锅炉效率与经济运行

1、n n 锅炉效率与经济运行 火电厂技术经济指标体系火电厂技术经济指标体系 火力发电厂的技术经济指标体系是指影响火力 发电厂锅炉、 汽轮机、发电机设备及其整个系统 经济性能的全部技术经济指标。分为四级： n 一级指标：发电厂热力经济性的总指标供电 煤耗率等； n 二级指标：供电量、发电煤耗率、燃料等指标； n 三级指标：发电量、厂用电率、汽机效率、锅炉 效率、管道效率等指标； n 四级指标：汽轮机、锅炉、辅机设备、热力系统 和燃料质量、数量的各项小指标。 技术经济指标体系分解图技术经济指标体系分解图 供电煤耗 发电煤耗 厂用电率 机效率 炉效率 管道效率 凝汽器真空度 再热蒸汽参数 主 蒸 汽

2、参 数 循 环 水 入 口 温 度 循 环 水 温 升 凝 汽 器 端 差 真 空 严 密 性 给 水 温 度 高 加 投 入 率 发 电 供 热 负 荷 送 风 机 入 口 风 温 排 烟 温 度 排 烟 氧 量 飞 灰 可 燃 物 尾 部 漏 风 系 数 煤 粉 细 度 补 水 率 汽 水 损 失 率 管 道 保 温 给 水 泵 单 耗 循 环 水 泵 耗 电 率 排 粉 机 单 耗 送 风 机 单 耗 引 风 机 单 耗 磨 煤 机 单 耗 一级指标（供电煤耗率） 供电煤耗水平是发电厂各方面工作总的反映。 包括：设备健康、检修工艺、检修质量、运行操作、 专业管理、燃料管理、节能管理等多方

3、面的工作水 平。 发电厂单元机组供电煤耗水平与供电量、厂用 电率、发电煤耗率和燃料管理水平等有关。全厂供 电煤耗水平：一是与单元机组供电煤耗水平有关， 二是与单元机组供电量权数构成比例有关。特别是 机组参数、单机容量相差较大时单元机组供电量权 数变化对供电煤耗率的影响。 供电煤耗率计算方法 n发电煤耗率 n供电煤耗率 计算期供电量 发电用标准煤量 厂用电率 发电煤耗率 1 二级指标（厂用电率） 厂用电率：是指发电厂发电辅机设备的自 用电量占发电量的比例。单位：。厂用电 率变化0.25(百分点)左右影响发电煤耗变 化1g/kWh。厂用电率计算公式为： 厂用电率 100（） 计算期发电量 厂用电量

4、 二级指标（发电煤耗率） 发电煤耗率发电煤耗率表示发电厂热力设备、热力系统的 运行经济性。单元发电机组的发电煤耗率与锅炉效 率、汽机效率、管道效率有关。全厂发电煤耗率水 平除与单元发电机组的发电煤耗率水平有关外，还 与单元机组发电量权数有关。 正平衡计算方法：发电煤耗率 （g/kWh） 反平衡计算方法：发电煤耗率= (kg/kwh) 发电煤耗率 (kg/kwh) 计算期发电量 发电用标准煤量 计算器发电量 锅炉反平衡效率 锅炉产出热量 2 .29271 电厂效率 123.0 三级指标（锅炉效率） 锅炉正平衡效率：指锅炉产出热量与计算期皮 带秤称重的锅炉耗用煤量的热值的比例。： 锅炉反平衡效率1

5、00（排烟损失()+化学未完全燃烧 损()+机械未完全燃烧损失()+散热损失()+灰渣物理 热损失()） 锅炉效率变化0.180.28(百分点)影 响发电煤耗率相应变化1g/kWh。 100 入炉燃料低位热值计算期锅炉耗用煤量 锅炉产出热量 锅炉正平衡效率 火电厂的主要损失和消耗： n锅炉热损失：q2、q4 等 n汽机热损失：进汽节流、通流部分损失 、泄 漏损失、余速损失等 n乏汽在凝汽器的放热损失 n电厂辅机等自用电量 n管道散热损失 n发电机损失 n工质泄漏、工况变化和燃料运输储存损失等 锅炉的主要参数对机组热经济性的影响锅炉的主要参数对机组热经济性的影响 影响锅炉效率的因素 n排烟温度

