火电厂能耗诊断技术及节能评估课件

2019年9月大唐华中电力试验研究院火力发电厂能耗诊断及节能评估（汽机部分）

2019年9月大唐华中电力试验研究院火力发电厂能耗诊断及节提纲1.能耗诊断技术2.节能评估提纲1.能耗诊断技术2.节能评估·火力发电厂能耗诊断就是利用耗差分析的方法，定量分析生产过程各技术参数偏离目标值对机组运行经济性的影响。1.火力发电厂能耗诊断技术·火力发电厂能耗诊断就是利用耗差分析的方法，定量分析生产过程1.1能耗诊断对人的要求1、能耗诊断人员应具备相应的专业技术知识，应具有多年从事燃煤机组运行调整经验，掌握相应的专业技术标准，并具有定量分析计算的能力。2、能耗诊断人员应熟悉节能监督标准及节能管理要求。3、能耗诊断人员应熟悉燃料进、耗、存及采制化管理要求。4、能耗诊断人员宜掌握同类型机组各主辅设备当前先进能耗指标，了解当前其他电厂采取的主要节能措施及实施效果，可预测被诊断机组各项节能措施所能达到的效果。1.1能耗诊断对人的要求1、能耗诊断人员应具备相应的专业技术1.2能耗诊断所需准备资料和数据设计资料（1）

汽轮机热力特性数据、修正曲线及典型工况热平衡图；能力（2）

锅炉设计说明书、锅炉热力计算汇总、燃烧器设计说明书等；（3）

主要辅机及系统设计规范及性能说明书。主要辅机包括：凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水泵、给水泵汽轮机、高、低压加热器、磨煤机、三大风机、空气预热器、脱硫设备、除尘设备、除灰设备、脱硝设备等。（4）能源分布系统图。1.2能耗诊断所需准备资料和数据设计资料1.2能耗诊断所需准备资料和数据能耗指标及运行参数（1）分析期综合技术经济指标月度统计值。包括发电量、运行小时数、利用小时数、负荷率（负荷系数）发电煤耗、发电厂用电率、综合厂用电率、供电煤耗等。（2）

分析期运行技术经济指标月度统计值，包括主再热蒸汽温度、压力，凝汽器压力，锅炉排烟温度，运行氧量，灰渣可燃物含量，空气预热器漏风率，环境温度，过、再蒸汽减温水量，补水率等（3）主要辅机及辅助系统耗电率（单耗）；（4）入炉煤工业分析及煤粉细度月度统计报表；（5）

典型工况运行记录或拷屏；（6）

分析期电量平衡分析报告、燃料盈亏分析报告、入炉、入厂煤热值差分析报告及其他节能监督、检测报告（台账）；（7）

分析期机组启停耗能统计、分析台账。1.2能耗诊断所需准备资料和数据能耗指标及运行参数1.2能耗诊断所需准备资料和数据试验报告机组A级检修后性能试验报告；分析期内机组性能试验报告；主要辅机效率（单耗）测试报告。1.2能耗诊断所需准备资料和数据试验报告1.3能耗诊断内容能耗诊断围绕影响机组供电煤耗的因素开展。这些因素一般包括：客观环境因素、管理因素、设备因素、运行控制因素等。客观环境因素可控性较差，或基本不可控；其包括机组负荷率、机组调峰启停、供热比、环境温度、燃料特性等。它们是由市场或自然环境决定，人为干预难度较大。管理涵盖面较广，影响供电煤耗的因素较多，但其投资小，收益大，性价比最高。其包括运行管理、设备管理、燃料管理、能源计量管理、非生产用能管理、生产辅助系统用能管理等；实施的效果通过设备监督指标，运行基本参数，机、炉效率、热值差、燃料盈亏、正反平衡煤耗差等反映到供电煤耗。科学、全面、严谨的管理制度及激励机制可以得到良好的节能效果。1.3能耗诊断内容能耗诊断围绕影响机组供电煤耗的因素开展。1.3能耗诊断内容运行控制管理是运行管理内容之一，通过运行优化控制，使基本运行参数与目标值保持最小的差距，是节能降耗的最经济途径。其包括燃烧优化调整，汽机进汽端和冷端运行优化，脱硫系统运行优化、除灰、除尘系统优化等。设备具有高效的性能是节能降耗的基础，设备所反映出的影响能耗问题，往往需要投入人力、物力进行性能恢复性检修或技改，节能的性价比较低。集团公司从组建开始，就非常重视能耗诊断工作，下发了《中国大唐集团公司火电机组节能降耗指导意见》及《中国大唐集团公司火电机组能耗指标分析指导意见》，近年来的达设计值活动，对能耗诊断对标分析的指标进一步进行了细化，列出了109项指标，其中包含锅炉26项指标，汽机71项指标，有关厂用电的12项辅机耗电率指标。1.3能耗诊断内容运行控制管理是运行管理内容之一，通过运行1.4目标值的确定1、目标值的确定方法：取机组设计值。这种方法简便易行，但过于理想。取机组实际运行记录的最佳值。通过对大量历史运行记录进行统计分析，归纳出各负荷工况条件下的最佳值，并以此作为目标值。这种方法比较合理，但受历史记录的限制，统计工作量也较大。通过机组大量的优化试验获得目标值。通过机组优化试验确定机组各种运行工况下的目标值，是一种可行且合理的方法，但机组大修或技改后需重新进行优化试验，获得更恰当的目标值。通过变工况计算或其它方法计算获得。根据机组负荷状态等当前运行工况，采用变工况模型进行优化计算得到各参数目标值。该方法对人的技术能力要求较高，变工况计算模型建模难度较大。

