600MW超临界燃煤机组热力性能研究

600MW超临界燃煤机组热力性能研究

程伟东 

大唐彬长发电有限责任公司 陕西省咸阳市 713602

摘要：本文针对600MW超临界燃煤机组进行热力性能分析，包括热效率、污染物排放和能耗评估方法。影响因素分析涵盖煤质、燃烧过程、汽轮机运行状态和热力系统设计。优化方案设计包括燃烧、汽轮机和系统设计方面的优化。通过本文研究，可以有效提高燃煤机组的热力性能。

关键词：600MW超临界；燃煤机组；热力性能

引言

随着能源需求的增长，燃煤机组在能源生产中扮演着重要角色。然而，燃煤机组的热力性能直接影响着能源利用效率和环境保护。因此，对600MW超临界燃煤机组的热力性能进行深入分析和优化具有重要意义。

一、热力性能评估方法

1.1热效率计算方法

收集燃煤机组的运行数据，包括发电量、煤耗量、燃煤低位发热量等。这些数据可以通过监测系统实时获取或者从历史运行记录中查询。然后，根据燃煤机组的实际运行情况，选取合适的热效率计算公式。常用的热效率计算公式包括：发电量/（煤耗量*燃煤低位发热量）。通过这个公式，可以得到燃煤机组的热效率值。将计算得到的热效率值与国家标准或者行业先进水平进行对比，评估燃煤机组的热效率水平。如果热效率值高于国家标准或者行业先进水平，说明燃煤机组的热力性能较好；反之，则需要进一步分析和优化。此外，还可以根据热效率计算结果，分析燃煤机组各部件的能耗分布，找出能耗较高的环节，为后续的优化提供方向。

1.2污染物排放评估方法

收集燃煤机组的污染物排放数据，包括烟尘、二氧化硫、氮氧化物等排放量。这些数据可以通过烟气监测系统实时获取或者从环保部门报告中查询。然后，根据国家相关标准，对燃煤机组的污染物排放情况进行评估。如果排放量超过国家标准，则需要进一步分析排放高的原因，如燃烧过程优化、脱硫脱硝设施运行状况等。此外，还可以采用排放系数法进行评估，即根据燃煤机组的实际运行情况，选取合适的排放系数，计算出污染物排放量。通过对比实际排放量和国家标准，可以进一步了解燃煤机组污染物排放的控制水平。

1.3能耗评估方法

收集燃煤机组的能耗数据，包括煤耗量、水耗量、电量等。这些数据可以通过能源监测系统实时获取或者从生产部门报告中查询。根据燃煤机组的实际运行情况，选取合适的能耗计算公式，如总能量消耗=煤耗量+水耗量+电量等。通过计算公式，可以得到燃煤机组的总能耗值。将总能耗值与国家标准或者行业先进水平进行对比，评估燃煤机组的能耗水平。如果能耗值低于国家标准或者行业先进水平，说明燃煤机组的能源利用效率较高；反之，则需要进一步分析能源浪费的原因，如设备老化、运行参数设置不合理等。

二、影响因素分析

2.1煤质的影响

煤的热值是衡量煤质的重要指标之一。热值越高，单位质量的煤所释放的热量越多，燃煤机组的燃烧效率相对较高。因此，煤的热值对燃煤机组的热力性能有直接影响。煤的挥发份含量也是影响燃煤机组热力性能的重要因素。挥发份含量越高，煤的燃烧速度和燃烧温度越高，有利于提高燃煤机组的燃烧效率。此外，煤中的灰份、硫份和氮份等杂质含量也会对燃煤机组的热力性能产生影响。灰份会导致燃煤机组的磨损和结渣问题，降低热力性能；硫份和氮份会导致燃煤机组排放的污染物增加，对环境保护产生不利影响。

2.2燃烧过程的影响

燃烧温度是燃烧过程的重要参数之一。燃烧温度的高低直接影响着煤的热释放和燃烧效率。燃烧温度过高，会导致热损失增加，降低热力性能；燃烧温度过低，会导致煤燃烧不完全，同样降低热力性能。氧气浓度对燃烧效率和污染物排放有直接影响。适当的氧气浓度可以提高燃烧效率，减少污染物排放；氧气浓度不适宜，会导致燃烧不完全或过度燃烧，对热力性能产生不利影响。此外，燃烧过程中的空气流量和燃料流量也需要合理控制。空气流量过大会导致热量损失增加，燃料流量过小会导致煤燃烧不完全。因此，合理的燃烧控制参数对提高燃煤机组的热力性能至关重要。

2.3汽轮机运行状态的影响

进口蒸汽的压力、温度和湿度等参数偏离设计值，会导致汽轮机的的理论功率和实际功率之间存在差异，进而影响热力性能。汽轮机的通流部分结垢、腐蚀或者磨损等问题，会导致通流面积减小，流动阻力增加，从而降低汽轮机的效率。因此，定期对汽轮机的通流部分进行检查和维护，对于保持其良好运行状态至关重要。此外，汽轮机的调节系统和控制系统的工作状态也会对热力性能产生影响。调节系统的不稳定可能导致汽轮机的工作点偏离最优工作区间，影响其效率。控制系统的故障或者设置不当，可能导致汽轮机的运行参数无法达到设计要求，进而影响热力性能。

