CFB机组经济性计算分析.ppt

流化床锅炉机组运行技术经济指标分析,李建锋中国电力企业联合会科技开发服务中心电源处2011.8,概要,需要熟悉的标准需要熟记的数据及换算关系电厂设备的效率试验数据报表运行数据分析电厂排放CO2的计算方法电厂节能新技术,一、统计/运行人员需要熟悉的标准,1、DL/T904-2004火力发电厂技术经济指标计算方法2、DL/T606.3-2006火力发电厂能量平衡导则第三部分热平衡,二、统计人员需要熟记的数据及换算关系(1),1、标准煤的热值即标准煤的低位发热量为29271kJ/kg(千焦/千克),标准煤的热值也经常使用7000kcal/kg（大卡/千克）；它们之间的换算系数为：1kJ=0.23914kcal1J=0.23914cal反之：1cal=4.1816J即1卡为4.1816焦耳，1焦耳为0.23914卡2、电量与电功率焦耳是功的单位，1焦耳的功为1牛顿米，Nm,1焦耳的功可转变为0.23914卡的热量，但要搞清楚电变成热为100%，反之，热变成机械能或电能是有条件的，必须要有冷源损失，不可能100%转变。电是完全有序的能，而热是部分有序的能，因此热有品质之分。瓦特是功率的单位，1瓦特为每秒做功1焦耳，即1W=J/s,瓦特太小，电功率常用kW计算。电能的单位常用度来表示，1度电等于1千瓦小时，1kWh=3600000J过去常用1kW=102kgm/s1kWh的功为367200kgm1kWh=860kcal1kcal=427kgm,二、统计人员需要熟记的数据及换算关系(2),3、热量单位热量的单位为焦耳J，比较大的单位为千焦kJ,兆焦MJ，10亿焦GJ1MJ为34.16g标准煤的热量，为239.12kcal;1GJ为34.16kg标准煤的热量，为239120kcal;汽轮机的热耗量一般以GJ计，即某一时间段（或统计期间）的热耗量，有时用GJ/h或GJ/s锅炉的出力除用t/h（吨/时）表示，也可用热出力表示，GJ/h。锅炉的热出力=锅炉燃煤量入炉煤低位发热量锅炉效率汽轮机热耗量=锅炉的热出力管道效率,三、设备的效率试验,为了能方便和准确地进行统计工作，电厂应对下列设备进行效率试验，并绘制出效率与负荷的关系曲线。锅炉效率试验；管道效率试验；汽轮发电机热耗试验；主变压器效率试验；厂用变压器效率试验；对中间再热机组还应进行主蒸汽与再热蒸汽的比例关系试验，也可用设计计算值取代。鉴于流化床锅炉风机对厂用电的贡献，还应该进行风机效率测试。,纯凝机组报表（1）,纯凝机组报表（2）,纯凝机组报表（3）,上述两个值表示的是机组的能量转换效率，如果分子部分使用售电量，上网电量均不属能量转换效率,纯凝机组报表（4）,供热机组报表（1）,供热机组报表（2）,汽轮机的热耗量是指汽轮机从外部热源所取得的热量，热耗量可通过两个途径计算，一种方法是根据DL/T904-2004火力发电厂技术经济指标计算方法进行计算。a)再热机组热耗量的计算公式为,汽轮机热耗量计算-办法一（1）,汽轮机再热蒸汽焓值，kJ/kg；高排蒸汽流量，kg/h；高排蒸汽焓值，kJ/kg；过热器减温水流量，kg/h；过热气减温水焓值，kJ/kg；再热器减温水流量，kg/h；再热器减温水焓值，kJ/kg。,式中：热耗量，kJ/h；汽轮机主蒸汽流量，kg/h；汽轮机主蒸汽焓值，kJ/kg；最终给水流量，kg/h；最终给水焓值，kJ/kg；汽轮机再热蒸汽流量，kg/h；,汽轮机热耗量计算-办法一（2）,b)非再热机组热耗量的计算公式为,汽轮机主蒸汽流量计算公式为,式中：炉侧不明泄漏量（如经不严的阀门漏至热力系统外），kg/h；锅炉明漏量（如排污等），kg/h；汽包水位的变化当量，kg/h。