火电厂锅炉给水温度耗差分析模型的建立_赵志红

第 42 卷第 3期 2011 年 5 月 锅 炉 技 术 BOILER T ECHNOLOGY Vol 42 No 3 May 2011 收稿日期 2010 08 25 修回日期 2010 12 29 作者简介 赵志红 1986 女 硕士研究生 主要研究动力系统节能 文章编号 CN31 1508 2011 05 0024 03 火电厂锅炉给水温度耗差分析模型的建立 赵志红1 丁艳2 袁隆基1 李 聪1 1 中国矿业大学 电力工程学院 江苏 徐州 221008 2 中国矿业大学 徐海学院 江苏 徐州 221008 摘 要 分析了锅炉给水温度变化对火电厂机组热经济性的影响 在考虑了给水温度对锅炉效率影响的前 提下 建立了锅炉给水温度偏离目标值时的耗差分析模型 利用该模型对某电厂 300MW 机组运行参数进行耗 差计算 其结果可以满足精度要求 关键词 火电厂 给水温度 耗差分析 节能 中图分类号 TK229 6 文献标识码 A 0 前 言 火电厂在线节能监测系统是促进电厂开展 节能降耗工作的重要组成部分 它能够实时监 测和计算火电机组的各项经济指标 找出能耗偏 高的真正原因及能损分布 指导运行人员进行正 确的操作 使机组处于最经济的状态下安全运 行 从而达到节约能源 降低成本的目的 锅炉 给水温度是火电厂机组运行优化设计的重要参 数之一 当给水温度偏离目标值时 不仅会引起 电厂循环热效率的改变 还会引起锅炉效率的改 变 从而导致煤耗量的改变 所以对给水温度的 准确监测有着重要的意义 长期以来在线节能 监测系统的研究过程 只是针对汽水系统来研究 给水温度的耗差分析 1 3 而忽略了给水温度对 锅炉效率的影响 为了更准确的描述给水温度 变化对机组整体热经济性的影响 从燃烧系统 烟风系统和汽水系统这三个方面进行分析 最终 得到给水温度变化引起机组煤耗量变化的总 效应 1 锅炉给水温度变化对机组热经济性的 影响 运行参数偏离目标值对机组热经济性的影 响情况可以通过煤耗率指标 热耗率指标或全厂 热耗率指标等的变化来反映 由于煤耗率指标 能更直观地反映热经济性 因此 耗差分析中用 煤耗率指标来表征热经济性的变化 给水温度 的变化对衡量机组热经济性的各指标有着错综 复杂的耦合关系 在各系统的研究过程中都保持 了单一变量的原则 1 1 燃烧系统中给水温度变化对煤耗率的影响 在燃烧系统中 如果燃料性质没有变化 在 汽温保持不变 给水温度变化对锅炉效率的影响 也忽略不计的情况下 则给水温度的变化只影响 到锅炉蒸发量或锅炉燃煤量的变化 4 当给水 温度降低时 如果保持锅炉的蒸发量不变 燃料 量将增大 即煤耗量增加 给水温度与燃料消耗量的关系 B D h gr hgs Qr b 1 给水温度变化引起煤耗量的改变 B D h gs Qr b 2 全厂煤耗率的变化 b1 B Pe 3 式中 B 燃料消耗量 g h D 锅炉蒸发量 g h h gr 过热器出口蒸汽焓 kJ kg hgs 给水焓 kJ kg Qr 相对于每千克燃料输入炉内的热量 kJ kg b 锅炉效率 B 煤耗量的变化 g h 第 3 期赵志红 等 火电厂锅炉给水温度耗差分析模型的建立 Pe 发电机功率 kW 1 2 烟风系统中给水温度变化对煤耗率的影响 在烟风系统中以给水温度降低为例 燃料 量增加 燃料量的增加对排烟温度有 2 个方面 的影响 一方面燃料量增加 炉膛出口温度升 高 排烟温度也升高 另一方面 由于烟速的提 高 1kg 工质在对流受热面中的吸热量增加 使 省煤器的传热温差加大 因此省煤器的吸热量 增加同时排烟温度降低 导致锅炉效率提高 煤 耗量又有一定程度减少 所以在烟风系统中 由给水温度的变化引起煤耗率的变化需综合 2 个方面来考虑 给水温度与排烟温度的关系如式 4 5 py tg s sm 1 k y tlk tky k y 4 式中 py 炉膛出口排烟温度 tgs 锅炉给水温度 tlk 低温空气预热器入口空气温度 trk 低温空气预热器出口空气温度 y 烟气热容量 kJ kg k 空气热容量 kJ kg tky 低温空气预热器出口温压 tsm 低温省煤器入口温压 在式 4 中为了保证一定的换热能力 tsm与 tky必须大于某一数值 且 y k 从式 4 中可以看出 当给水温度提高时 排 烟温度也随之升高 排烟损失增大 锅炉效率降 低 煤耗量增加 在保证最低温压 tsm与 tky的 情况下 由给水温度变化 tgs 引起排烟温度变化 量 py1经推导可得 py1 tgs 1 k y 5 同时给水温度的变化将引起燃料量的变化 燃料量变化对排烟温度的影响 py2如式 6 py2 B 0 00561bPe 6 式中 b 当前发电煤耗率 g kW h 锅炉排烟温度变化所造成的锅炉效率变化 可用式 7 计算 6 b pyK 7 式中 K 排烟温度每变化 1 的热损失值 其值可根据燃煤种类表查取 py py1 py2 公式中包含了正负号 负号表示锅炉效率变化的方向与排烟温度的变 化方向相反 锅炉效率的相对变化值为 b b b pyK b 8 