所产生电能的热功当量与发电输入热量之比的百分数。发电厂热效率cp=计算期内发电量（kWh）3600计算期内发电用标煤量（kg）29308100%或：发电厂热效率cp=gdbl发电厂热耗率qcp=3600cp发电厂发电煤耗率b=122.83cp（g/kWh）式中：3600=4.1868*860（热功当量,1kWh相当于860kcal）gd管道效率。即汽轮机热耗量与锅炉有效利用热量的比值。bl锅炉热效率（算法见锅炉技术经济指标）。汽轮机热效率（算法见汽机技术经济指标）。4、发电单位成本：发电总成本与厂供电量（发电量与厂用电量的差）的比率就是发电单位成本。发电单位成本（元kWh）=统计报告期内发电总成本（元）统计报告期内供电量（kWh）发电总成本是指发电厂为生产电能产品所发生的一切费用，包括购电费、水费、材料费、工资福利金、折旧、大修费和管理费等。5、等效可用系数：指统计期内可用小时减去降低出力等效停运小时之后与统计期内日历小时的比率。等效可用系数=可用小时-降低出力等效停运小时统计期内日历小时100%其中，可用小时指设备处于可用状态即运行和备用的小时数，降出力等效停运小时计算公式如下：降出力等效停运小时=（降低出力数降低出力小时数）铭牌容量注：利用小时指机组实际发电量折合成额定容量的运行小时数，公式为：全厂利用小时=全厂实际发电量（万kWh）全厂机组铭牌容量之和（104kW）三、锅炉技术经济指标1、锅炉主蒸汽流量：锅炉主蒸汽流量是指锅炉末级过热器出口的蒸汽流量值（kg/h）。2、锅炉主蒸汽压力：锅炉主蒸汽压力是指锅炉末级过热器出口的蒸汽压力值（MPa）。3、锅炉主蒸汽温度：锅炉主蒸汽温度是指锅炉末级过热器出口的蒸汽温度值（）。4、锅炉给水温度：锅炉给水温度是锅炉省煤器入口的给水温度值（）5、过热器减温水流量：过热器减温水流量是指进入过热器系统的减温水流量（kg/h）。6、排烟温度：排烟温度是指锅炉末级受热面（一般指省煤器）后的烟气温度（）。对于锅炉末级受热面出口有两个或两个以上烟道，排烟温度应取各烟道烟气温度的算术平均值。7、锅炉氧量：锅炉氧量是指用于指导锅炉运行控制的烟气中氧的容积含量百分率（%）。一般情况下，采用锅炉省煤器后或炉膛出口的氧量仪表指示。8、锅炉热效率（1）输入一输出热量法（正平衡）热效率计算输入一输出热量法热效率是指锅炉输出热量占输入热量的百分比。锅炉热效率bl=锅炉输出热量Q1（kJ/kg）锅炉输入热量Qr（kJ/kg）100其中，锅炉的输入热量Qr为入炉煤的收到基低位发热量Qnet,ar。锅炉输出热量应根据汽水系统的设置来确定热量平衡界限，主蒸汽系统以锅炉省煤器入口至末级过热器出口为界限，确认给水、减温水、排污、抽汽及主蒸汽的相关参数；（2）热损失法(反平衡)热效率计算bl=100-(q2+q3+q4+q5+q6)式中：q2排烟热损失，%（指末级热交换器后排出烟气带走的物理显热占输入热量的百分率）；取设计16.67%q3化学热损失，%（指排烟中可燃气体成分未完全燃烧而造成的热量损失占输入热量的百分率。对于余热锅炉可以忽略）；q4机械热损失;%（指锅炉灰渣可燃物造成的热量损失和中速磨煤机排出石子煤的热量损失占输入热量的百分率）；q5散热热损失，%（是指锅炉炉墙、金属结构及锅炉范围内管道、烟风道及汽、水管道联箱等向四周环境中散失的热量占总输入热量的百分率，对于容量大的锅炉，一般小于1.5%，q6灰渣物理显热热损失，%（指炉渣、飞灰排出锅炉设备时所带走的显热占输入热量的百分率）。各损失计算如下：一般情况下，q2在各种损失中最大，可以达到16.67%。q2=（k1py+k2）tpy-t0100式中：k1、k2简化系数，无烟煤及贫煤分别取值3.55、0.44；py排烟过量空气系数，py=2121-炉膛出口氧量O2+烟道漏风系数tpy排烟温度，；t0基准温度，；或：q2（%）=6排烟温度TPY-空气温度Tkq100（100-q4）100q3化学热损失对于余热锅炉可以忽略；q4机械热损失是仅次于排烟热损失的锅炉热损失，主要影响因素是燃料性质和运行人员操作水平。煤中含灰分、水分越少，q4越小；挥发分越多、煤粉越细，q4越小；适当增大过量空气系数，可减少q4；维持适当炉温，可减少q4。