6、n排烟氧量 n飞灰可燃物含量 n尾部漏风 n煤质 n煤粉细度 n锅炉入风温度：锅炉入风温度提高1，可提高锅 炉效率0.041左右，可降低发电煤0.14g/kWh左 右。 一、热平衡的定义热平衡的定义 n送入锅炉的燃料拥有热量等于锅炉的有 效输出热量加上各项热损失。 n目的：确定锅炉有效利用热，各项热损 失，锅炉热效率，燃料消耗量，运行水 平，原因及改进措施，新产品的鉴定等。 n方法：通过锅炉机组的热平衡试验。 n现代电站锅炉的效率为90%左右，容量 越大、效率越高。 二、热平衡方程式热平衡方程式 n相应于每公斤固体及液体燃料：kJ/kg 654321 QQQQQQQr 热平衡的另一种表示式 n

7、通常用送入热量的百分比来表示： 654321 %100qqqqqq .%,100 1 1 r Q Q q 三、锅炉的热效率锅炉的热效率 n正平衡表达式： n反平衡表达式： rr gl BQ Q Q Q q%100 1 1 %)(100 65432 qqqqq gl 各项热损失锅炉热效率和锅炉燃煤量B n送入锅炉的热量 n输入热量包括几部分：燃料的低位发热量、燃料的物理显热、 外来热量加热空气的热量、蒸汽雾化燃料油的热量。 n为什么要用低位发热量，因为排烟温度一般不低于110 120，烟气中的水蒸气不会凝结，所以用低位发热量。 n燃料的物理显热的计算公式： i r=cr tr n上式中比热另有计

8、算公式。对于燃煤锅炉只有燃料水分很大 的时候才计算。 n雾化燃料油热量的公式，只有锅炉低负荷运行，必须要煤油 混烧的情况才计算。 n用外来蒸汽加热空气指的是在使用暖风器等前置式空气预热 器的锅炉机组。 whwrkrpnetarr QQiQQ , 机械不完全燃烧损失机械不完全燃烧损失q4 n 灰渣中未燃烧或未燃尽的碳粒引起 的损失； n 未燃尽碳粒随烟气排出炉外而引起 的热损失 fhlz QQQ 444 lz Q4 fh Q4 n原则：灰渣及飞灰中的含碳量与碳的发热量的乘积的总和 n定义： 灰渣中含碳的重量百分比为： ，灰渣量： 飞灰中含碳的重量百分比为： ，飞灰量： % lz C hkgGlz

9、/ hkgG fh / % fh C n每小时所损失的可燃物重量 n每小时损失的热量 n折算到每公斤燃料所损失的热量： hkg C G C G fh fh lz lz / 100100 hkcal C G C G fh fh lz lz /) 100100 (7830 kgkcal C G C G B Q fh fh lz lz /) 100100 ( 3 .78 4 lz G可知， fhlz CC ,可以取样测得， fh G最不易测得 灰平衡 n进入锅炉的总灰量等于排出锅炉的灰渣、 飞灰中的灰分的总和 n定义 100 100 100 100 100 fh fh lz lz ar C G C

10、G A B ar fhfh ar lzlz BA CG BA CG )100( )100( 1 %1 fhlz aa ar lzlz lz BA CG a )100( ar fhfh fh BA CG a )100( ) 100100 (3 .78 4 fh fh fh lz lz lzar C C a C C aAQ %100 4 4 r Q Q q 讨论 n在锅炉运行中， 可以取样测得， 可以查 表，或做灰平衡实验得到 n锅炉的设计中，根据燃料的种类及燃烧方式直接选 用：0.55% n机械未完全燃烧热损失是锅炉的主要损失之一，除 了排烟热损失以外，就是机械未完全燃烧热损失数 量大了。 n大

