火电厂锅炉给水温度耗差分析模型的建立.pdf

第 4 2卷第 3期 2 0 1 1 年 5月 锅 炉 技 术 B0I LER TECHN0L0GY V0 l J 4 2，NO ． 3 M a y ．，2 O 1 1 文章 编号 CN3 11 5 0 8 2 0 1 1 0 50 0 2 40 3 火 电厂锅炉给水温度耗差分析模型的建立 赵 志红 ，丁艳。 ，袁 隆基 ，李 聪 1 ．中国矿业大学 电力工程学院，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ； 2 ．中国矿业大学 徐海学院 ，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘要 分析 了锅 炉给水温度变化对火 电厂机 组热经济性 的影响 ， 在考 虑了给水 温度 对锅炉效率影 响的前 提下 ， 建立 了锅炉给水温度偏离 目标值时的耗差分析模 型， 利用该模型对某电厂 3 0 0 MW 机组运行参数进行耗 差计算 ， 其结果可以满足精度要求 。 关 键 词 火 电厂 ；给水 温 度 ；耗 差 分 析 ；节 能 中 图分 类 号 TK2 2 9 ． 6 文献 标 识 码 A 0 前 言 火 电厂 在线 节 能 监测 系 统 是促 进 电厂 开展 节能 降耗 工作 的重 要 组 成 部 分 。它 能 够 实 时 监 测和计 算火 电机组 的各 项经 济 指标 ， 找 出能 耗偏 高 的真正原 因及能 损分 布 ， 指 导 运行 人 员进 行 正 确 的操作 ， 使 机 组 处 于 最 经 济 的状 态 下 安 全 运 行 ， 从 而达 到 节 约 能 源 、 降 低 成 本 的 目的 。锅 炉 给水 温度是 火 电厂 机 组 运 行优 化 设 计 的 重 要参 数之 一 ， 当给 水 温度 偏 离 目标 值 时 ， 不 仅 会 引 起 电厂 循环热效 率 的改变 ， 还会 引 起锅 炉 效率 的改 变 ， 从而导 致 煤 耗量 的改 变 ， 所 以对 给 水 温 度 的 准确 监测 有 着 重要 的意 义 。长 期 以来 在 线 节 能 监测 系统 的研究过 程 ， 只是 针对 汽水 系 统来 研 究 给水 温度 的耗差 分 析 ， 而 忽 略 了给水 温度 对 锅 炉效率 的影 响 。为 了更 准 确 的描 述 给 水 温 度 变 化对机 组 整 体热 经 济 性 的 影 响 ， 从 燃 烧 系 统 、 烟 风系统 和汽水 系统 这三个 方 面进 行 分析 ， 最 终 得 到 给 水 温 度 变 化 引 起 机 组 煤 耗 量 变 化 的 总 效 应 。 1 锅炉给 水温 度变化 对机 组热经 济性 的 影 响 运行 参 数偏 离 目标 值对 机 组 热 经济 性 的影 响情 况可 以通 过煤 耗率 指标 、 热 耗率 指 标 或全 厂 热耗 率指 标 等 的 变化 来 反 映 。 由于 煤 耗 率 指 标 能更 直观地 反 映热 经 济性 ， 因 此 ， 耗 差 分 析 中用 煤 耗率 指标 来 表 征 热 经 济 性 的 变 化 。给水 温 度 的变化对 衡 量 机 组 热 经济 性 的各 指 标 有 着 错 综 复杂的耦合 关 系 ， 在各 系 统 的研究 过 程 中都 保 持 了单一变 量 的原 则 。 1 ． 1燃烧 系统 中给水温 度变化 对煤耗 率的影 响 在燃 烧 系 统 中 ， 如 果 燃 料 性 质 没 有 变化 ， 在 汽温保持 不变 ， 给水 温度 变 化对 锅 炉效 率 的影 响 也 忽略 不计 的情 况下 ， 则 给水 温 度 的变 化 只影 响 到锅炉蒸 发 量 或 锅 炉 燃 煤 量 的 变 化[ 4 ] 。当 给 水 温度降低 时 ， 如 果 保 持 锅 炉 的 蒸 发 量 不 变 ， 燃 料 量将增 大 ， 即煤 耗量增 加 。 给 水温度 与燃料 消耗量 的关 系 B 一 D h gr -- 一h g s 1 r 给水温 度变化 引起煤耗 量 的改变 △B 一 DA h g 2 r 7 7 b 全 厂煤耗 率 的变 化 △6 l 一 AB 3 』 e 式 中 B 燃料 消耗 量 ， g ／ h ； D 锅 炉蒸发 量 ， g ／ h ； 过热 器 出 口蒸汽焓 ， k J ／ k g 给水 焓 ， k J ／ k g ； Q 相对于每 千克燃 料输入 炉 内的热 量 ， k J ／ k g； 锅炉 效率 ， ； ,A B 煤耗 量的变化 ， g ／ h ； 收 稿 日期 2 0 1 00 8 2 5 ； 修 回 日期 2 O l O 1 2 2 9 作者简介 赵志红 1 9 8 6 ， 女 ， 硕 士研究生 ， 主要研究动力系统节能 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 赵志红， 等 火 电厂锅炉给水 温度耗差分析模型的建 立 △ P 发 电机 功率 ， k W 。 