我公司q4计算公式如下（计算的q4中不包含灰渣损失）：q4（%）=100-外在水分Mf100-分析水分Mad灰分Aad31.048飞灰可燃物Af（100-Af）低位发热量Qnet,ar（MJ/kg）注：可燃物的发热量31.048MJ/kg； 称为灰比。q5锅炉散热热损失对于容量大的锅炉，一般小于0.5%，我公司100MW机组取值0.4%;q6灰渣物理显热热损失主要影响因素是燃料灰分、排渣量的大小和温度的高低（我公司100MW机组取值0.1%）。9、锅炉排污率：锅炉排污率是指锅炉运行中排污量与锅炉实际蒸发量的百分比。10、锅炉辅助设备技术经济指标引风机单耗、耗电率：引风机单耗是指锅炉产生每吨蒸汽引风机消耗的电量；引风机耗电率是指统计期内引风机消耗的电量与机组发电量的百分比。脱硫耗电率：脱硫耗电率是指脱硫设备总耗电量与相关机组总发电量的百分比。吹灰器投入率：吹灰器投入率是指统计期内吹灰器正常投入台次，与该装置应投入台次之比值的百分数。四、汽轮机技术经济1、汽轮机主蒸汽流量：是指进入汽轮机的主蒸汽流量值(kg/h)2、汽轮机主蒸汽压力：汽轮机主蒸汽压力是指汽轮机进口的蒸汽压力值(MPa) ，应取靠近汽轮机自动主汽门前的蒸汽压力。如果有两路主蒸汽管道，取算术平均值。3、汽轮机主蒸汽温度：汽 轮机主蒸汽温度是指汽轮机进口的蒸汽温度值()，应取靠近汽轮机自动主汽门前的蒸汽温度。如果有两路主蒸汽管道，取算术平均值。4、最终给水温度：最终给水温度是指汽轮机高压给水加热系统大旁路后的给水温度值()。5、最终给水流量：最终给水流量是指汽轮机高压给水加热系统大旁路后主给水管道内的流量(kg/h)。如有两路给水管道，应取两路流量之和。6、凝汽器真空度：凝汽器真空度是指汽轮机低压缸排汽端真空占当地大气压的百分数。7、排汽温度：排汽温度是指通过凝汽器喉部的蒸汽温度值()，条件允许时取多点平均值。8、真空系统严密性：真空系统严密性是指机组真空系统的严密程度，以真空下降速度表示。9、机组的汽耗率、热耗率、热效率（1）机组平均负荷：机组平均负荷是指统计期间汽轮发电机组的发电量与运行小时的比值就，即：机组平均负荷Ppj=统计期内机组发电量Wf（kWh）统计期内机组运行小时h（h）（2）汽耗率：汽耗率是指汽轮机组统计期内主蒸汽流量累计值与机组发电量的比值，即：汽耗率d（kg/kWh）=统计期内主蒸汽流量累计值DL（t）统计期内机组发电量Wf（kWh）1000对于初终参数不同的汽轮机，即使功率相同，但它们消耗的蒸汽量却不同，所以就不能用汽耗率来比较其经济性，对于供热式汽轮机更是如此。也就是说，汽耗率不适宜用来比较不同类型机组的经济性，而只能对同类型同参数汽轮机评价其运行管理水平。（3）热耗率：是指汽轮发电机组每产生1kWh电能所消耗的热量，简称热耗。对于不同参数的汽轮机可用热耗率来评价机组的经济性。对于中间再热汽轮机，计算公式为：热耗率q（kJ/kWh）=dhms-hfw+GrhGmshrhr-hrhl式中d汽耗率，kJ/kWh。热耗率有两种计算方式：不把小汽轮机的功率算作汽轮机输出功率的热耗率称净热耗率，用q表示；把小汽轮机的功率算作汽轮机输出功率的一部分的热耗率称毛热耗率qM。通常，对于给水泵用小汽轮机驱动的机组，其热耗率是净热耗率；对于给水泵用电动机驱动的，其热耗率则为毛热耗率，同一台机组的毛热耗率总是小于净热耗率。（4）热效率：是指汽轮发电机组每千瓦时发电量相当的热量占发电热耗量的百分比。随着蒸汽参数的不同，汽轮发电机组热效率相差很大，高压高温机组为30%-40%，超高压参数以上机组大于41%。热效率=timg=3600热耗率q（kJ/kWh）100%式中：3600=4.1868*860（热功当量,1kWh相当于860kcal)t指每千克蒸汽在汽轮机中的理想焓降，与其在锅炉中的吸收热量之比，称为汽轮机装置的循环热效率，一般为36%-54%；i相对内效率。在汽轮机通流部分内蒸汽热能转化为功的过程中，由于进汽节流、汽流通过喷嘴和叶片产生的摩擦，叶片顶部间隙漏汽以及余速损失等原因，实际上蒸汽的可用焓降只有其中的一部分转变为汽轮机的内功。