火力发电厂锅炉经济运行讨论及分析.pdf

第 4 2卷第 4期 2 0 1 1 年 7月 锅炉技术 B0I LER TECHNOL 0GY Vo 1 ． 4 2．NO ． 4 J u l _，2 O1 1 文 章编 号 C N 3 1 1 5 0 8 2 0 1 1 0 7～0 0 3 80 3 火力发 电厂锅炉经济运行讨论及分析 张怀春 上 海交 通大学 机械与动力工程学院 ，上海 2 0 0 2 4 0 摘要 通过分析近年来全 国平均煤耗下 降趋 势及对 比先进 机组煤耗数 据 ， 简要介 绍了火力 电厂锅炉 经济 指标 与供 电煤耗之 间的关系 ， 并分析了如何提高 锅炉运行 经济性 的措施和 方法 ， 提 出的结论和建议 对火 力发 电厂锅炉经济运行具有一定 的参考性 。 关键词 经济性指标 ；效率 ；煤耗 中图分类号 T K 2 2 9 ． 6 文献标识码 B 0 前 言 中国 的电力 工业 是 国民经 济 的 重要 基 础 ， 也 是 国家经济发展战略中的重点产业和支 柱产业 。 我国的资源国情决定 了我国 电力能源结构必须 以火电为主、 水 电为辅、 核 电和风点 作为补充 的 格局。预计今后 1 O年 内火力发 电量所 占比重仍 在 7 O 左右， 燃煤电厂火力发电仍然会是我 国主 要的发电手段。随着煤炭资源 的收缩和煤炭原 料 价格 的 日益 递增 ， 电力 行 业 的竞 争 日趋 激 烈 ， 燃煤火力发电利润在直线快速下降 ， 提高火力发 电厂锅炉经济运行水平和综合竞争力是各个发 电集 团的面 临的重 要课题 。 1 火 力发 电厂供 电煤耗分析 “ 十 一 五 ” 以 来 ， 我 国火 力 发 电 能 耗 取 得 了 很大的进 步 ， 全 国平均供 电煤 耗从“ 十一 五” 初 期 2 0 0 6年 的 3 6 6 g克／ 千 瓦时 下降 到 2 0 1 0年 3 3 5克／ 千 瓦 时 。“ 十 一 五 ” 期 间 累 计 下 降 超 过 3 1克 ／ 千 瓦 时 ， 年 平 均 下 降 6克 ／ 千 瓦 时 。但 是 实 际上 这 得 益 于 近 年 来 全 国 火 电装 机 结 构 性 的 调整 。主要是近年来投运 的 6 0 0 Mw 等级亚 临 界 、 6 0 0 Mw 等级超 临界乃至百万等级超超临界 机组 。1 2 5 Mw 以下小火电机组相继关停后 ， 大 容量 、 超临界 机组 的低煤耗 拉动整 体煤耗 在下 降。但是 目前 国内还有数量众 多的 1 2 5 Mw 至 3 0 0 Mw 亚临界机组继续服役 ， 如何从运行的方 收 稿 日期 2 0 1 1 0 42 5 作者简介 张怀 春 1 9 8 2一 ， 男 ， 主要从事电站锅炉管理工作。 面 降低 机 组 的煤 耗 仍 然 是 当前 重 要 的课 题 。 图 1表示 全 国平 均煤 耗 和 6 0 0 Mw 等 级 亚 临界 、 超 临界机组煤耗之间的一般关 系。 全国平均 6 O O M W机组 1 0 0 0 M W机组 图 1 “ 十一五” 全 国平均煤耗 和 6 0 0 Mw 等级亚临界 、 超临界 ， 1 0 0 0 MW 超超临界煤耗对 比 2锅炉 运行 经济 性指 标 与火 力发 电厂煤 耗 关 系 锅炉 的运 行 经 济性 与 锅 炉设 计 、 运 行 等很 多 方面都有直接 密切 的关 系。表 1 针对 锅炉效率 、 过 热汽温 、 再热 汽温 、 减温 喷水 量 、 空气 预热 器 漏风 、 汽水阻力等方面简要罗列了 3 0 0 Mw 亚临界机组 运行中的相关参数对锅炉经济性指标的影响。 从 表 1数 据 表 中 可 以 看 出 ， 锅 炉 效 率 、 蒸 汽 温度和排烟温度是节约煤耗的重点。以 1台 6 0 0 Mw 机组为例 ， 如果效率提高 1 ， 每年就可以节 约标准煤8 0 0 0 多吨， 折合人民币 7 0 0多万元 。 珈姗 啪姗抛枷 猢 一 q _ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 张怀春 火力发电厂锅炉经济运行讨论及分析 表 1 火 力发 电厂 煤耗 影 响 因素 及煤 耗关 系 影响因数 影响火力发电机组供电煤耗上升 1 2 5 MW 机 组3 0 0 MW 机组 锅炉效率每降低 1 3 ． 