11、小取决于：燃料的种类（挥发份与灰分等），煤 粉的细度，过量空气系数，炉膛的结构（决定了停 留时间），锅炉的运行方式，炉膛的温度（负荷） 等 4 q fhlz CC, fhlz aa , 对空气量和烟气量的影响 n假定送入锅炉的燃煤量B中，有 的 燃料根本没有燃烧，即没有产生烟气量， 也不需要空气量. n实际上参加燃烧的不是实际送入的燃料 量B，而是计算燃料量Bj n热平衡计算用实际燃料量B，计算空气量 和烟气量时用Bj 4 q ) 100 ( 4 B q 100 100 100 44 q B q BBB j 化学不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失 n由于锅炉排烟中CO，H2，CH4等可燃气体的

12、存在，所引起的热损失。一般在燃用固体燃 料的时候只有一氧化碳。 n每公斤燃料所损失的热量为各可燃气体的容 积与各自的容积发热量乘积的总和。 n化学未完全燃烧热损失的数值一般不超过 0.5%；层燃炉可以达到13%。 n影响因素和机械未完全燃烧热损失相同。 100 100 )( 4 44223 q QVQVQVQ CHCHHHCOCO 排烟损失排烟损失 n由于排出锅炉的烟气焓高于进入锅炉时的冷 空气焓而造成的热损失。 100 100 )( 4 2 q IIQ lkpy fhkpyypy IIII 00 ) 1( lpy %100 2 2 r Q Q q 影响排烟损失的主要因素： 1排烟温度： 温度

13、高，则损失大，提高10，损失增加约1%； 温度低，则金属的消耗大，流动的阻力大，还可能造成受热 面金属的低温腐蚀。 2排烟的容积： 主要决定于过量空气系数的选取： 过量空气系数大，风机的消耗大，排烟损失增大；不完全燃烧 损失小 过量空气系数小，则可能不完全燃烧损失增大。 排烟温度与过量空气系数是一个经济技术 综合考虑的参数 n存在一个最佳过量空气系数 q，% q q3+q4 q2 最佳 l 八、散热损失散热损失 n锅炉的外表面温度高于环境的温度而向外界 通过大空间自然对流和辐射换热。 n散热损失与锅炉的容量成反比 n散热损失与锅炉的负荷成反比 D D qq ee 55 q5， % De 炉渣带

14、出的物理热损失及冷却炉渣带出的物理热损失及冷却 热损失热损失 %100 )( 6 r lzlzarlz Q caA q 锅炉的热效率和燃料消耗量的计算锅炉的热效率和燃料消耗量的计算 锅炉总的有效利用热，kcal/h，kJ/h n各焓值按相应的温度和压力查表 )()()()()( gsbspsgsbqbqgszq zq jwzqzqzqgsgrgrz iiDiiDiiDiiDiiDQ 锅炉热平衡计算是热力计算的前提 n由锅炉效率确定燃料的消耗量； n排烟温度需要先假定，后校核； n迭代计算过程； 锅炉主要经济指标 n1、锅炉额定出力 2、锅炉最大连续出力 n3、锅炉最低不投油稳燃负荷 n4、锅炉

15、热效率 5、锅炉排烟温度 n6、飞灰含碳量 7、炉渣可燃物 n8、烟气含氧量 9、散热损失 n10、空气预热器漏风率 11、煤粉细度R90 n12、炉水泵耗电率、单耗。 13、制粉系统出力 n14、制粉系统耗电率、单耗。15磨煤机耗电率、单耗 n16、一次风机耗电率、单耗 17、送风机耗电率、单耗 n18、引风机耗电率、单耗 19、主蒸汽压力、温度 n20、再热蒸汽温度 21、主、再热蒸汽减温水量 n22、机组启停用油 23、机组稳燃用油 影响锅炉热效率的因素 n主蒸汽压力 ，主蒸汽温度 n再热蒸汽压力 ，再热蒸汽温度 n锅炉入风温度:是指送风机入口的进风温度 n氧量 :计算排烟损失的氧量应是