1 ． 2烟风 系统 中给水温 度变化 对煤耗 率的影 响 在 烟 风 系 统 中 以给 水 温 度 降 低 为 例 ， 燃 料 量 增加 ， 燃 料 量 的 增 加 对 排 烟 温 度 有 2个 方 面 的影 响 一 方 面 燃 料 量 增 加 ， 炉 膛 出 口 温 度 升 高 ， 排 烟温 度也 升 高 。另 一 方 面 ， 由 于 烟 速 的 提 高 ， 1 k g工 质在 对 流 受 热 面 中 的 吸热 量 增 加 ， 使 省煤 器 的传 热 温 差 加 大 ， 因此 省 煤 器 的 吸 热 量 增加 同时排 烟温 度 降 低 ， 导致 锅 炉 效 率 提 高 ， 煤 耗 量 又 有 一 定 程 度 减 少 。所 以在 烟 风 系统 中 ， 由给水 温度 的 变 化 引起 煤 耗 率 的变 化 需 综 合 2 个 方 面来 考 虑 。 给水 温度与 排烟温度 的关 系如式 4 0 。 一 。 △r 1一 t lk At k 4 C v 式 中 。 炉膛 出 口排烟 温度 ， o C； t 锅 炉给水 温度 ， ℃ ； f 。 低 温空气 预热器 人 口空 气温度 ， o C； f 低温 空气 预热器 出 口空 气温度 ， ℃ ； 烟气 热容量 ， k J ／ k g ℃ ； 空气 热容量 ， k J ／ k g ℃ ； △ ￡ 低温 空气预热 器 出 口温压 ， ℃ ； △ f 低温省 煤器人 口温压 ， ℃。 在式 4 中为 了保证 一定 的换 热 能力 ， △ ￡ 与 △ ￡ k 必须大 于某一数 值 ， 且 0 9 。 从式 4 中可 以看 出， 当给水 温 度 提 高时 ， 排 烟 温度也 随 之 升 高 ， 排 烟损 失增 大 ， 锅 炉 效 率 降 低 ， 煤 耗量增 加 。在保 证 最 低 温压 △ f 与 △ ￡ 的 情况 下 ， 由给水温度 变化 △ 引起排 烟温 度变 化 量 ／ x 0 。 经 推导可 得 z S 0 刚 At 1 ～ 5 C Uv 同时给水 温度 的变 化 将 引起燃 料 量 的变化 ， 燃料量 变化对 排烟 温度 的影响 A 0 。 如 式 6 A D A0 p y 2 一 6 式 中 6 当前发电煤耗率 ， g ／ k W h 。 锅 炉排烟 温 度 变 化 所 造 成 的锅 炉 效 率 变 化 可用式 7 计算 一 。 △ 一 一 ／ x 0 p K 7 式中 K～ 排烟温度每变化 1℃ 的热损失值 ， 其值 可根据燃 煤种类 表查 取 。 △ A 0 p y 1 A 0 公 式 中包 含 了正 负 号 ， 负号表示 锅 炉 效 率 变 化 的方 向与 排 烟 温 度 的 变 化方 向相 反 。 锅炉 效率 的相对变 化值为 7 7 b一 ～ ／ x 0 p y K 8 。 7 7 b 排 烟温度 的改变 引起煤 耗量 的改变 z S b 2 一 一 6 9 1 ． 3汽 水 系统 中给水 温度变化 对煤 耗率 的影响 汽水 系统 中 给水 温 度 降 低 ， 一 方 面抽 气 减 少 ， 新蒸 汽做功 能力增 加 ； 另 一方 面 ， 对 于 有再 热 的机组 ， 给 水 加 热 不 足 ， 循 环 吸 热 量 增 加 。所 以 机组 煤耗 率 的改 变 应 是 这两 方 面所 引 起 的 的 综 合 效应 。 根据 等效 焓 降理 论 ， 对 于 最 高 一级 加 热 器 ， 若 给水温 度提 高 ， 出现 端 差 △ r ， 抽 汽 份 额 增 加 ， 新 蒸 汽 的 做 功 能 力 减 少 △H， 循 环 吸 热 量 下 降 △ Q。 新蒸汽 等效热 降降低 △H 一 △ 刁 1 1 0 循 环 吸热 量减少 △ Q△ r 1 垒 1 1 ql 装置 效率 相对提 高 咖 一 1 2 。 