蒸汽实际用于做功的焓降与蒸汽理想焓降之比称为汽轮机相对内效率。m机械效率。汽轮机的机械损失包括用来带动主油泵、调节系统和克服轴承摩擦而消耗的功率，汽轮机内功率减去机械损失之后的功率叫做轴端功率，汽轮机轴端功率与内功率之比，称为汽轮机的机械效率。机械效率一般较高，约为96%-99%。g发电机效率。由于发电机内有铜损、铁损和机械损耗，输出功率比汽轮机轴端功率要小一些，发电机电功率等于汽轮机轴端功率与发电机各种机械损失和电损失之差，发电机电功率与汽轮机轴端功率之比称为发电机效率。大功率发电机效率一般在98%-99.5%。从上述可知，热耗率q和热效率都是衡量汽轮发电机组经济性的主要指标，一个以热量形式表示，另一个以效率形式表示，但它们均未考虑锅炉效率、管道效率，以及厂用电等。10、汽轮机辅助设备技术经济指标凝结水泵耗电率：是指统计期内凝结水泵消耗的电量与机组发电量的百分比；电动给水泵单耗、耗电率：电动给水泵单耗是指统计期内电动给水泵消耗的电量与电动给水泵出口的流量累计值的比值；电动给水泵耗电率是指统计期内电动给水泵消耗的电量与机组发电量的百分比；循环水泵耗电率：是指统计期内循环水泵耗电量与机组发电量的百分比；对 于母管制循环水系统，机组发电量为共用该母管制循环水系统的机组总发电量。冷却塔：冷却塔水温降是指循环水在冷却塔内水温降低的值；加热器技术经济指标：包括加热器上、下端差和加热器温升、高压加热器投入率；凝汽器端差：是指汽轮机背压下饱和温度与凝汽器出口循环水温度的差值；凝结水过冷却度：是指汽轮机背压下饱和温度与凝汽器热井水温度的差值；胶球清洗装置投入率：是指统计期内胶球清洗装置正常投入次数，与该装置应投入次数之比值的百分数(%)；胶球清洗装置收球率：是指统计期内，每次胶球投入后实际收回胶球数与投入胶球数比值的百分数(%)。五、机组效率变化与热耗的关系1、效率变化与热耗的关系效率变化率与热耗率变化率绝对值是相等的，但变化方向不同，效率增加百分之几，热耗率将降低百分之几；效率变化率与煤耗变化率绝对值是相等的，但变化方向不同，效率增加百分之几，发电煤耗率降低百分之几。即：如果效率提高2%，则热耗率必然减少2%，煤耗也随之减少2%。必须注意的是，虽然相对变化的绝对值是相等的，但是它们的绝对变化值是不同的。2、热效率与分效率的关系cp=gdbltimg任意分效率单独发生变化时，其相对变化率将等于总效率的相对变化率。六、耗差分析方法在火电厂指标分析中的具体应用1、耗差分析方法概述20世纪60年代末70年代初在西欧北美地区开始应用耗差分析方法，来研究发电设备与系统的经济性指标变化规律，简称耗差分析。我国从80年代开始这一方法的研究应用工作。耗差分析法也叫偏差分析法，它是根据运行参数的实际值与基准值的差值，通过分析计算得出运行指标对机组的热耗率、机组效率（或装置效率）、煤耗率、厂用电的影响程度，从而使运行人员根据这些数量概念，能动地、直观地、分主次地努力减少机组可控损失；此法也可用来分析运行日报或月报的热经济性指标的变化趋势和能耗情况，以提高计划工作的科学性和热经济指标的技术管理水平。目前许多电厂通过实施数据采集、微机计算程序去完成耗差分析过程，从而组成能耗指标在线分析系统，任何时候只要有了实际的运行参数，就可以通过编制的微机计算程序计算得到运行参数偏离基准值的能耗损失量，以便随时指导运行人员进行科学的燃烧调整，从而获得更高的运行经济效益。其中基准值就是根据制造厂设计资料（如参数的额定值）、变工况计算值和热力试验情况确定的运行参数的最佳值，因此基准值也叫标准值或目标值；运行参数就是指参与耗差分析的各项小指标，也叫运行值，主要包括主蒸汽温度、主蒸汽压力、给水温度、真空度、凝汽器端差、凝结水过冷却度、排烟温度、过量空气系数、主蒸汽减温水量、主要辅机（如引风机、循环水泵、给水泵等）单耗、补水率等。当值人员应根据耗差分析情况，综合考虑各项有关参数（如真空与循环水泵电耗、飞灰可燃物与煤粉细度等）的相互影响关系，从而控制有关指标的变化范围，及时指导操作。各指标以每小时各参数或每班各参数的平均值进行统计分析，得出每小时或每班耗差情况，作为小指标竞赛的重要内容。