5 g ／ k Wh 过 热蒸 汽温度每偏低 1 O ℃1 ． 0 6 g ／ k Wh 再 热蒸 汽温度每偏低 l O ℃0 ． 6 g ／ k Wh 过热器 喷水 每增 加 1 0 ． 0 8 g ／ k Wh 再热器 喷水 每增 加 1 oA 1 ． 2 2 g ／ k Wh 空气预热器漏风率增大 1 0 ． 1 4 g ／ k Wh 锅 炉排 烟温度每升高 1 O ℃1 ． 7 4 g ／ k Wh 飞灰含碳量 每增 加 1 1 ． 2 4 g ／ k Wh 锅炉排污率每增大1 不回收1 ． 1 2 g ／ k Wh 厂用电率每增加 1 3 ． 8 3 g ／ k Wh 3 ． 5 g ／ k W h 1 ． 5 1 g ／ k Wh 1 ． 6 8 g ／ k Wh 0 ． 0 6 g ／ k W h 0 ． 8 6 g ／ k W h o ． 1 4 g ／ k Wh 1 ． 6 6 g ／ k Wh 1 ． 2 3 g ／ k Wh 1 ． 1 8 g ／ k W h 3 ． 7 8 g ／ k W h 3提高锅炉 热效 率 不 同的煤种 ， 不同的燃烧方 式， 其锅 炉效率 就会有很大的差别 。对于难燃 的无烟煤来说 ， 锅 炉效率 比较低 ， 一般在 8 8 ～9 2 之 间 低位发 热值计算效 率 。对 于容易燃烧 的烟煤 ， 现在大 型锅炉 的效 率 可 以达 到 9 3 ～9 4 ； 对 于 一般 普 通的烟煤来说 ， 效率通常都在 9 1 ～9 3 之间。 就影响锅炉效率的主要 因素来说 ， 主要是锅 炉尾 部排 烟 的 烟 气 温 度 和 飞 灰 含 碳 量 损 失 。如 何降低锅炉尾部排 烟温度和如何减少 飞灰含碳 量就能显著地提高锅炉的效率。 3 ． 1排烟 温度 对锅 炉效 率 的影 响 对 于 普 通 的 烟 煤 锅 炉 ， 排 烟 温 度 每 上 升 1 O ℃， 锅炉效率通 常下降 0 ． 5 5 ， 供 电煤耗就会相 应 地上 升 1 ． 6克／ 千 瓦时 。影 响排 烟 温 度 的 主 要 原因和相应 的降低排烟 温度的措施可 以归纳为 表 2。 表 2排 烟温 度影 响 因素及 降低 排 烟温度 措 施 影响排烟温度 的主要 原因 降低排烟温度 的措施 排烟温度～1 O℃ 耋 蝥 要 曩 霎 薯 需 要 轰 銎 ， 尾 。 ； 温 度 上 升 5 ℃ ～ 1 0 ℃ ～ ⋯ ” ， 慈 口 改 造 空 余 预 热 器 ， 通 过 增 加 波 曼 耄 蒺 ‘ 登 銎 粤 ． 毪 要 。 ， 警 萋 可 烟 ．、5 二 。 ’ 度上升 5℃～1 0℃ ⋯⋯ 一 ⋯ 续 表 2 影响排烟温度的主要原 因 降低排烟 温度 的措施 制粉 系 统 中掺 入 冷 风 量 改造制粉系统 通过经济 性技 太多 ， 使 通过 空气 预热 器 术行评估 ， 必要 时改造制 粉系 的风量 降低 1 O ～1 5 ， 统 ， 减少煤粉管直径 等来 减少 从而 促 使 排 烟 温 度 升 高 冷风 比率 仓储式乏 气送粉系 l O左右 ℃ 统 3 ． 2 飞灰 含碳 量对 锅炉 效率 的 影响 经过计算 ， 对 于发 热量为 2 1 0 0 0 k J ／ k g 的普 通烟煤 ， 飞灰含 碳量每上升 1 ， 锅 炉效率 下降 0 ． 3 7 ， 供 电煤 耗 上 升 1 g ／ k W h 。 降低 飞 灰 含碳 量 的主要 措施 如下 1 改造燃烧器 使燃料着火稳定和提前 ， 火 焰中心温度提高 ， 加快燃烧速度， 使燃烧更充分 ， 降低未燃尽碳损失 ， 即降低飞灰含碳量 ； 2 运行调整 通过燃烧调试 ， 摸索最佳的配 风方式以及最佳 的燃烧器运行层搭配， 目的也是 更好 地组 织燃烧 ， 使 煤粉 燃烧 的更 充分 ； 3 合理的使用掺烧煤 对 于 比较难燃 的煤 种 ， 可 以通 过掺 混易 燃 的煤种 来加 强燃 烧效 果 ； 4 提 高热 风 温 度 对 于 有 些 比较难 燃 的煤 种 ， 提高热 风 温 度 有 利 于 着 火 和燃 尽 ， 可 以对 预 热器和热风系统进行改造 ， 提高热风温度； 5 改进制粉系统煤粉分离器 提高制粉 系 统煤粉分离器效率 ， 提高煤粉细度 ， 同时在仓储 式制 粉系 统 中 ， 减 少 三 次 风 及 乏 气 含 粉 率 ， 也 有 利于降低飞灰含碳量； 4针对锅 炉 而言 降低 电厂发 电煤 耗 的 其 它措施 4 ． 