16、空气预热器烟气出口处(空气预热器空 气入口后)的氧量,锅炉出口氧量变化1(百分点)，约影响锅炉效率变 化046(百分点)，影响发电煤耗变化1.6g/kWh左右。 n排烟温度 n锅炉尾部烟道漏风系数与漏风率 n化学未完全燃烧损失 n飞灰含碳量，灰渣含碳量 n入炉煤低位热量 n入炉煤挥发分 n入炉煤灰分 n入炉煤水分 n煤粉细度 2021-7-1035 锅炉及燃烧系统经济性锅炉及燃烧系统经济性 控制参数控制参数 降低飞灰可燃物 n表示从尾部烟道排出的飞灰中含有的未燃尽 碳的量占飞灰量的百分比，主要与燃煤特性、 煤粉细度、煤粉均匀性、炉膛温度、风粉混 合程度等有关。针对所燃用的煤种，合理选 定煤粉细

17、度，尽可能减少煤粉中大颗粒的含 量，强化燃烧，提高燃尽程度。 氧量对锅炉效率的影响 n计算排烟损失的氧量应是空气预热器烟气出 口处(空气预热器空气入口后)的氧量,锅炉出 口氧量变化1(百分点)，约影响锅炉效率变 化046(百分点)，影响发电煤耗变化 1.6g/kWh左右。 最佳氧量 n炉膛出口的氧量是表征锅炉的配风、燃烧状况 的重要因素，加强锅炉燃烧配风的调整，改善 锅炉的燃烧状况，提高锅炉运行效率。因炉膛 出口处烟气温度较高，锅炉运行中监测的氧量 测点一般在高温过热器后。计算排烟损失的氧 量应是空气预热器烟气出口处的氧量，尾部烟 道特别是空气预热器的漏风，将引起的烟气量 和排烟损失的增加，需

18、要定期监测空气预热器 的漏风，并加强对空气预热器的维护。 n 通过燃烧调整，确定合理的最佳过量空气系 数 n锅炉尾部烟道漏风系数与漏风率 n 空气预热器漏风系数计算： n n漏风率： 空气预热器入口氧量 21 21 空气预热器出口氧量 21 21 （）9090 排烟损失计算公式如下： n排烟损失系数(排烟温度送风机入口温度) n 系数 37. 0 100 7 . 4 1 1 45. 3 排烟温度测点处氧量 合适的排烟温度 n是锅炉运行中可控的一个综合性指标,它主要 决定于锅炉燃烧状况以及各段受热面的换热 状况，保持各段受热面的清洁和换热效果， 是防止排烟温度异常、保证锅炉经济运行的 根本措施。

19、排烟温度升高5， 影响锅炉 效率降低0.2（百分点）左右，影响煤耗升 高0.6g/KW.h。 2021-7-1042 降降 低低 厂厂 用用 电电 消耗厂用电的主要设备 n风机 n磨煤机 n锅炉给水泵 n循环水泵 n凝结水泵 n除尘设备 n脱硫设备 风机节能 n电站风机耗电量仅次于水泵约占发电容量的1.5-2.5%， 对于300MW机组，风机运行效率提高一个百分点， 每台机组年节电约40万kWh。 n造成的风机运行效率较低的主要原因： n 风机本身为低效风机； n 设计选型不当造成高效风机不在高效区运行； n 进口管道设计不当破坏了风机进口要求的条件； n 出口管道设计不当造成涡流损失； n

20、风机调节效率低，又经常在低负荷运行。 n 通常，通过改造风机（叶轮）或对进、出口管道进 行改造，或利用调速技术，提高风机的运行效率。 n风机单耗：指送风机在锅炉生产一吨蒸汽时 所耗用的电量。单位：kWh/t(汽)。表示送风 机及其系统的运行的经济性。与送风机效率， 送风系统阻力，空气预热器及风系统设备的 健康水平以及各送风调整门开度、阻力等有 关。 n 风机单耗 （kWh/t) 计算期蒸汽量 风机耗电量 风机改造的目的主要有 n提高或降低风机出力； n提高风机运行效率； n提高风机运行的可靠性。 电站风机改造步骤 n热态试验-评估风机进出口管道系统对风机性能的影响， 确定合理的风机设计参数，提