对于基层企业能耗诊断，建议采用取设计值、历史运行最优值、优化试验值相结合的方法确定目标值。1.4目标值的确定1、目标值的确定方法：1.4目标值的确定汽机指标目标值的确定：1.4目标值的确定汽机指标目标值的确定：汽机指标目标值的确定：汽机指标目标值的确定：汽机指标目标值的确定：汽机指标目标值的确定：汽机指标目标值的确定：汽机指标目标值的确定：汽机指标目标值的确定：汽机指标目标值的确定：1.5指标偏差对机组能耗的影响分析及计算1.5指标偏差对机组能耗的影响分析及计算1.5指标偏差对机组能耗的影响分析及计算1、分析方法热平衡法：是建立在热力学第一定律基础上的能量分析方法，主要考察系统热量的平衡关系，揭示能量在数量上的转换和利用情况，从而确定系统的热能利用效率，如锅炉效率、汽机热效率等。等效热降法：是一种新的热工理论，基于热力学的热工转换原理，考虑到设备质量、热力系统结构和参数的特点，导出热力参量（抽汽等效热降Hj和抽汽效率ηj），用以研究热工转换及能量利用程度。其特点是当局部热力系统变化后，不需要进行全面计算就可方便地得出这些变化对机组热力特性的影响。1.5指标偏差对机组能耗的影响分析及计算1、分析方法1.5指标偏差对机组能耗的影响分析及计算1、分析方法循环函数法：是根据热力系统参数，用热平衡方法列出计算热力系统经济性的基本和综合特性系数的函数式及计算方程式，用以分析和比较热力系统的方案或系统及局部热力系统变化时所引起的热经济性变化。循环函数法对回热系统主循环的分析简单易行，但对由各种附加流组成的附加循环的处理较为复杂。

