锅炉效率与经济运行.ppt

,锅炉效率与经济运行,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： 一级指标：发电厂热力经济性的总指标——供电煤耗率等； 二级指标：供电量、发电煤耗率、燃料等指标； 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； 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,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,发电煤耗率＝ 供电煤耗率＝,,,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/kW·h。厂用电率计算公式为： 厂用电率＝ ×100（％）,,二级指标（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),,,,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＝100－（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0.18％～0.28％(百分点)影响发电煤耗率相应变化1g/kW•h。,,火电厂的主要损失和消耗：,锅炉热损失：q2、q4 等 汽机热损失：进汽节流、通流部分损失 、泄漏损失、余速损失等 乏汽在凝汽器的放热损失 电厂辅机等自用电量 管道散热损失 发电机损失 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,影响锅炉效率的因素 排烟温度 排烟氧量 飞灰可燃物含量 尾部漏风 煤质 煤粉细度 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/kW•h左右。,一、热平衡的定义,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。 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。 方法：通过锅炉机组的热平衡试验。 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,相应于每公斤固体及液体燃料：kJ/kg,热平衡的另一种表示式,通常用送入热量的百分比来表示：,三、锅炉的热效率,正平衡表达式： 反平衡表达式：,各项热损失锅炉热效率和锅炉燃煤量B,送入锅炉的热量 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。 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。 燃料的物理显热的计算公式： i r=cr tr 上式中比热另有计算公式。对于燃煤锅炉只有燃料水分很大的时候才计算。 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。 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。,机械不完全燃烧损失q4,—灰渣中未燃烧或未燃尽的碳粒引起的损失； —未燃尽碳粒随烟气排出炉外而引起的热损失,,原则：灰渣及飞灰中的含碳量与碳的发热量的乘积的总和 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：,,每小时所损失的可燃物重量 每小时损失的热量 折算到每公斤燃料所损失的热量：,灰平衡,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 定义,,讨论,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 锅炉的设计中，根据燃料的种类及燃烧方式直接选用：0.5~5% 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。 大小取决于：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,对空气量和烟气量的影响,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. 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 热平衡计算用实际燃料量B，计算空气量和烟气量时用Bj,化学不完全燃烧损失,由于锅炉排烟中CO，H2，CH4等可燃气体的存在，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。 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。 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1～3%。 影响因素和机械未完全燃烧热损失相同。,排烟损失,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。,影响排烟损失的主要因素：,1．排烟温度： 温度高，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,存在一个最佳过量空气系数,八、散热损失,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。 散热损失与锅炉的容量成反比 散热损失与锅炉的负荷成反比,炉渣带出的物理热损失及冷却热损失,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,各焓值按相应的温度和压力查表,锅炉热平衡计算是热力计算的前提,由锅炉效率确定燃料的消耗量； 排烟温度需要先假定，后校核； 迭代计算过程；,锅炉主要经济指标,1、锅炉额定出力 2、锅炉最大连续出力 3、锅炉最低不投油稳燃负荷 4、锅炉热效率 5、锅炉排烟温度 6、飞灰含碳量 7、炉渣可燃物 8、烟气含氧量 9、散热损失 10、空气预热器漏风率 11、煤粉细度R90 12、炉水泵耗电率、单耗。 13、制粉系统出力 14、制粉系统耗电率、单耗。