1、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n需要熟悉的标准n需要熟记的数据及换算关系n电厂设备的效率试验n数据报表n运行数据分析n电厂排放CO2的计算方法n电厂节能新技术一、统计/运行人员需要熟悉的标准n1、DL/T 904-2004 火力发电厂技术经济指标计算方法n2、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
2、换算系数为：1kJ=0.23914kcal 1J=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
3、1kW=102kg m/s 1kWh的功为367200kg m1kWh=860kcal 1kcal=427 kg m 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
4、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。l 锅炉效率试验；l 管道效率试验；l 汽轮发电机热耗试验；l 主变压器效率试验；l 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）序号指标项目符号单位计算公式备注1煤耗量BrL104t将入炉煤累计叠加或用反平衡计算煤量按实际燃用煤种统计2入炉煤收到基低位发热量Qnet.arkJ/kg根据所燃煤种的多少和热值进行加权平均3标准煤耗量Bb104t2927
5、1.arQnetBrL纯凝机组报表（2）序号指标符号单位公式备注4发电量Wf104kWh统计期间机组的总发电量5售电量Wsd104kWh统计期间机组的总售电量，它包括上网电量、直供电量及销售给企业内部的电量。为主变效率。6机组供电量Wgd104kWhWf-Wcy统计期间机组的总供电量，它包括上网电量、直供电量、销售给本企业集团内的电量及均摊到机组上的非生产厂用电量并扣除外购电量7机组总耗用电量Wh104kWh此值包括机组生产厂用电量及均摊到机组上的非生产厂用电量8机组生产厂用电量Wcy104kWhWh-WkcWkc按规定应扣除的电量,此值与发电量的比值Wkc/Wf应远小于1%，对大型火电厂甚至
6、应小于1，但DL/T904中未规定允许值zhbchbhfWWzhb纯凝机组报表（3）序号指标项目符号单位公式备注9机组发电煤耗bfg/kWhBb/Wf10机组生产厂用电率Lfcy%纯凝机组的生产厂用电率即为发电厂用电率11机组供电煤耗bgg/kWh12机组发电热效率%此值称为机组的毛效率13机组供电热效率%此值可称为机组的净效率fc100cyfWW1001fcyfLb360010029271fbWB360010029271gdbW%BgdbWB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gc纯凝机组报表（4）序号指标项目符号单位计算公式备注14全厂综
7、合厂用电率Lzh%Wgk全厂的关口电量；（包括上网电量、直供电量及销售给本企业的内部电量）Wwg全厂的外购电量；Wf-全厂总发电量15机组的综合厂用电率Ljzh%即对某台机组而言，发电量扣除售电量后的值与发电量的比值。100fgkwgfWWWW100fsdfWWW供热机组报表（1）序号指标项目符号单位计算公式备注1煤耗量BrL104t将入炉煤累计叠加或用反平衡计算煤量按实际燃用煤种统计2入炉煤收到基低位发热量Qnet.arkJ/kg根据所燃煤种的多少和热值进行加权平均3标准煤耗量Bb104t29271.arQnetBrL供热机组报表（2）序号指标项目符号单位计算公式备注4汽轮机热耗量QsrGJ
8、计算方法另说明5供热量QgrGJ按DL/T904-2004 9.1.1计算6供热比%7热电比IGJ/MWh100grsrQQfgrWQ 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)a)再热机组热耗量的计算公式为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。zjzjgjgjlzrl
9、zrzrzrgsgszqzqsrhDhDhDhDhDhDQsrQzqDzqhgsDgshzrDzrhlzrDlzrhgjDgjhzjD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；zjh汽轮机热耗量计算-办法一（2）b)b)非再热机组热耗量的计算公式为非再热机组热耗量的计算公式为gjgjgsgszqzqsrhDhDhDQ汽轮机主蒸汽流量计算公式为 gjslmlblgszqDDDDDD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；
10、汽包水位的变化当量，kg/h。blDmlDslD再热蒸汽流量计算公式为 zqtzjxhegnglzqzrDDDDDDDD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
11、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。glDgnDheDxDzqtD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
12、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。gdgarnetrIsrQBQ.srQrIBarnetQ.ggd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
13、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）序号指标符号单位公式备注8发电量Wf104kWh按发电机出线端计量值为准统计期间的总发电量9售电量Wsd104kWh 统计期间的总售电量，它包括上网电量、直供电量及销售给本企业内部的电量10机组供电量Wgd104kWhWf-Wd 统计期间机组的供电量，它包括上网电量、直供电量及销售给本企业集团内部的电量，机组供热