现场节能诊断量化分析常采用热平衡法和等效热降法。1.5指标偏差对机组能耗的影响分析及计算1、分析方法1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算热耗率（汽机热效率）热耗率（汽机热效率）是对汽轮机及其系统运行经济性的综合反映。汽机运行参数及系统偏离理想状态都通过热耗率（汽机热效率）反映到机组供电煤耗、发电煤耗。热耗率每升高1%，机组供电煤耗、发电煤耗将升高1%。汽机热效率每相对降低1%，机组供电煤耗、发电煤耗将升高1%。1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算热耗1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算初、终参数初、终参数主要指主汽压力、温度、再热蒸汽温度、再热器压损、排汽压力等通常热力试验计算的第二类修正计算项，它们对机组的热耗影响可以查制造厂提供的修正曲线计算。某1参数偏离设计值，影响机组热耗为：△qi=q0(1-1/(1+△ξi))，△qi为某参数偏离设计值所引起的热耗变化量；q0诊断期机组实际完成热耗。△ξi为某参数偏离设计值所对应的热耗修正系数，%。多参数偏离设计值，影响机组热耗为：△q=q0(1-1/(1+△ξ1)(1+△ξ2)(1+△ξn))，△q为这些参数偏离设计值所引起的热耗变化量的总和。若某参数目标值≠设计值，则应分别目标值和运行值对热耗的影响量，二者之差即为参数偏差对目标热耗的影响。1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算初、1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算初、终参数1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算初、1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算初、终参数1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算初、1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算汽轮机本体运行参数汽轮机本体运行参数主要是指各监视段的压力、温度。各监视段参数反映了蒸汽在机内的膨胀过程，其与机组运行初、终参数、调节汽门开度以及通流部分完善程度等有关。不能简单地从监视段温度、压力偏离目标值来判断汽轮机通流部分存在问题；通常通过分析各缸效率的变化来判断通流部分的完善性，量化本体参数变化对机组热耗的影响。在这里需强调的是，不是说监视段温度、压力不重要，而是说监视段参数偏离理想值必定影响机组运行经济性，应足够重视。1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算汽轮1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算汽轮机本体运行参数缸效率变化对机组热耗的影响计算：1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算汽轮1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算汽轮机本体运行参数各缸效率的变化对机组热耗率的影响，与分缸压力有关，中低压缸分缸压力越低，中压缸效率劣化对机组热耗影响越大；与机组负荷有关，随负荷降低，高压缸做功比例增加，缸效的劣化对机组热耗率的影响增加；与机组运行热耗有关，运行热耗越高，缸效劣化对热耗影响度越大。一般纯凝机组，低压缸做功比例最大，三缸相比，低压缸效每劣化1%，对热耗影响度最大，但限于测量条件，低压效率测试困难；建议运行中加强对低压缸运行参数的监视，检修中加强检修工艺质量的把控。1.5.2汽机热力系统及参数变化对机组能耗影响的量化计算汽轮回热系统参数量化回热系统偏差对机组热耗影响常用计算方法为等效热降法。回热系统参数量化回热系统偏差对机组热耗影响常用计算方法为等效回热系统参数回热系统参数回热系统参数其中：循环吸热量Q=h0+αzrσ-hgs，h0主蒸汽比焓，αzr再热份额，σ再热蒸汽吸热量，hgs最终给水比焓。给水（凝结水）在加热器中焓升τj=hgsj-hgs(j-1),hgsj本级加热器出口给水（凝结水）焓，hgs(j-1)前级加热器出口给水（凝结水）焓。抽汽在加热器中放热量qj;对于疏水自流表面式加热器qj=hj-hssj；对混合式加热器或疏水回至本级加热器出（入）的加热器qj=hj-hgs(j-1)；hj本级加热器对应抽汽焓，hss疏水焓。疏水在本级加热器放热量γj;对于疏水自流表面式加热器γj=hss(j+1)-hssj；对混合式加热器或疏水回至本级加热器出（入）的加热器γj=hss(j+1)-hgs(j-1)。回热系统参数其中：循环吸热量Q=h0+αzrσ-hgs，h0回热系统参数

回热系统参数

回热系统参数

回热系统参数

回热系统参数

回热系统参数

（1）过热器减温水

（1）过热器减温水

（2）再热器减温水

（2）再热器减温水

（3）加热器上端差

（3）加热器上端差

（3）加热器上端差若j级加热器为机组末级加热器，其上端差增大，必然使最终给水温度偏低，致使循环吸热量增加。

（3）加热器上端差若j级加热器为机组末级加热器，其上端差增大（4）最终给水温度最终给水温度偏离目标值，是各级加热器端差（给水焓升）偏离目标值和系统偏离设计条件的结果。若系统符合设计条件，各高加设计水侧焓升比例与设计值一致，则可按热平衡图估算对热耗影响；若单是给水大旁路泄漏，则可按热平衡计算出旁路泄漏率，对机组经济性影响计算同过热器减温水的影响计算；若是加热器给水焓升分配变化所致，应按前述加热器端差分析计算分别计算求代数和。（4）最终给水温度最终给水温度偏离目标值，是各级加热器端差（（5）疏水端差j级加热器疏水端差增大，按等效热降理论，必然造成本级抽汽增加，下一级加热器抽汽量减少。（5）疏水端差j级加热器疏水端差增大，按等效热降理论，必然造（5）疏水端差