排烟温度的改变引起煤耗量的改变 b2 b b 9 1 3 汽水系统中给水温度变化对煤耗率的影响 汽水系统中 给水温度降低 一方面抽气减 少 新蒸汽做功能力增加 另一方面 对于有再热 的机组 给水加热不足 循环吸热量增加 所以 机组煤耗率的改变应是这两方面所引起的的综 合效应 根据等效焓降理论 对于最高一级加热器 若给水温度提高 出现端差 1 抽汽份额增加 新蒸汽的做功能力 减少 H 循环 吸热量下 降 Q 新蒸汽等效热降降低 H 1 1 10 循环吸热量减少 Q 1 1 Q zr 1 q1 11 装置效率相对提高 1 Q 1 H H 12 煤耗率下降 b3 b 1 13 式中 H 新蒸汽的等效热降 kJ kg Q 循环吸热量 kJ kg 1 最高级加热器的端差 kJ kg 1 最高级加热器的抽汽效率 q 加热 器中 1 kg 抽 汽的 放热 量 kJ kg Qzr 1 最 高 级 再 热 器 吸 热 量 的 变 化 kJ kg 2 给水温度耗差分析模型的应用 在常规火电厂在线监测系统的研究中 由于 引起给水温度变化的因素很多也很复杂 通常在 机组大量优化试验后根据其获得数据进行多项 式拟合来获得目标值 且给水温度的耗差分析也 是在假定锅炉效率不变的基础上进行的 当考虑 锅炉效率的前提下 给水温度对整个系统的的煤 耗量影响可表示为 b1 b2 b3 正负号由实 际情况决定 25 锅 炉 技 术 第 42 卷 将上述给水温度耗差模型应用于火电厂在 线节能监测系统中 对某电厂 300 MW 亚临界自 然循环汽包锅炉进行煤耗偏差计算 其计算结果 如表 1 所示 从表中可以看出给水温度变化时 对燃烧系统的影响最大 对烟风系统的影响最 小 给水温度每变化 1 煤耗率平均变化 0 1 g kW h 与实际运行中 300 MW 机组经验数 据相符 表 1 300MW 机组不同运行负荷下给水温度的耗差分析 机组负荷 MW 给水温度 目标值 给水温度 实际值 煤耗率目标值 g kW h 1 b1 b2 b3 b1 b2 b3 g kW h 1 300275 8273 9346 60 120 0060 0340 160 270266 5264 0311 80 150 0080 0520 210 250260 0258 0288 70 130 0020 0420 192 220250 7248 8254 10 160 0060 0430 209 200244 5243 0230 960 130 0050 0230 158 3 结论 1 锅炉给水温度改变时 不仅会引起燃煤 量的改变 还会引起锅炉排烟温度的改变 从而 影响锅炉效率 最终导致煤耗率的改变 2 通过全面分析给水温度变化对燃烧系 统 烟风系统和回热系统的影响 在考虑了锅 炉效率的基础上 建立了给水温 度耗差分析 模型 3 利用该数学模型对实时数据进行耗差计 算 结果表明该模型可以较准确的反应参数变化 时所引起的煤耗变化 指导运行人员及时调整运 行工况 使机组处于经济运行状态 达到节能的 目的 参考文献 1 李德育 基于热经济性的 200 MW 机组热经济性能分析 D 保定 华北电力大学 2003 2 陈鸿伟 林阿彪 方月兰 等 锅炉汽水系统运行参数的煤耗 偏差分析 J 热力发电 2008 37 10 19 22 3 张洪涛 耗差分析通用软件的开发及应用 D 保定 华北电 力大学 2005 4 叶江明 电厂锅炉原理及设备 M 北京 中国电力出版 社 2004 5 冯俊凯 沈幼庭 杨瑞昌 锅炉原理及计算 M 北京 科学 出版社 2003 6 谢文国 工业锅炉热工试验 M 大连 大连工学院出版 社 1987 The Optimization for the Energy loss Analysis Model of Boiler Feed Temperature in Coal Steam electric Plant ZHAO Zhi hong 1 DING Yan 2 YUAN Long ji 1 LI Cong 1 1 College of Electronic Engineering China University of Mining and Technology Xuzhou 221008 China 2 Xuhai College China University of Mining and Technology Xuzhou 221008 China Abstract The influence of boiler feed temperature change on thermo Economics in coal steam electric plant was researched The energy loss analysis model was established in consideration of the boiler efficiency when the feed temperature deviated from the targe T he model is