21、出风机的技术改造方案； n选型设计-选用与系统特性匹配的风机结构型式，确定风 机叶轮的直径等； n强度计算-采用有限元法进行叶轮三维应力计算，合理地 选用材质和厚度； n制造监督按照要求加工、检查和验收，确保制造质量； n安装监督技术人员现场技术指导，确保风机安装达到设 计要求； n考核试验-考核改造后的风机是否达到改造设计的要求。 制粉系统 n制粉系统是锅炉机组密不可分的主要辅助系 统，特别是在目前发电用煤供应紧张、煤质 多变的情况下，其运行性能对锅炉机组的安 全、经济运行有重要影响。 制粉系统的优化 运行调整和主要设备改造得到了各级领导和 电厂的高度重视，同时为提高机组整体的运 行水平取得

22、了明显的效果。 n钢球磨制粉系统 n中速磨直吹式制粉系统 n磨煤机单耗：是指磨煤机每磨制一吨煤粉所 耗用的电量。单位：kWh/t(煤)。表示磨煤机 运行的经济性。与煤的可磨性系数，磨煤机 装球量、装煤量，磨煤机出、入口压差，磨 煤机出口温度，磨煤、制粉系统设备效率及 健康水平，运行人员调整操作水平、监盘质 量等有关 n 磨煤机单耗 计算期磨煤量 磨煤机耗电量 n磨煤机耗电率。是指磨煤机磨煤粉所耗用的 电量占计算期发电量的比例。单位：。表 示电厂燃用煤粉的经济性。除与影响磨煤机 单耗的因素有关外，还与燃料质量，主、辅 机设备、系统的经济性能有关。 n 磨煤机耗电率 100() 计算期磨煤量 磨煤

23、机耗电量 制粉系统节能 n钢球磨煤机制粉系统运行的经济性差，应加强对钢球磨 煤机钢球装载量及钢球配比优化、系统通风量等进行运 行优化调整，寻求适应燃用煤种的最佳钢球装载量、通 风量，提高磨煤机出力，降低制粉单耗； n综合分析各地钢球磨制粉系统优化运行试验结果，保持 制粉系统在最经济工况下运行，一般可使制粉单耗降低 3kWh/t-5kWh/t 以上。 n通过粗粉分离器性能特性试验研究，确定分离器选型正 确、有良好的分选特性，保证制粉系统处于最佳运行工 况。目前多种形式的轴向型分离器和旋转分离器的性能 可以很好满足不同煤种的要求，必要时对粗粉分离器实 施改造，提高磨煤机出力，降低制粉单耗。 制粉系

24、统节能 中速磨煤机直吹式制粉系统经济性好，常存在煤 粉细度粗、石子煤量大等主要问题，应加强原煤 特性、通风量、煤粉细度、风环流速、分离器挡 板等调整试验，寻求解决问题途径，必要时提出 改进方案。 运行优化与性能诊断运行优化与性能诊断 2021-7-1054 运行优化运行优化 n 火力发电机组运行优化技术是以最优化理论为指导， 依据机组主辅机设备实际运行情况，进行全面优化试验， 根据试验结果及综合分析总结，建立一整套运行优化操作 程序和合理的优化软件包，使机组能在各种负荷范围内保 持最佳的运行方式和最合理的参数匹配。 n实践证明：通过对火力发电机组的全面运行优化，机组的 经济性可相对提高1.0%1.5%，供电煤耗率相应下降3 5g/kWh左右。 n运行优化技术特点 采用锅炉、汽轮机分别调整和联合调整相结合的方法， 确保机组整体运行的最佳效果。 既考虑提高主机的运行 经济性，又兼顾辅机的节能效果，使电厂在增效和节能两 方面获得效益。 2021-7-1055 锅炉及其主要辅机调整锅炉及其主要辅机调整 n风量标定 为了准确反映一次风量、二次风量及入炉总风量，同 时为调整试验做准备，优化试验首先对风量测量一次元件进行标 定，并将标定结果用于修正热工测量系