2.4热力系统设计的影响

不同的循环方式具有不同的热效率和能量利用率。因此，选择合适的循环方式，对于提高燃煤机组的热力性能具有重要意义。热力系统中的热力设备和管道的布置方式也会对热力性能产生影响。合理的布置方式可以减少热损失，提高热效率。例如，采用紧凑型布置可以减少热量在传输过程中的损失，提高热力性能。此外，热力系统的设计还需要考虑设备的冗余性和灵活性。合理的冗余设计可以保证系统在部分设备故障时仍能稳定运行。同时，热力系统的设计还需要考虑到运行维护的便利性，以降低运行成本，提高热力性能。

三、优化方案设计

3.1燃烧优化方案

定期对燃煤机组进行燃料分析，了解煤质参数，尤其是热值、挥发份、硫份等指标。基于燃料分析结果，优化燃烧参数，如燃烧温度、氧气浓度、空气流量和燃料流量等，以达到最佳燃烧效果。对燃料的给煤方式进行优化。采用适当的给煤方式，如块煤给煤、粉煤给煤或者混合给煤，可以改善煤的燃烧特性，提高燃烧效率。定期清理燃烧器、预燃室和锅炉等设备，以去除结渣和积灰，保持通风流畅。同时，使用先进的燃烧器技术，如低氮燃烧器和燃烧控制系统，以提高燃烧效率和降低污染物排放。优化调节系统，确保汽轮机和锅炉等热力设备的运行在最佳状态下。优化控制系统，确保燃煤机组在各种工况下都能保持稳定的运行参数，提高热力性能。持续监测和分析燃煤机组的运行数据，并及时调整燃烧参数和燃料供应方式。同时，定期进行燃烧效率和污染物排放的检测，以评估燃烧优化方案的效果，确定后续优化的方向。

3.2汽轮机优化方案

通过监测汽轮机的运行参数，如进口蒸汽温度、压力、排气温度等，以及振动、震动等设备状态参数，以了解汽轮机的运行状况和潜在问题。根据汽轮机的运行数据和基本参数，如蒸汽流量、蒸汽压力、入口温度等，使用热力学模型对汽轮机的热能转换效率、功率输出等进行分析，找出性能改进的潜力和瓶颈。通过调整汽轮机的调节阀、控制阀、润滑系统等参数，实现汽轮机的最佳调节和控制能力。确保汽轮机能够在不同负荷和运行状态下稳定运行，并提高热力性能。定期检查和清洗汽轮机的叶轮、叶片，以去除结垢、焦化物和积灰，提高汽轮机的运行效率和可靠性。及时更换磨损的部件，以减少能量损失和排放增加。考虑引入先进的汽轮机技术。例如，采用回热汽轮机、再热汽轮机、提高压汽轮机等技术，可以进一步提高汽轮机的热能转换效率和功率输出。进行持续监测和分析汽轮机的运行数据，并及时调整优化方案。通过监测和分析数据，找出汽轮机运行中存在的问题和瓶颈，并及时进行调整和优化。

3.3系统设计优化方案

通过对整个热力系统进行模拟和分析，确定热力设备之间的能量流动和效率损失情况。找出能量损失较大的环节，如烟气余热、冷却水热量等，为优化方案的制定提供依据。根据燃煤机组的运行状态和负荷需求，确定合适的热力设备容量和数量。通过优化各设备的选型与布置方式，确保热力系统能够满足最大效益的同时，保持稳定可靠的运行。优化热力设备的热交换效率。通过改进设备的换热面积、流体流动方式、增加换热剂的流速等措施，提高热交换器的热传导效率和换热效率，减少能量损失。然后，优化热力系统的管道布置和阻力损失。合理设计管道的直径、长度和弯头等参数，减少管道摩擦阻力，提高输送流体的效率。同时，采用隔热材料和隔热技术，减少传热过程中的能量损失。此外，考虑系统的自动化控制和智能化管理。引入先进的控制系统和远程监控技术，实现热力系统的自动化控制和运行参数的实时监测。通过优化控制策略和调整运行参数，实现系统优化运行，提高热力性能和能源利用效率。

结语

通过本文的研究和分析，可以更好地了解600MW超临界燃煤机组的热力性能特点和影响因素，为未来的优化设计提供参考。希望本文的研究成果能够为燃煤机组的运行和管理提供有益的启示。

参考文献

[1]金生祥.600MW亚临界燃煤机组升级改造技术及工程应用.内蒙古自治区,内蒙古岱海发电有限责任公司,2021-08-02.

[2]莫子渊.600MW超临界供热机组能量梯级利用与特性分析[D].华北电力大学(北京),2021.

[3]孙婧.超超临界二次再热机组节能优化研究[D].华北电力大学(北京),2019.