1保 证蒸 汽 参数 有些 锅 炉 由于 炉膛 太 大 ， 计 算 不 准确 或 者 煤 种 改变 等原 因 ， 过 热 器 或再 热 器 出 口汽温 明显 偏 低 ， 有的过热汽温或再热汽温低于保证值 1 O℃～ 1 5 ℃ ， 这显然会大大影响机组效率和供 电煤耗。 出现这种情况时 ， 应该通 过热力计算分析 ， 决定 增加部分受热面。而有些锅炉则刚好相反 ， 汽温 太 高 ， 需 要 喷 人 很 多 减 温 水 才 能 达 到 要 求 的 汽 温 ， 同样 会影 响机 组 的效率 ， 增 加供 电煤 耗 ， 可 以 通 过热力 计算 分 析 ， 决定 改造 租 减少 部 分 受 热 面 来 达到需 要 的汽 温 。 通过表 1我们 可 以知道 ， 再热 汽温偏低 1 O ℃ ， 发 电煤耗 上升 0 ． 6 5 g ／ k Wh 。以 1台 3 0 0 Mw 等级亚临界锅炉为例， 全年平均发电小时数约为 锅 合 够 锅 热 受 烟 空 高 热 腐 温 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 锅 炉 技术 第 4 2卷 5 0 0 0 h ， 发 电煤耗 的增 加 导致 全 年 发 电成 本 上 升 约 为 2 O万 元 。如 果 通 过 合 理 的 受 热 面 改 造 ， 以 目前 的受 热 面改造 情 况来 看 ， 一 般 3到 5年 就 可 以 收 回投 入成 本 ， 并 可持 续 收益 煤 耗 降低 带 来 的 利润 增长 。 4 ． 2 降低 空气 预热 器漏风 率 一 些老 的 回转式 空气 预热器 ， 漏 风率 高达 1 0 ～2 5 ， 可 以通 过 目前 比较 可靠 和先 进 的技 术改 造 ， 将 漏 风 率 降低 到 5 ～ 7 9 ／ 6 ， 从 而 显 著 地 提高锅 炉 机 组 的效 率 ， 节 省 风 机 等 设 备 厂 用 电 ， 达到降低机组煤耗的目的。 目前 比较 成 熟 的空 气 预 热 器 改 造 是 增 加 双 道密封， 使空气预热器改造后漏风率降低到 5 ～ 8 左右 ， 如 果之 前空 气 预热 器漏 风达 到 1 5 ， 那 么通 过 空 气 预 热 器 改 造 就 可 以 降 低 煤 耗 1 ． 4 g ／ k Wh左 右 ， 并 且风 机等设 备还 因 为漏 风减 少 降 低 了厂用 电耗 。 4． 3 降低锅 炉汽水 阻力 锅 炉 汽水阻 力 在锅 炉设 计 时就 已经确 定 ， 在 通 常运 行 中一般 都 能满 足 当初 设 计 要求 ， 但 是 随 着 超 临界机 组直 流锅 炉 的大量 投 产 发 电 ， 锅 炉 汽 水阻力降会在运行 中有所增加 。主要是水冷壁 系统。国外有资料报道 ， 由于直流锅炉没有排污 系统 ， 所 以水 冷壁 结垢 后会 增加 汽水 阻力 。 据计 算 ， 6 0 0 Mw 机 组 锅 炉 汽 水 阻 力 降 每上 升 0 ． 1 MP a ， 给水 泵 功 率 上升 6 3 k W 。直 流 锅 炉 水 冷壁 阻力 降 会 以 0 ． 4 ～ 0 ． 5 MP a ／ 年 的速 度 增 加 。每个 大修 周期 内都要 进 行 酸 洗 ， 现 在 采 用 给 水 加氧水 处理 技术 后情 况有 所好转 。 5 结 论 火力 发电厂锅 炉运行 参数 和运 行水 平 和供 电 煤耗之 间有着密切 的关 系 ， 良好的运行水平 和管理 水平可以有效地降低发电煤耗， 提高电厂的经济效 益 。通 过 以上 的分析 ， 可以总结为 以下几个 方面 1 通 过合 理 热 力计 算 分 析 ， 进 行 受 热 面 布 置 、 吹灰等优化措施 降低锅炉尾部排烟温度 ， 通 过改善锅炉燃烧 ， 增强煤粉着火和燃尽降低未燃 尽碳损失 ， 从 而增加锅 炉效率， 以降低机组 发 电 煤耗 。 