对于冷再以后加热器，其变化不会引起△Q的变化；对高压抽汽所对应的加热器疏水端差偏离目标值将导致再热器吸热量变化，需按前述方法，计算△Q。

（5）疏水端差对于冷再以后加热器，其变化不会引（6）抽汽管道压损抽汽管道压损作用的结果是加热器汽侧压力降低，表现出加热器水侧焓升不足，计算加热上端差（水侧焓升）时，已包含该部分对机组经济性的影响，节能诊断时不应重复计算。（7）加热器堵管率加热器堵管率是设备健康状况的监督指标，其作用的结果是加热器水侧焓升不足，上端差增大，疏水端差增大。关于量化计算不再赘述。（6）抽汽管道压损抽汽管道压损作用的结果是加热器汽侧压力降低汽机冷端参数

汽机冷端参数

工质偏离正常热力循环系统（补水率）蒸汽或热水（给水或疏水）偏离正常热力循环系统，均会使机组运行经济性改变。偏离正常热力循环系统的型式表现为内漏或外漏，外漏使机组补水率升高。按等效热降法分析，非再热机组及再热机组冷段以后对应系统的工质偏离正常热力循环，不会引起机组循环吸热量的变化，而新蒸汽做功能力降低；再热机组冷段及其前系统的工质出系统，不仅使新蒸汽做功能力降低，而且引起循环吸热量变化。下面分别介绍蒸汽、给水（凝结水）、疏水出系统的定量计算方法，系统阀门内漏对机组热力经济性影响与外漏计算方法相同。工质偏离正常热力循环系统（补水率）蒸汽或热水（给水或疏水）偏（1）蒸汽出系统

1.5.3工质出系统对机组能耗影响（1）蒸汽出系统

1.5.3工质出系统对机组能耗影响（2）给水出系统给水出系统后，为保持系统工质平衡，必须从凝汽器补同量的水，使流经沿途加热器的工质增加，从而使沿途加热器耗汽发生变化，改变新蒸汽做功能力。

对于再热机组，若j级加热器为再热冷段及其后加热器，应考虑由于加热器耗汽增加，而引起的再热吸热量较少量△Q，算法同前述。（2）给水出系统给水出系统后，为保持系统工质平衡，必须从凝汽（3）加热器疏水出系统J级加热器疏水出系统，从j-1级加热器到汇合式加热器，每公斤疏水均损失热量γj；同时为保持系统工质平衡，需从凝汽器补水，经沿途加热器吸热至混合加热器。引起新蒸汽做功减少：

对于再热机组，若j级加热器为再热冷段前级加热器，应考虑由于加热器耗汽增加，而引起的再热吸热量较少量△Q，算法同前述。（3）加热器疏水出系统J级加热器疏水出系统，从j-1级加热器循环水浓缩倍率、补水率、化学自用水率是节水监督指标。循环水浓缩倍率控制好坏会影响到凝汽器端差，或产生垢下腐蚀，影响凝汽器管束的使用寿命。补水率是反映热力系统严密程度的指标，其影响机组运行经济性的大小需视工质出系统的位置及用途而定。1.5.4其他热力指标对机组能耗影响循环水浓缩倍率、补水率、化学自用水率是节水监督指标。1.51.5.5辅机耗电率对机组能耗影响辅机耗电率偏离目标值，直接影响供电煤耗，其相对于供电率每升高1%，供电煤耗升高1%。1.5.5辅机耗电率对机组能耗影响辅机耗电率偏离目标值，总结：

能耗诊断应以系统的观点分析问题，找出与目标值偏差的原因，采用技术可行、经济合理的措施，用耗差分析的方法，量化措施实施后的节能量。采用等效热降定量计算，应注意再热吸热量变化的影响。总结：能耗诊断应以系统的观点分析问题，找出与目标值偏差的2.节能评估2.节能评估概念：节能评估，是指根据节能法规、标准，对投资项目的能源利用是否科学合理进行分析评估。由来：.2008年《中华人民共和国节约能源法》明确：国家实行固定资产投资项目节能评估和审查制度。不符合强制性节能标准的项目，依法负责项目审批或者核准的机关不得批准或者核准建设；建设单位不得开工建设；已经建成的，不得投入生产、使用。中华人民共和国国家发展和改革委员会2010年第6号令《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》第三条本办法所称节能评估，是指根据节能法规、标准，对固定资产投资项目的能源利用是否科学合理进行分析评估，并编制节能评估报告书、节能评估报告表（以下统称节能评估文件）或填写节能登记表的行为。概念：节能评估，是指根据节能法规、标准，对投资项目的能源利用现行制度：中华人民共和国国家发展和改革委员会2016年第44号令《固定资产投资项目节能审查办法》第五条