15磨煤机耗电率、单耗 16、一次风机耗电率、单耗 17、送风机耗电率、单耗 18、引风机耗电率、单耗 19、主蒸汽压力、温度 20、再热蒸汽温度 21、主、再热蒸汽减温水量 22、机组启停用油 23、机组稳燃用油,影响锅炉热效率的因素,主蒸汽压力 ，主蒸汽温度 再热蒸汽压力 ，再热蒸汽温度 锅炉入风温度:是指送风机入口的进风温度 氧量 :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0．46％(百分点)，影响发电煤耗变化1.6g/kW•h左右。 排烟温度 锅炉尾部烟道漏风系数与漏风率 化学未完全燃烧损失 飞灰含碳量，灰渣含碳量 入炉煤低位热量 入炉煤挥发分 入炉煤灰分 入炉煤水分 煤粉细度,2019/7/17,35,锅炉及燃烧系统经济性控制参数,降低飞灰可燃物,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,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0．46％(百分点)，影响发电煤耗变化1.6g/kW•h左右。,最佳氧量,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。 通过燃烧调整，确定合理的最佳过量空气系数,,锅炉尾部烟道漏风系数与漏风率 空气预热器漏风系数计算： 漏风率：,排烟损失计算公式如下：,排烟损失＝系数×(排烟温度—送风机入口温度) 系数＝,合适的排烟温度,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。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。,2019/7/17,42,降 低 厂 用 电,消耗厂用电的主要设备,风机 磨煤机 锅炉给水泵 循环水泵 凝结水泵 除尘设备 脱硫设备,风机节能,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。 造成的风机运行效率较低的主要原因： ①风机本身为低效风机； ②设计选型不当造成高效风机不在高效区运行； ③进口管道设计不当破坏了风机进口要求的条件； ④出口管道设计不当造成涡流损失； ⑤风机调节效率低，又经常在低负荷运行。 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。,,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。 风机单耗＝ （kW•h/t),风机改造的目的主要有,提高或降低风机出力； 提高风机运行效率； 提高风机运行的可靠性。,电站风机改造步骤,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，提出风机的技术改造方案； 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； 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； 制造监督—按照要求加工、检查和验收，确保制造质量； 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； 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,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了明显的效果。 钢球磨制粉系统 中速磨直吹式制粉系统,,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 磨煤机单耗＝,,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。 磨煤机耗电率＝ ×100(％),制粉系统节能,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； 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。 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,2019/7/17,54,运行优化,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。 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。 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。,2019/7/17,55,锅炉及其主要辅机调整,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统，以保证控制系统自动调节的正确性。 制粉系统调整 重点调整煤粉细度和煤粉分配均匀性（有条件的情况下），同时对于中储式和直吹式系统，根据其各自特点，进行相关的专门试验，得出制粉系统最佳运行方式。 燃烧器配风调整 燃烧器配风调整主要是从安全的角度出发，重点调整炉膛火焰结构，使炉膛内火焰不偏斜、不飞边、着火点位置合理、减低燃烧器区域结焦倾向；同时解决汽温偏差、氧量偏差等问题。对于四角切圆燃烧方式，调整对象为一次风量、周界风量、风箱炉膛差压；对于旋流燃烧方式，调整对象为一次风量、内外二次风及旋流强度。 锅炉运行经济性及降低污染物调整 主要解决可燃物高、运行经济性差等问题，主要调整对象包括入炉总风量、燃尽风量。,锅炉设备的动力特性,煤耗特性：指锅炉消耗的标准煤耗量与锅炉蒸发量之间的关系，一般根据锅炉热效率试验或热力计算得到。 锅炉热力特性曲线的斜率为正，并且随锅炉蒸发量的增加而不断增大，曲线有向上凹的特点,,,,,B,Db,,,rb,Db,,经济分配负荷的方法,等微增率方法 动态规划法 浮点数遗传算法 变尺度混沌优化法,热力设备并列运行时的负荷分配,负荷经济分配：在满足用电需要、保证电力系统稳定和主要设备“健康”的前提下，最合理地安排机组运行，将电网给定电厂的负荷，经济分配给各热力设备，使发电厂所消耗的燃料量最小。 结论：在某一给定的总负荷情况下，当热力设备的能耗特性曲线具有连续向上凹的特性时，发电厂燃料消耗量为最小的条件，就是机组的微增能耗率相等,并列运行锅炉间的负荷经济分配,条件：所有锅炉产生的蒸汽都应并入发电厂主蒸汽母管中；所有锅炉都应燃烧同一种燃料。 任务：根据发电厂电负荷需要得到一定总蒸汽量D 时，使电厂总燃料消耗量B 为最少。 分配原则：微增煤耗率相等,