锅炉主要参数对机组煤耗影响的分析与计算

２００７年第６期东北电力技术专论

、

，锅炉主要参数对机组煤耗影响的分析与计算

ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＢｏｉｌｅｒＭａｉｎＰａｒａｍｅｔｅｒ

Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ

ＣｏａｌＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＵｎｉｔ

魏星１，闫卫东１，蒋

科２

（１．国华绥中发电有限责任公司，辽宁葫芦岛１２５２２２；

２．东北电力科学研究院有限公司，辽宁沈阳１１０００６）

摘要：介绍了计算锅炉主要参数变化对锅炉热效率和桃组煤耗影响的一般方法，同时计算了数台２００ＭＷ、３００ＭＷ、３５０

ＭＷ、６００ＭＷ和８００ＭＷ机组锅炉主要参数变化对锅炉热效率的影响幅度，总结出影响锅炉热效率的主要参数，并以某台

８００ＭＷ机组锅炉为例，定量分析了锅炉主要参数对机组煤耗的影响，为电厂的检修和优化运行提供了方向。关键词：锅炉；热效率；煤耗Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｏｍｍｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｂｏｉｌｅｒｍａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｖａｒｉａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｂｏｉｌｅｒｈｅａｔｒａｔｅａｎｄｔｈｅｃｏａｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅｎ－

ｅｒａｔｉｎｇｕｎｉｔ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｍａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｕｎｉｔｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇ２００ＭＷ，３００ＭＷ，３５０ＭＷ，６００ＭＷａｎｄ８００ＭＷｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｂｏｉｌｅｒｈｅａｔｒａｔｅ．Ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｂｏｉｌｅｒｈｅａｔｒａｔｅｆｏｕｎｄｏｕｔ

ａｎｄｓｕｍｍｅｄｕｐ．Ｔａｋｅｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｏｆ８００ＭＷｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｕｎｉｔ，ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｏｉｌｅｒｍａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｍａｄｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｉｔｓ

ｅｆｆｅｃｔｃｏａｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｔｈｕｓｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｏｉｌｅｒ，Ｈｅａｔｒａｔｅ；Ｃｏａｌ

ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ

［中图分类号］ＴＫ２２７；ＴＭ６２１．２［文献标识码］Ａ［文章编号］１００４—７９１３（２００７）０６—０００１—０５

机组各项运行设备小指标变化影响着发电厂供电煤耗变化，通过小指标的变化量分析其对煤耗的影响程度，可以找出影响煤耗的主要因素，从而确定挖掘设备节能潜力的方向。本文以锅炉反平衡热效率的计算方法为基础，介绍了计算锅炉主要参数变化对锅炉热效率和机组煤耗影响的一般方法，同时计算了数台２００ＭＷ、３００ＭＷ、３５０ＭＷ、６００ＭＷ和８００ＭＷ机组锅炉主要参数变化对锅炉热效率的影响幅度，总结出影响锅炉热效率的主要参数，并以某台８００ＭＷ机组锅炉为例，定量分析了锅炉主要参数对机组煤耗的影响，供电厂相关技术人员参考。该方法可以量化各项参数对煤耗的影响，并能较为准确地判断出当前锅炉存在的问题对机组经济性影响，从而为电厂做出最优决策提供指导。１计算锅炉各项参数对锅炉热效率影响的基本方法计算锅炉各项参数对锅炉热效率的影响，一般可以通过２种方法：方法一是按照《电站锅炉性能试验规程》ＧＢｌ０１８４－－８８进行计算；方法二是通过锅炉整体热力计算。按照《电站锅炉性能试验规程》进行计算的优点是计算简便，编写的程序通用性强，其缺点是没有考虑到各参数之间的相互影响，计算的准确性不如进行锅炉整体热力计算。进行锅炉的整体热力计算可以充分考虑各参数之间的相互影响，计算比较准确，但计算过程极其复杂，需要专业人员编写程序，且程序的通用性也较差。因此，对于电厂日常的煤耗计算和小指标统计，建议采用方法一。方法一的实质是通过热损失法（反平衡法）计算锅炉热效率。利用反平衡法计算锅炉热效率主要依据…１：叩：１００一兰生二上ｊ２三二二；≥』！蛐×１００：１００一