根据单位参数变化对煤耗率的影响值，然后根据参数增加或减少总量，求其煤耗增加或减少总量，这就是耗差分析的过程。运行耗差分析方法对机组运行参数进行分析时，必须掌握的原则是：以每台机组为基础，根据机组表计、数据测试情况，确定参与耗差分析的指标；耗差分析应首先根据运行参数或小指标偏离标准值对热效率或煤耗的影响，得出影响关系曲线或简易计算公式，提供现场作为统计分析；各耗差参数与基准值的偏差不宜过大，否则会造成较大的计算误差，实践证明，各耗差参数与基准值的偏差只要不超过50%，耗差分析结果就准确可靠；耗差分析以同一负荷为基本比较条件，各运行参数基准值和基准煤耗率是负荷的函数；随着运行时间的延长和设备条件的变化，基准值也应不断地进行校正，以保证基准值始终能基本上反映机组当前的最佳运行情况。由前面分析可知，应用耗差分析法的关键是基准值的正确确定。基准值的确定方法是：（1）对于试验中不宜确定的参数或制造厂已提供明确的设计参数，如主蒸汽温度、主蒸汽压力、锅炉效率、端差等，耗差分析的基准值应尽量采用设计值，但是由于锅炉汽温会随着负荷降低而降低，因此这时的主蒸汽温度和再热器温要根据燃烧调整的结果确定不同负荷下的基准值。（2）对于在试验中比较容易确定的参数，如氧量、真空、飞灰含量、煤粉细度等可以从优化试验的结果分析得到。（3）对于真空等参数也可以根据变工况计算得出不同循环水温、循环水量、机组负荷时汽轮机的排汽压力作为基准值。（4）对于过热器减温水量（如果减温水来自高加出口，减温水量的多少对效率无影响，可不作为监控参数）和再热器减温水量，因受锅炉受热面积灰和运行操作水平的影响较大，因此基准值一般根据燃烧调整结果或参考运行统计资料确定。应用耗差分析的另一关键是耗差分析模型，即建立各参数对机组煤耗影响关系式。针对不同的情况和参数，主要有以下几种方法：（1）利用基本公式法：适用于锅炉热效率、排烟温度、氧量、飞灰含碳量等影响参数；（2）热力学方法：即查曲线方法，适用于主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、排汽压力等，一般汽轮机制造商均提供了这方面热力影响曲线。（3）等效焓降法：也叫等效热降法，此法适用于热力系统局部分析。（4）试验法：有些参数对煤耗的影响可通过试验确定，例如排汽压力、煤粉细度等。（5）小偏差方法：各汽轮机制造厂、上海发电设备研究所和西安热工研究院有限公司等单位，通过研究汽轮机各缸效率对热耗率的影响，结合实际试验数据，得到很多计算公式，便于我们应用。2、各项小指标对能耗的影响（1）国产汽轮发电机组的热经济性指标：额定功率(MW)相对内效率i机械效率m循环热效率t发电机效率g锅炉效率bl汽耗率dkg/(kWh)热耗率qkJ/(kWh)12250.820.850.9860.990.370.390.9650.9750.894.74.11241411250501000.850.870.990.430.470.980.9850.890.913.93.51000092311252000.860.890.990.490.500.990.900.923.12.9861282383006000.880.900.990.510.540.990.920.943.2-2.882197579七、其它锅炉大修前后一般均有进行锅炉效率、空气预热器漏风率；汽机大修前后有进行汽轮机热耗率试验。从汽轮机热耗率即可求出汽轮机热效率，对管道效率取值后和试验得出的锅炉效率即可求出发电厂热效率cp,进而求得发电厂发电煤耗率。对于大修前后煤耗变化情况，从(汽轮机热耗率变化值29308锅炉效率bl管道效率gd)可以粗略估计发电煤耗变化值；或者，以效率提高1%，热耗率降低1%（绝对值按设计值计算），如上表（2）300MW机组汽轮机相对内效率提高1%,热耗率降低79.21 kJ/kWh, 发电煤耗率降低2.951g/kWh结合现场实际情况看，上述计算值比实际计算值大。焓：焓是汽体的一个重要的状态参数，焓的物理意义为:在某一状态下汽体所具有的总能量,它等于内能和压力势能之和。油耗率（g/kWh）=耗油量发电量八