固定资产投资项目节能审查由地方节能审查机关负责。国家发展改革委核报国务院审批以及国家发展改革委审批的政府投资项目，建设单位在报送项目可行性研究报告前，需取得省级节能审查机关出具的节能审查意见。国家发展改革委核报国务院核准以及国家发展改革委核准的企业投资项目，建设单位需在开工建设前取得省级节能审查机关出具的节能审查意见。年综合能源消费量5000吨标准煤以上(改扩建项目按照建成投产后年综合能源消费增量计算，电力折算系数按当量值，下同)的固定资产投资项目，其节能审查由省级节能审查机关负责。其他固定资产投资项目，其节能审查管理权限由省级节能审查机关依据实际情况自行决定。现行制度：中华人民共和国国家发展和改革委员会2016年第44现行制度：中华人民共和国国家发展和改革委员会2016年第44号令《固定资产投资项目节能审查办法》

第六条

年综合能源消费量不满1000吨标准煤，且年电力消费量不满500万千瓦时的固定资产投资项目，以及用能工艺简单、节能潜力小的行业(具体行业目录由国家发展改革委制定并公布)的固定资产投资项目应按照相关节能标准、规范建设，不再单独进行节能审查。现行制度：中华人民共和国国家发展和改革委员会2016年第44现行制度：中华人民共和国国家发展和改革委员会2016年第44号令《固定资产投资项目节能审查办法》第七条

建设单位应编制固定资产投资项目节能报告。项目节能报告应包括下列内容：分析评价依据;项目建设方案的节能分析和比选，包括总平面布置、生产工艺、用能工艺、用能设备和能源计量器具等方面;选取节能效果好、技术经济可行的节能技术和管理措施;项目能源消费量、能源消费结构、能源效率等方面的分析;对所在地完成能源消耗总量和强度目标、煤炭消费减量替代目标的影响等方面的分析评价。节能报告即原节能评估报告，只是不再编制节能评估报告表、节能登记表现行制度：中华人民共和国国家发展和改革委员会2016年第44节能评估方法：1.政策导向判断法：根据国家及各地的能源发展政策及相关规划，结合项目所在地的自然条件及能源利用条件对项目的用能方案进行分析评价.2.标准规范对照法：对照项目应执行的节能标准和规范进行分析与评价，特别是强制性标准、规范及条款应严格执行。适用于项目的用能方案、建筑热工设计方案、设备选型、节能措施等评价。项目的用能方案应满足相关标准规范的规定；项目的建筑设计、围护结构的热工指标、采暖及空调室内设计温度等应满足相关标准的规定；设备的选择应满足相关标准规范对性能系数及能效比的规定；是否按照相关标准规范的规定采取了适用的节能措施。节能评估方法：1.政策导向判断法：根据国家及各地的能源发展节能评估报告内容：一、评估依据相关法律、法规、规划、行业准入条件、产业政策，相关标准及规范，节能技术、产品推荐目录，国家明令淘汰的用能产品、设备、生产工艺等目录，以及相关工程资料和技术合同等。二、项目概况（一）建设单位基本情况。建设单位名称、性质、地址、邮编、法人代表、项目联系人及联系方式，企业运营总体情况。（二）项目基本情况。项目名称、建设地点、项目性质、建设规模及内容、项目工艺方案、总平面布置、主要经济技术指标、项目进度计划等（改、扩建项目需对项目原基本情况进行说明）。（三）项目用能概况。主要供、用能系统与设备的初步选择，能源消耗种类、数量及能源使用分布情况（改、扩建项目需对项目原用能情况及存在的问题进行说明）。节能评估报告内容：一、评估依据节能评估报告内容：三、能源供应情况分析评估（一）项目所在地能源供应条件及消费情况。（二）项目能源消费对当地能源消费的影响。四、项目建设方案节能