14、厂用电量，机组非生产厂用电量，并扣除外购电量11机组总厂用电量Wh104kWh按厂变后统计的用电量，且未扣除Wkc统计期间机组的总厂用电量，它包括发电、供热的生产厂用电量和非生产厂用电量zhbchbhfWW供热机组报表（3）序号指标项目符号单位计算公式备注12机组生产厂用电量Wcy104kWhWh-Wkc统计期间机组用于发电和供热的厂用电量Wkc按规定应扣除的电量13机组供热厂用电量Wcr104kWh纯热网用的厂用电量，如热网泵用电14机组发电厂用电量Wd104kWhWcy-Wcr统计期间用于发电的厂用电量供热机组报表（3）序号指标项目符号单位计算公式备注15机组供热厂用电率Lrcy%DL/T
15、904-2004的计算公式为Lrcy=16机组发电厂用电率Lfcy%Wd：机组发电厂用电量17机组生产厂用电率Lcy%100crfWW100dfWW1003600grrQWfcyrcyL LfcyWW供热机组报表（4）序号指标项目符号单位计算公式备注18机组发电煤耗bfg/kWh19机组供电煤耗bgg/kWh20供热煤耗brg/GJ21机组总热效率%1100bfBW1001fcyfLbgrbQB100292713600bgrfBQW供热机组报表（5）序号指标项目符号单位计算公式备注22全厂含供热综合厂用电率(包括供热厂用电率)Lzh%Wf全厂机组的总发电量；Wgk全厂的关口电量；Wwg全厂的外
16、购电量23全厂不含供热综合厂用电率(不包括供热厂用电率)%Wf全厂机组的总发电量；Wr全厂机组供热总厂用电量；Wgk全厂的关口电量；Wwg全厂的外购电量100fcrgkwgfWWWWW100fwggkfWWWWzhL供热机组报表（5）序号指标项目符号单位计算公式备注24机组含供热综合厂用电率(包括供热厂用电率)%统计期间主变压器在平均负荷下的效率；统计期间厂用变压器在平均负荷下的效率25机组不含供热综合厂用电率(不包括供热厂用电率)%100hcrffzhbchbfWWWWW100fsdfWWWjchLjchLchbzhb发电量 Wf=100000kWh供电量 Wgd=Wf-Wd=100000-
17、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）zhL示例
18、1000025001000001000000.9980.9971007.7075%100000hcrffzhbchbjzhfWWWWLW10.21%100000998.0997.010000100000100000100LjzhfzhbchbhffWWWW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44
19、kg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。yCyHyOyNySyAyW ydQrV电厂温室效应气体CO2的计算方法计算实例%52.44yC%04.3yH%86.5yO%652.0yN%217.0yS%7.34yA%11yW37rVkgkJQyd/17390 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)(707.22927117
20、3901.6082COkg135MWe机组运行现状分析机组运行现状分析机组可靠性分析机组可靠性分析0123456720042005200620072008年份非停次数 次0246810120123456789 10 11非停次数非停台数 台 非停次数均值非停次数均值 非停台数统计非停台数统计机组可靠性机组可靠性 可用小时数可用小时数 机组可用率机组可用率7000710072007300740075007600770078007900800020042005200620072008年份可用小时数 小时/年828384858687888920042005200620072008年份可用率均值%机组
21、经济性机组经济性 飞灰、底渣含碳量飞灰、底渣含碳量 排烟温度排烟温度飞灰与底渣含碳量0246810121420042005200620072008年份含量%飞灰含碳量底渣含碳量排烟温度13213413613814014214414614815015215420042005200620072008年份平均排烟温度 oC机组经济性机组经济性 机组负荷率机组负荷率 年冷态点火耗油量年冷态点火耗油量010020030040050060020042005200620072008年份用油总量平均值 t6870727476788082848620042005200620072008年份平均负荷率%供热机组纯
22、凝机组机组经济性机组经济性综合厂用电率综合厂用电率 供电煤耗供电煤耗8.48.68.899.29.49.69.81010.210.420042005200620072008年份平均厂用电率%供热机组纯凝机组供电煤耗变化35035536036537037538038539039540020042005200620072008年份平均供电煤耗 g/kWh纯凝机组供热机组机组环保性机组环保性 脱硫效率脱硫效率 脱硫设备投入率脱硫设备投入率010203040506070809010020042005200620072008年份脱硫效率平均值%0204060801001202004 2005 2006
23、2007 2008年份平均投入率%机组环保性机组环保性 污染物排放浓度污染物排放浓度 灰渣综合利用率灰渣综合利用率300MW级级CFB锅炉机组的可靠性锅炉机组的可靠性300MWCFB锅炉机组经济性锅炉机组经济性300MWCFB锅炉机组环保性锅炉机组环保性CFB锅炉与锅炉与PC锅炉部分指标的对比锅炉部分指标的对比（2009年）年）项目项目单位单位CFBPC负荷率负荷率%81.274非计划停运次数非计划停运次数次次/台台.年年0.780.49燃煤热值燃煤热值kcal/kg28874647厂用电率厂用电率%8.45.98供电煤耗供电煤耗g/kWh346.3332排烟温度排烟温度oC141.5127.