一1 煤耗率下降 Ab 3 b S r ] l 1 3 式 中 H 新 蒸 汽的等效 热降 ， k J ／ k g ； Q 循 环 吸热量 ， k J ／ k g； △ 丌一最 高级 加热器 的端差 ， k J ／ k g ； 最 高级加 热器 的抽 汽效率 ， ％ ； q 加 热 器 中 1 k g抽 汽 的 放 热 量 ， k J ／ k g； △ Q 一 最 高 级 再 热 器 吸 热 量 的 变 化 ， k J ／ k g 。 2给水温度耗差分析模型 的应用 在 常规火 电厂 在线 监测 系 统 的研 究 中 ， 由于 引起给水 温度变 化 的 因素很 多 也很 复 杂 ， 通常 在 机组大量优化试验后根据其获得数据进行多项 式 拟合来 获得 目标值 ， 且 给水 温 度 的耗 差 分析 也 是在假定 锅炉 效率 不 变 的基 础 上 进行 的 ， 当考 虑 锅 炉效率 的前 提下 ， 给水 温 度对 整 个 系统 的 的煤 耗量影 响可 表 示 为 △ 6 △ 6 △ 6 。 ， 正 负 号 由实 际情况 决定 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 锅 炉 技 术 第 4 2卷 将上 述给 水 温 度 耗 差 模 型应 用 于 火 电厂 在 线 节能监 测系统 中 ， 对某 电厂 3 0 0 Mw 亚 临界 自 然 循环汽 包锅炉进 行 煤耗 偏 差计 算 ， 其计 算 结果 如表 1 所 示 。从 表 中可 以看 出 给水 温 度 变化 时 对燃 烧 系 统 的影 响 最 大 ， 对 烟 风 系 统 的 影 响 最 小 ， 给水 温 度 每 变 化 1 ℃ ， 煤 耗 率 平 均 变 化 0 ． 1 g ／ k W h ， 与实 际运 行 中 3 0 0 MW 机 组 经 验 数 据 相符 。 表 1 3 0 0 MW 机组不 同运行 负荷下 给水温 度的耗 差分析 3结 论 目的。 1 锅 炉 给水 温 度改 变 时 ， 不 仅 会 引起 燃 煤 量 的改变 ， 还 会 引起 锅 炉 排 烟 温 度 的 改 变 ， 从 而 影 响锅炉效 率 ， 最终 导致煤耗 率的改 变 。 2 通 过 全 面 分 析 给 水 温 度 变 化 对 燃 烧 系 统 、 烟 风 系 统 和 回热 系 统 的 影 响 ， 在 考 虑 了锅 炉 效 率 的 基 础 上 ， 建 立 了 给 水 温 度 耗 差 分 析 模 型 。 3 利用该数 学模型对 实时 数据进行 耗 差计 算 ， 结 果表 明该模 型可 以较 准确 的反应 参 数变 化 时所 引起 的煤耗变 化 ， 指导 运 行人 员及 时 调整 运 行 工况 ， 使 机 组 处 于经 济 运 行 状 态 ， 达 到节 能 的 参考 文献 [ 1 ]李德育． 基于热经济性 的 2 0 0 Mw 机组热经济性能分析[ D] ． 保定 华北 电力大学 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ]陈鸿伟， 林阿彪 ， 方月兰， 等．锅炉汽水系统运行参数 的煤耗 偏差分析[ J ] ．热力发电， 2 0 0 8 ， 3 7 1 O l 9 2 2 ． [- 3 2张洪涛．耗差分析通用软件 的开发及应用[ D] ．保定 华北电 力 大学 ， 2 0 0 5 ． [ 4 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c i e nc y whe n t he f e e d t e mp e r a t u r e de v i a t e d f r o m t he t a r g e ．The mo de l i s u s e d t O r e a l t i me c a l c ul a t e t he e ne r gy l os s f o r o pe r a t i o n p a r a me t e r s o f 3 0 0 M W u ni t a n d t h e c a l c u l a t i on c a n s a t i s f y t he r e q u i r e me n t s ． K e y wor d s c o a l s t e a m e l e c t r i c p l a n t ； f e e d t e m p e r a t u r e ； e ne r g y l os s a n a l y s i s ；e n e r gy S av1 ng 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m