(内蒙古通辽市通辽发电总厂内蒙古通辽市028000)
摘要:当锅炉主要运行参数偏离目标值时,会引起锅炉热效率的下降,导致机组发电煤耗升高。为此,分析了煤气锅炉热效率的计算要点,并提出了适用于煤气锅炉的煤耗偏差分析模型,给出了锅炉运行过程中排烟温度、排烟氧量、排烟CO含量变化时的发电煤耗偏差计算模型。实际计算结果表明,该模型能够较准确地计算出锅炉主要运行参数偏离目标值所引起的煤耗偏差,可为机组的优化运行提供数据依据。
关键词:煤气锅炉;运行参数;煤耗偏差
火电厂对锅炉性能进行在线监测和分析的目的在于了解锅炉运行过程中的热经济性和煤耗偏差情况,以使锅炉尽量处于高效率的运行状态。煤耗偏差是指机组当前运行参数值偏离目标值所造成的煤耗变化量。在对锅炉效率和各项热损失进行在线计算的基础上进行耗差分析,可了解导致锅炉效率变化的影响因素及其影响的程度,以指导运行,使锅炉时刻处于最佳或接近最佳运行状态,从而提高锅炉的运行经济性。
1煤耗偏差计算模型
机组运行参数偏离目标值时的煤耗偏差计算模型为:
式中:(Δb)i为某项运行参数偏离目标值导致的机组发电煤耗变化量,g/(kW·h);(δE)i为某项运行参数偏离目标值导致的机组热经济性指标的相对变化量;bb为发电标准煤耗率g/(kW·h),其中Qdw为煤气低位发热量,kJ/m3,Vg为单位发电量对应的煤气耗量,m3/(kW·h)。排烟氧量、排烟温度、排烟CO含量等锅炉运行参数对机组热经济性的影响主要通过锅炉热效率反映,将上式变换为:
式中,(δηb)i为某项运行参数偏离目标值导致的锅炉热效率的相对变化量,%。因此,只需计算出由于锅炉运行参数改变所引起的锅炉热效率相对变化量,即可求出煤耗偏差。
2煤气锅炉热效率计算模型
煤气锅炉热效率ηb一般采用热损失法:
式中:q2为排烟热损失,%;q3为可燃气体未完全燃烧热损失,%;q4为机械未完全燃烧热损失,%;q5为锅炉散热损失,%;q6为灰渣物理热损失,%。煤气锅炉不存在机械未完全燃烧热损失q4和灰渣物理热损失q6,因此这2项均为0。其中,排烟热损失q2在煤气锅炉中所占比例最大。锅炉的排烟热损失q2是由于排烟温度高于外界空气温度造成的热损失。在锅炉的各项热损失中,q2是最大的一项,一般为4%~8%。影响q2的主要因素有排烟温度和排烟容积,其计算公式为:
式中:Vgy为实际干烟气量,m3/m3(煤气);VH2O为烟气中所含水蒸气容积,m3/m3(煤气);θpy为排烟温度,℃;t0为基准温度,℃;cp,gy为干烟气在t0至θpy温度间的平均比定压热容,kJ/(m3·K);cp,H2O为水蒸气在t0至θpy温度间的平均比定压热容,kJ/(m3·K);Qr为输入热量,kJ/m3(煤气);cp,r为煤气在t0至tr温度间的平均比定压热容,kJ/(m3·K);tr为煤气温度,℃。
3参数变化时煤耗偏差模型
3.1排烟温度
当排烟温度偏离基准值时,排烟热损失会发生变化,进而导致锅炉热效率变化。排烟温度变化引起的排烟热损失变化量为:
锅炉效率相对变化量为:
由此得到排烟温度变化引起的发电煤耗偏差为:
3.2排烟氧量
排烟氧量变化引起的排烟热损失变化量为:
锅炉效率相对变化量为:
由此得到排烟氧量变化引起的发电煤耗偏差为:
3.3排烟CO含量
排烟CO含量的变化会同时影响排烟热损失和气体未完全燃烧热损失,进而影响锅炉热效率。排烟CO含量变化引起的排烟热损失变化量为:
根据前面的式子可得,排烟CO含量变化引起的气体未完全燃烧热损失变化量为:
故锅炉效率相对变化量为:
由此得到排烟CO含量变化引起的发电煤耗偏差为:
4计算实例
某钢铁企业自备电厂220t/h纯燃高炉煤气锅炉,采用高温高压参数,过热蒸汽温度为540℃,过热蒸汽压力为9.81MPa。选取2个典型负荷工况,采用本文模型进行计算,结果见表1。
由表1可见,排烟温度、排烟氧量、排烟CO含量对机组发电煤耗均有较大影响。以额定负荷工况为例,排烟温度每升高或降低1℃,发电煤耗将增加或减少0.3257g/(kW·h);排烟氧量每升高或降低0。1%,发电煤耗将增加或减少0.1811g/(kW·h);而排烟CO含量每升高或降低0.1%,发电煤耗将增加或减少2.6061g/(kW·h)。
结语
锅炉主要运行参数偏离基准值时,会引起锅炉热效率的下降,增加机组发电煤耗。为此,本文针对煤气锅炉的主要运行指标进行煤耗偏差分析,给出煤耗偏差计算模型,并给出了锅炉运行过程中排烟温度、排烟氧量、排烟CO含量变化时的发电煤耗偏差计算模型,可为煤气锅炉优化运行提供数据依据。
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