24、7飞灰含碳量飞灰含碳量%0.782.44脱硫设备投入率脱硫设备投入率%10050脱硫效率脱硫效率%92.9293.56SO2排放浓度排放浓度mg/Nm3366.4185.58/1000NOx排放浓度排放浓度mg/Nm388.13100/5001200电厂节能新技术探讨n一、二次风机性能的快捷测试n新型点火技术探讨n燃机与锅炉的耦合技术探讨n新型空冷岛技术探讨一、二次风机性能的快捷测试（1）n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 n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
25、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。n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）n如果忽略风机表面散热，那么根据能量守恒方程有：n式中：Wc风机的实际功率，kWnm气体质量流量，kg/sn 风机出口静温，Knu气体出口平均速度，m/snu0气体进口气体平均速度，m/s。220012cpcWc m TTm uucT一、二次风机性能的快捷测试（3）n如果入口为环境大气，那么进口气体速度可以忽略不计，即：n n又因为：n n式中：S风机出口面积，m2n出口空气密度为：n n式中：为风机出口静压，Pa。n于是有
26、：2012cpcWc m TTmuomuS0ocppRTp3220220pccmb cTTmb W0cS ppbRT一、二次风机性能的快捷测试（4）n风机出口全压为：n总温（滞止温度）也可以计算出：n风机的效率为：n电动机的输出功率可以采用下式进行计算：202mpppbS222ccpmTTb c10011kkccppTT21101124cnnnnnnnnnWWWWWWWWWWWW式中：Wn电动机额定功率，kW n 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）n或者为了简单起见，直接采用下式计算：n n式中：电动机效率n 机械传动效率，如果是
27、同轴传动，近似为1。n或者风机的流量采用下式进行估算：1cdmWW dm0cpWmcTT快捷测试结果与分析（1）项目 环境压力 环境温度 机组负荷出口面积风机电流数据99300Pa6oC160MW19951415mm2106.7A项目 电机电压 电机功率 DCS风量 DCS出口压力计算风量数据6220V977.06kW268300m3/h4567Pa114.23kg/s快捷测试结果与分析（2）测点单位1234平均温度oC1414141414压力 mmH2O475438405470447计算结果与分析无油点火技术探讨n利用邻炉蒸汽加热给水n利用邻炉热风加热床料n利用邻炉的再热蒸汽进一步加热床料n
28、利用电加热器将床料加热至需要的温度，实现无油点火n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）n1、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）项目单位参数项目单位参数空预器进口烟气量t/h2274主汽轮机热耗kJ/kWh7731.5厂用电率%5.13锅炉保证热效率(低位)%94.15空预器进口烟气温度oC356主汽轮机中低压缸相对内效率%91.1空预器进口平均风温oC15发电机效率%98.94炉膛出口烟气温
29、度oC997厂变效率%99.5锅炉排烟温度oC120电动机效率%95锅炉送风机总流量t/h1364.4锅炉送风机总功率kW3200锅炉一次风机总流量t/h669.6锅炉一次风机总功率kW5400小汽轮机功率(2台)kW15560小汽轮机进汽流量t/h82.2小汽轮机进汽温度oC322.5小汽轮机进汽压力MPa0.75主汽轮机排汽压力kPa4.5小汽轮机排汽压力kPa6.77燃机与锅炉的耦合技术探讨（3）n方案1：厂用电直接来自主汽轮机/发电机 n方案2：利用小汽轮机替代部分厂用电 n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）技术类型主汽轮机功率MW厂用电率%上网电功率M
30、W多消耗标煤t/h方案1-采用电动给水泵6007.73553.620方案2-采用汽动给水泵6005.13569.229.28方案3-采用空气透平6004.82571.112.03主汽轮机替代小汽轮机618.087.64570.839.28主汽轮机替代空气轮机617.637.51571.114.95新型空冷岛技术探讨n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。n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！