,再热蒸汽流量计算公式为,式中：高压门杆漏汽量，kg/h；高压缸前后轴封漏气量，kg/h；高压缸抽汽至高压加热器汽量，kg/h；高压缸漏至中亚缸漏汽量，kg/h；冷段再热蒸汽供厂用抽汽等其他用汽量，kg/h。,按此方法计算存在的主要问题是：1、需要准确测量蒸汽、给水、减温水流量。流量测量（特别是蒸汽流量）因受运行参数、负荷的影响较大测量精度很难达到计算要求；2、中间再热机组没有蒸汽流量表，只能采取间接的办法测量计算或采用设计值；3、在机组运行中，减温水量经常变动，过热器减温水量变动直接影响锅炉给水量，再热减温水量变动直接影响再热蒸汽量，这些影响对测量精度影响很大。,汽轮机热耗量计算-办法二（3）,第二种办法是按右式进行计算式中：汽轮机热耗量kJ/h；锅炉燃煤量kg/h；入炉煤收到基低位发热量kJ/kg；锅炉热效率%；管道效率%；,汽轮机的耗热量与锅炉的有效热或称热出力之间的差别只差一个管道损失，管道损失包括纯管道损失、机组排污、汽水损失等未被汽轮机有效利用的热量，此值一般只有1%左右，因此管道效率一般为99%左右。锅炉的有效热或称热出力等于锅炉燃煤量乘煤的低位发热量再乘锅炉效率。大中型循环流化床的锅炉效率一般为8892%，它与管道效率的乘积一般应为8791%，负荷低时，此值有所下降。如果我们通过试验和计算做出两条曲线，一条是锅炉效率与负荷的关系曲线，另一条是管道效率与负荷的关系曲线，汽轮机在各种负荷的耗热量，就很容易通过燃料消耗量推算出来。在计算时，某一时间段的负荷值可用该时间段的负荷平均值。,汽轮机热耗量计算-总结（3）,我们在统计中发现，有的电厂的汽轮机耗热量与燃料的总发热量的比值过高，高达95%99%，有的电厂比值过低，只有81%82%。这些电厂都是按第一种办法计算的。用第二种方法校验便发现偏差很大。比值过大的可能是汽轮机进汽量测量偏高，也可能是煤量计量或热值测量偏低。比值过小的可能是流量测量偏低或是煤量热值测量偏高，也可能两方面都存在问题。我们建议电厂在统计时两种办法同时计算，以便查找出现问题的原因。找出煤量偏差的办法之一是通过锅炉正反平衡比较、盘煤与计量比较等办法校准，流量及参数差别可用机炉测量值对比的办法进行检查，必要时通过热力试验进行校准。,供热机组报表（3）,供热机组报表（3）,供热机组报表（3）,供热机组报表（4）,供热机组报表（5）,供热机组报表（5）,发电量Wf=100000kWh供电量Wgd=Wf-Wd=100000-7000=93000kWh本例中假设直供电量、内销电量为零关口电量-上网电量=售电量=90791kWh发电厂用电率Lfcy=Wd/Wf=7000/100000=7%供热厂用电率Lrcy=Wcr/Wf=2500/100000=2.5%机组生产厂用电率Lcy=Lfcy+Lrcy=9.5%假设全厂只有一台机组：机组综合厂用电率（算法1）Lzh=(Wf-Wgk+Wwg)/Wf=(100000-90791+1000)/100000=10.209%=(Wf-Wr-Wgk+Wwg)/Wf=(100000-2500-90791+1000)/100000=7.709%机组综合厂用电率（算法2）,示例,电厂温室效应气体CO2的计算方法,1、煤的组成，按应用基（也称工作质）低位发热量可燃基挥发分2、煤燃烧所产生的热量主要靠C和H两种元素完成，其次是S燃烧也产生少量的热量。C是煤的发热量的主体，对煤而言约占75%85%，对天然气和燃油一般约占45%60%3、CO2的分子量为44，它是由C分子量12和O2分子量32组成。