2 通过 改 造 热 面 ， 减 少新 蒸 汽 汽 温 和 再 热 器汽 温 和 设 计 值 之 间 的 偏 差 ， 减 少 喷 水 减 温 水 量 ， 都 可 以起 到增 加 锅 炉 效 率 ， 降 低 机 组 发 电煤 耗 的 目的 。 3 通过 采用 双道 密封 改造或 者采 用 问 隙控 制系统， 降低 空气 预热 器漏风， 提高锅 炉机组的 效率 ， 降低 产 用 电率 ， 达 到 降 低 机 组 供 电煤 耗 的 目的 。 4 通过 酸 洗 等措 施 清 除 水 冷 壁结 垢 ， 增 强 水冷 壁等 受 热 面 的换 热 效 率 ， 降 低 锅 炉 汽 、 水 阻 力 ， 降低 给水泵 功率 ， 降低 机 组 厂用 电 ， 从 而 降 低 机组 的供 电煤耗 。 参考 文献 [ 1 ]D B 3 3 ／ 6 4 4 2 0 0 7 ， 火力发电厂供电煤耗限额及计算方法 [ s ] ． 北京 中国标准出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 2 ]李北 陵．“ 超 超临 界” 的煤 耗 是 面镜 子 [ N] ．中 国工 业报 ， 2 01 1 O 3 2 9 ． [ 3 ]杨杰 ， 付瞍 ， 续爱世．大型火力 发电机组煤耗分析 [ J ] ．热 力 发 电 ，2 0 0 2 3 ． [ 4 ]焦树建．关 于电厂发 电成本计算 方法的探讨 [ J ] ．燃 气轮机 技术 ，2 0 0 0 ，1 3 3 7 l O ． [ 5 ]任 振伟 ．大 型 火力 发 电厂 优 化 设计 探讨 [ J ] ．华 电 技术 ， 2 0 0 9， 3 1 3 5 ． [ 6 ]靖长财．论机组 的运 行优化及 提 高发 电机组 的经 济性[ J ] ． 华电技术 ， 2 0 0 8 5 ． Th e Di s c u s s i o n a n d An al y s i s o f Co al - f i r e d Bo i l e r E c o n o m i c Op er a t i o n ZH ANG Hu a i c hu n S c h o o l o f M e c h a n i c a l a n d P o we r En g i n e e r i n g，S h a n g h a i J i a o t o n g Un i v e r s i t y，S h a n g h a i 2 0 0 2 4 0 ，Ch i n a Ab st r a ct Vi a a na l y z i ng t he d e c l i na t i o n o f na t i o na l a v e r a ge c o a l c o ns umpt i o n a nd c o mpa r i n g wi t h c o a l c o ns u mpt i on d a t a o f a d va nc e d p owe r u ni t s ， br i e f l y i n t r o du c e c oa l f i r e d p owe r pl a nt s e c o no mi c i nd i c a t or s ，a nd t he r e l a t i o ns h i p b e t w e e n c o a l c o ns ump t i o n，a na l y z e d h o w t o i mpr o v e t he b oi l e r e f f i c i e nc y me a s ur e s a nd m e t ho ds ， p r op o s e d t he c o nc l u s i ons a nd r e c o m me n da t i o ns f o r c o a l f i r e d p o we r p l a nt b oi l e r e c o no mi c o pe r a t i o n． K 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