Ｖｒ（ｑｚ＋口３＋ｑ４＋ｑ５＋ｑ６）（１）式中Ｑ，——单位燃料的锅炉输入热量，ｋ，Ｊ／ｋｇ；

Ｑ２——单位燃料的排烟热损失热量，ｋＪ／ｋｇ；Ｑ３——单位燃料的可燃气体未完全燃烧损失热量，ｋＪ／ｋｇ；Ｑ。——单位燃料的固体未完全燃烧损失热

量，ｋＪ／ｋｇ；Ｑ５——单位燃料的锅炉散热损失热量，ｋＪ／

ｋｇ；

　万方数据２东北电力技术２００７年第６期

Ｏ。——单位燃料的灰渣物理显热损失热量，ｋＪ／ｋｇ；ｑ２——排烟热损失百分率，％；

ｑ３——可燃气体未完全燃烧热损失百分率，％；ｑ４——固体未完全燃烧热损失百分率，％；ｑ５——锅炉散热损失百分率，％；ｑ６——灰渣物理热损失百分率，％。

通过对各项损失的计算公式进行分析，可以总结出影响锅炉热效率的各项参数，它们之间的影响关系见图１。如果某一项参数变化了△Ｍ，将该参数变化后的数值（Ｍ＋△Ｍ）带人到锅炉热效率的计算程序中，并保持其它参数不变，可以计算出变化后的各项热损失（ｑ＋△ｇ）和变化后的锅炉热效率（１７＋

图１各项参数对锅炉热效率的影响关系图、，／嚣

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　万方数据２００７年第６期东北电力技术△７７），其中Ａｔ／是由于该项参数变化△Ｍ引起的，因此可以得到该参数变化单位数值对锅炉热效率的

影响幅度蛊。采用同样的方法，即可得到所有参数变化对锅炉热效率影响的幅度。２主要参数对锅炉热效率的影响２．１影响锅炉热效率的主要参数图２为某台８００ＭＷ机组锅炉各项参数单独变化１％对锅炉热效率的影响比较图。从图２中可以清楚地看出，影响锅炉热效率的主要参数是排烟温度、原煤收到基低位发热量、原煤收到基碳含量和排烟中氧含量；其次是收到基氢含量、收到基氧含量、飞灰含碳量和排烟中的ＣＯ含量。２．２不同容量机组锅炉各主要参数对锅炉热效率的影响表ｌ～表４为不同容量机组锅炉主要参数变化对锅炉热效率的影响，表５为不同容量锅炉参数变化ｌ％锅炉效率变化对比表。从中可以看出，不同容量的锅炉，参数变化同样的数值或同样的百分比，对锅炉效率的影响差别很大。另外，对于同一个参数，在不同的范围内发生

锅炉实际蒸发量石子煤低位发热量磨煤机排出石子煤量

飞灰含碳量炉渣含碳量飞灰占总灰渣量百分率炉渣占总灰渣量百分率试验时的大气压空气相对湿度基准温度

排烟温度排烟中一氧化碳含量排烟中三原子气体含量排烟中氧含量收到基硫含量收到基氮含量收到基氧含量收到基氢含量收到基碳含量全水分收到基灰分收到基低位发热量同样的变化，其引起锅炉效率的变化幅度也是不同的。对于某台６７０ｔ／ｈ锅炉，如果排烟氧量从５．９％升高到６．９％，假设其它参数不变，用锅炉效率计算程序计算，锅炉效率下降０．３９个百分点，从６．９％升高到７．９％，则锅炉效率下降约０．４５个百分点，而氧量从７．９％升高到８．９％，则锅炉效率下降约０．５２个百分点，即氧量相对变化幅度越来越小，但锅炉效率变化幅度越来越大，两者之间不成正比关系。表１某台２００ＭＷ机组锅炉主要参数变化对锅炉效率的影响序号主要参数名称变化幅度锅芝著募熹彳七值１排烟温度＋１℃２排烟中含氧量＋０５个百分点３飞灰含碳量＋０．５个百分点４大渣含碳量＋０．５个百分点５煤的收到基碳＋１个百分点６煤的收到基氢＋０．１个百分点７煤的收到基灰分＋１个百分点８煤的收到基水分＋１个百分点９煤的收到基低位发热量＋５００ｋ．１／ｋｇ—Ｏ．０６一Ｏ．１７一Ｏ．１５一Ｏ．０２—０．１—０．０４—００４一Ｏ．０１＋０．１９注：煤的收到基低位发热量为１８６５０ｋＪ／ｋｇ，飞灰含碳量１．６４％，排烟温度１４９．３℃，排烟氧量５．２％。ｌ豳豳Ｉ翟圜Ｉ喜

锅炉效率变化幅度／个百分点图２各项参数变化１％对锅炉热效率的影响比较图

因此，在进行参数变化对效率影响的研究时，最好针对本电厂锅炉和当前燃用煤质，并按锅炉负荷划分为３～４个区段，每个区段按实际运行工况独立计算，这样计算比只用满负荷工况计算和采用同类型锅炉通用的数据更为合理和准确。

３锅炉主要参数对机组煤耗的影响

电厂运行采用对机组性能进行实时监测的方法，以煤耗指标衡量机组运行的经济性。煤耗指标的变化不仅表征机组运行经济性，还包含了机组内部机械状态完好程度等信息。因此，电厂相关技术人员更加关心各项参数变化对机组煤耗的影响。０９３．１计算锅炉主要参数变化对机组煤耗影响的基本原理计算锅炉机组发电煤耗的基本公式Ｅ２Ｊ为