12kg的C燃烧产生44kg的CO2;1kg的C燃烧产生3.67kg的CO2.4、各种煤所含C、H比例不同，煤的发热量也不同，所以CO2产量也不同。,电厂温室效应气体CO2的计算方法计算实例,1kg原煤C的质量为0.4452kg，完全燃烧产生的CO2的质量为3.670.4452=1.6324kg(CO2)若锅炉机械未完全燃烧q4损失为1.5%1.6324（100-1.5）%=1.608kg(CO2)折算成标煤CO2产量为,135MWe机组运行现状分析,机组可靠性分析,非停次数均值非停台数统计,机组可靠性,可用小时数机组可用率,机组经济性,飞灰、底渣含碳量排烟温度,机组经济性,机组负荷率年冷态点火耗油量,机组经济性,综合厂用电率供电煤耗,机组环保性,脱硫效率脱硫设备投入率,机组环保性,污染物排放浓度灰渣综合利用率,300MW级CFB锅炉机组的可靠性,300MWCFB锅炉机组经济性,300MWCFB锅炉机组环保性,CFB锅炉与PC锅炉部分指标的对比（2009年）,电厂节能新技术探讨,一、二次风机性能的快捷测试新型点火技术探讨燃机与锅炉的耦合技术探讨新型空冷岛技术探讨,一、二次风机性能的快捷测试（1）,目前风机性能的主要依据是DL/T469-2004电站锅炉风机现场性能试验根据标准，风机风量的测试采取网格法，如果能够选取到符合流场条件的测量截面，通过测量各测孔内的时均动压，再进一步测量出当地的大气压力，测量截面处的空气温度以及测量截面处的平均静压，然后计算出各点的平均速度，进而求出体积流量。但该方法工作量很大，不容易为运行人员所掌握。,一、二次风机性能的快捷测试（2）,如果忽略风机表面散热，那么根据能量守恒方程有：式中：Wc风机的实际功率，kWm气体质量流量，kg/s风机出口静温，Ku气体出口平均速度，m/su0气体进口气体平均速度，m/s。,一、二次风机性能的快捷测试（3）,如果入口为环境大气，那么进口气体速度可以忽略不计，即：又因为：式中：S风机出口面积，m2出口空气密度为：式中：为风机出口静压，Pa。于是有：,一、二次风机性能的快捷测试（4）,风机出口全压为：总温（滞止温度）也可以计算出：风机的效率为：电动机的输出功率可以采用下式进行计算：,式中：Wn电动机额定功率，kW,电动机额定效率W0电动机空载功率，kWW1电动机的输入功率，kW,一、二次风机性能的快捷测试（5）,或者为了简单起见，直接采用下式计算：式中：电动机效率机械传动效率，如果是同轴传动，近似为1。或者风机的流量采用下式进行估算：,快捷测试结果与分析（1）,快捷测试结果与分析（2）,计算结果与分析,无油点火技术探讨,利用邻炉蒸汽加热给水利用邻炉热风加热床料利用邻炉的再热蒸汽进一步加热床料利用电加热器将床料加热至需要的温度，实现无油点火利用电加热的方式还可以实现流化床的快速冷却,燃机与锅炉的耦合技术探讨（1）,1、风机2、压气机3、空预器低温段4、空预器高温段5、炉膛6、高温换热器7、透平8、蒸汽发生器9、汽轮机10、省煤器11、凝汽器12、给水泵13、发电机,燃机与锅炉的耦合技术探讨（2）,燃机与锅炉的耦合技术探讨（3）,方案1：厂用电直接来自主汽轮机/发电机方案2：利用小汽轮机替代部分厂用电方案3：利用空气轮机替代部分厂用电,燃机与锅炉的耦合技术探讨（4）,新型空冷岛技术探讨,空冷技术主要分为直冷和间冷两种，直冷技术的厂用电率较高；而间冷机组的换热温差较大，投资较高。新的空冷岛技术为直冷-简冷二合一技术，即，将间冷的换热器用直冷机组的换热器所代替，降低了传热温差。同时采用新的塔结构，可以有效防止大风对系统的影响。而且还能够起到冬天防冻、夏天背压不高的效果。,谢谢大家！,