锅炉运行氧量对锅炉效率影响的定量分析

锅炉运行氧量对锅炉效率影响的定量分析

孙远虎

(新疆锦龙电力有限责任公司热电厂二厂新疆奎屯市833200)

摘要:在锅炉参数耗差分析中，计算运行氧量偏离基准值引起的煤耗偏差时，一般是根据反平衡法中的热损失计算模型来求解得到，但由分析可知运行氧量除了直接影响锅炉效率外，还通过影响排烟温度、飞灰含碳量等参数间接影响锅炉效率。借助神经网络较强的非线性拟合能力、网络泛化及容错能力，构建了基于BP神经网络的排烟损失和机械未完全燃烧损失两项之和的网络模型，利用该模型定量分析了运行氧量变化对锅炉效率的影响。计算结果表明该模型具有较高的准确性，运行氧量对锅炉效率影响的曲线走向符合物理规律，为运行氧量的耗差分析提供了一种新方法。

关键词:电站锅炉;运行氧量;锅炉效率;耗差分析

一、前言

在燃煤电站系统中，人们主要透过锅炉这一热力设备计准确计算出燃烧热效率，并根据计算结果，对电厂运行情况进行适当调整，以确保电厂运行能够经济、效率两不误。排烟温度、运行氧量等指标的偏差均会导致煤耗率产生变化，因运行氧量造成的耗差主要通过热损失计算公式求得结果。不过据笔者研究发现，运行氧量发生改变时，运行系统内的各项参数均会产生变化。所以，单凭热损失计算公式结果分析样量变化对锅炉效率的影响有失公正。

在本文中，对运行过程中的各方面数据参数对锅炉效率的影响进行研究，在神经网络较强的非线性拟合能力的帮助下，构建锅炉排烟热损失k2与机械未充分燃烧损失k4之和的网络模型，根据所得结果分析综合分析运行氧量对锅炉效率的影响。实验结果显示，该模型计算结果准确率高，适合应用于运行氧量耗差分析，能够为运行氧量对锅炉效率的影响研究提供科学依据。

二、运行氧量耗差的定量分析法

1、运行氧量耗差分析模型

据研究发现，排烟损失与机械未完全燃烧损失均会给锅炉效率带来影响。通过锅炉反平衡效率计算模型便可发现，排烟损失与机械未完全燃烧损失主要取决于氧量。从排烟损失的计算公式便能发现，氧量不但会对排烟损失与机械为完全燃烧损失产生影响，还会透过它们对排烟损失产生间接影响。在计算机械不完全燃烧损失的过程中，若想依靠飞灰含碳量来计算机械部完全燃烧损失是十分困难的。所以，单凭锅炉效率计算模型中的公式计算去分析运行氧量对锅炉效率的影响显然是不够全面的。

通过查阅，笔者在现有相关课题的文献报道中，发现建立在煤质特性与运行特性的锅炉机械不完全燃烧损失解析评估模型，使用该模型能够较为全面研究运行氧量对归路效率的影响。因此，在本文中，笔者利用GBPTC反平衡锅炉效率计算模型计算锅炉各项损失，观察由参数导致的锅炉效率变化规律。对锅炉效率影响因素进行深入探讨，建立上述两项损失之和的网络模型，定量分析样量变化对锅炉效率的影响。

2、一般计算法

传统方法只是对运行氧量对排烟损失造成的影响分析锅炉效率，忽略了对机械未充分燃烧损失部分的分析；或者，虽然对机械未充分燃烧损失部分进行了分析，却又忽略了运氧量对飞灰含碳量的影响。排烟损失计算模型会对大型锅炉机组的在线热效率造成严重影响。在计算锅炉参数变化导致的耗差时，传统分析法会将锅炉损失细分为各类锅炉热损失，最终获得导致锅炉损失的多个参数。因此，传统的计算这种方法只适用于无严格要求的小型机组功锅炉效率定量分析。

在本文中，计算运行耗氧量所致的耗差是按照GBPTC反平衡锅炉效率计算模型中的计算公式计算所得，参与计算的参数主要有：烟气带走的热量、烟气中所含水蒸气的热量、与煤质以及空气相关等。将运行氧量的实测值和基准值带入公式中，最终获得样量变化对锅炉效率的影响。

三、运行氧且耗差分析的一般方法

计算锅炉参数偏离基准值引起的耗差，一般是将锅炉损失细化为各类锅炉热损失，进而细化到引起锅炉损失的各个参数。文献[1]中计算运行氧量引起的耗差是根据GBPTC反平衡锅炉效率计算模型中的q:计算公式得到的:

将运行氧量的当前实测值与基准值带人公式求得氧量变化对锅炉效率的影响:

式中:K—与煤质以及空气参数有关的系数。

通过对火力发电厂技术经济性指标反平衡锅炉效率计算模型中的q2和q4;计算公式求偏导，分析计算过量空气系数偏离基准值引起的耗差:

排烟热损失:

由氧量与过量空气系数的换算关系，便可得到氧量变化引起的锅炉效率的变化。

由以上分析可知，公式[1]的方法仅是考虑了运行氧量通过排烟损

失部分影响锅炉效率;公式[2]中虽然考虑了运行氧量通过机械不完全燃烧损失部分来影响锅炉效率，但是并未考虑到氧量通过影响飞灰含碳量部分间接影响锅炉效率，同时由公式[4]可知，公式[2]中所用的排烟热损失计算模型对于大型锅炉机组的在线热效率的计算会造成较大的误差，它只能用于要求不太高的小型机组的锅炉效率的在线计算。

在本文中，笔者结合两项损失之和与网络模型，对锅炉运行氧量对锅炉效率的影响进行定量分析。在确保其他参数不便的情况下，仅改变运行氧量参数值，最终即可发现锅炉效率的变化规律。笔者将负荷为220MW与320MW的锅炉运行系统为例，定量分析运行量对锅炉用效率的影响。通过计算，可获得在该工况下，运行氧量变化产生的排烟热损失与机械不完全燃烧损失之和的变化情况。在显示操作过程中，仅需将基准氧量值与实际氧量值分别放入模型中便可获得运氧量对锅炉效率的影响。

四、结束语

根据一般计算运行氧量对锅炉效率影响的方法，对运行氧量对锅炉效率的直接影响与间接影响进行分析，构建人工神经网络的特性模型，定量分析运行氧量对锅炉效率的影响。

参考文献：

[1]陆伟群.工业CFB锅炉掺烧高硫石油焦油页岩混合燃料的研究[D].华东理工大学,2012.

[2]陆万鹏.基于电站锅炉排烟余热的机炉烟气回热循环理论与应用研究[D].山东大学,2012.

[3]姚斌.大型低挥发份煤锅炉燃烧运行问题的研究[D].华中科技大学,2005.