　万方数据４东北电力技术２００７年第６期

表２某台３００Ｍｗ机组锅炉主要参数变化对锅炉效率的影响序号主要参数名称变化幅度锅芝萼券薰彳七值

１排烟温度＋ｌ℃２排烟中含氧量＋０．５个百分点３飞灰含碳量＋０．５个百分点４大渣含碳量＋０．５个百分点５煤的收到基碳＋１个百分点６煤的收到基氢＋０．ｊ个百分点７煤的收到基灰分＋１个百分点８煤的收到基水分＋１个百分点９煤的收到基低位发热量＋５００ｋＪ／ｋｇ一０．０５一Ｏ．２３一Ｏ．３３一Ｏ．０６一Ｏ．１６—０．０６—０．０４—０．０ｌ＋Ｏ．３ｌ注：煤的收到基低位发热量为１４９７０ｋＪ／ｋｇ，飞灰含碳量

１．５８％，排烟温度１４８．２℃，排烟氧量６．１％。表３某台３５０Ｍｗ机组锅炉主要参数变化对锅炉效率的影响

序号主要参数名称变化幅度锅芝萼募薰≯值

１排烟温度＋１℃２排烟中含氧量＋０．５个百分点３飞灰含碳量＋０．５个百分点４大渣含碳量＋０．５个百分点５煤的收到基碳＋１个百分点６煤的收到基氢＋０．１个百分点７煤的收到基灰分＋１个百分点８煤的收到基水分＋１个百分点９煤的收到基低位发热量＋５００ｋＪ／ｋｇ

注：煤的收到基低位发热量为２３２２０ｋＪ／ｋｇ，飞灰含碳量

６．６９％，排烟温度１１３．８℃，排烟氧量５．８％。表４某台６００ＭＷ机组锅炉主要参数变化对锅炉效率的影响

序号主要参数名称变化幅度

锅气萼募薰乎值

１排烟温度＋１℃２排烟中含氧量＋０．５个百分点３飞灰含碳量＋０．５个百分点４大渣含碳量＋０．５个百分点５煤的收到基碳＋１个百分点６煤的收到基氢＋０．１个百分点７煤的收到基灰分＋１个百分点８煤的收到基水分＋１个百分点９煤的收到基低位发热量＋５００ｋＪ／ｋｇ注：煤的收到基低位发热量为１０６９４ｋＪ／ｋｇ，飞灰含碳量１．１５％，排烟温度１５７．５℃，排烟氧量６．５％。表５不同容量锅炉主要参数变化１％对锅炉效率的影响对比“‘一吼ｌ叩ｇｄ×２９．３０８”７式中６厂一汽轮机热耗，ｌ（Ｊ／（ｋＷ·ｈ）；７７ｂ】——锅炉热效率，％；叩。ｄ——管道效率，％。当某一项锅炉主要参数变化△Ｍ使锅炉热效率变化了△叩时，假定ｂｆ和叩ｇｄ不变，则可以计算出煤耗的绝对变化值Ａｂ，并可以得到该参数变化单位数值对机组发电煤耗的影响幅度—篇。采用同样的方法，即可得到所有参数变化对机组煤耗影响的幅度。３．２计算锅炉主要参数变化对机组煤耗影响的一般步骤通过上述分析，可以得到计算锅炉主要参数变化对机组煤耗影响的一般方法，其主要流程见图３。３．３某台８００ＭＷ机组锅炉主要参数对机组发电煤耗的影响除了本文第２．１节中提到的各项参数以外，锅炉侧还有主蒸汽压力和温度、再热蒸汽压力和温度、再热蒸汽喷水量等参数对机组煤耗有较大影响，因此也必须进行其对机组煤耗影响的计算。根据各项锅炉参数的特性，可以将它们分为可控参数和不可控参数两类：其中可控参数包括锅炉排烟温度、排烟氧量、飞灰大渣含碳量、排烟中ＣＯ含量、石子煤量和石子煤发热量、蒸汽参数和再热蒸汽喷水量等参数；不可控参数包括燃煤的碳、氢、氧和低位发热量等参数。某台８００ＭＷ机组锅炉各主要参数对机组发电煤耗的影响比较图见图４。图中实线左侧为可控参数对煤耗的影响，右侧为不可控参数对煤耗的影响，可以清楚地看出各项参数对机组发电煤耗的影响大小。电厂可以通过此方法计算并绘制出类似的图表，各项参数对煤耗的影响很清楚。如果与各项参数的设计值进行比较，便可充分地显示出各项可控参数的可挖掘潜力，从而为检修和经济运行指出最佳方向。例如对于该８００ＭＷ机组锅炉，当前面临的主要问题是再热蒸汽喷水量较高、排烟ＣＯ含量较大和空气预热器漏风率过高，但无法断定哪个是影响当前机组经济性最大的问题，而利用前述的数据，就可较为准确地做出判断。如果将空气预热器漏风率从当前的２９．５％降低到１０％，则机组发电煤耗∞Ｈ炳嘶舵＿；穹Ｍｃ；ｍｍ¨ｍｍｍ¨ｍ：兮甜砣∞＂∞ｍ四Ｏ０ＯＯＯＯ０ＯＯ