电厂锅炉岛能耗综合评价指标的研究

刘 刚 河北兴泰发电有限责任公司 054000

1 锅炉岛能耗综合评价指标研究意义

当前节能降耗是我国的一项重要政策，且随着大容量新机组的投产、机组负荷率降低，电厂在节能降耗问题上承担了很大的压力，既要保证安全生产，同时也需要最大限度的发挥机组效能，降低发电成本。因此，电厂对我院的节能监督工作提出了更高的要求，如何进一步深化发电厂节能工作，在节能降耗方面提高我院的服务水平，是摆在我们面前的一个新课题。

2 锅炉岛能耗综合指标的定义

2.1 现有评价指标的局限性

2.1.1 经济煤粉细度

目前评价制粉系统运行经济性的指标为制粉单耗和耗电率，而如何优化制粉系统运行、降低制粉单耗和耗电率，需要通过调整煤粉细度实现。

对于锅炉燃烧来说，煤粉磨的越细，锅炉的机械不完全燃烧损失就越小，但制粉所消耗的电能越多，金属的磨损量也越大。因此，从理论上来说，对于一定的煤种和锅炉设备，入炉煤粉的细度存在一个最佳值，即经济煤粉细度。（如图1 所示）在经济煤粉细度下，锅炉的不完全燃烧损失和制粉的电能损失之和为最小。更确切的说，经济煤粉细度应该使锅炉的热损失和制粉的电能损失之和为最小，因为煤粉细度还影响煤粉在炉膛内的燃尽时间，使炉膛的温度分布发生变化，锅炉的排烟温度也可能随之发生变化，从而影响锅炉的排烟热损失。通常煤粉细度对排烟热损失的影响相比对于机械不完全燃烧损失的影响来说比较小，因此一般情况下忽略不计。

在经济煤粉细度分析过程中，锅炉的热损失和制粉的电能损失均可量化，但当两者相加时存在单位不统一的现象。锅炉的不完全燃烧热损失是以入炉热量的百分比来表示的，而制粉的电能损失是以电量来衡量的，若要想得出二者相加后的数学表达式，需要对两种不同的损失按同一标准进行换算，而如何进行换算，目前在应用中还没有统一的标准。

图1 最佳经济煤粉细度的确定

： 制粉系统电能损失； ：不完全燃烧热损失； ：煤粉细度；：最佳煤粉细度。

2.1.2 最佳氧量的选择

锅炉的运行氧量反映了煤粉燃烧所需的空气量大小，炉膛出口氧量是锅炉运行中最容易调整、变化范围最宽、与其它运行指标耦合性最强、对经济性影响最大的参数之一。运行氧量发生变化时，对经济性最直接的影响来自烟气量引起的排烟热损失变化，同时，它还会引起其它运行参数的改变，包括：灰渣未燃尽碳含量、排烟温度、送引风机电耗、主再热蒸汽温度和减温水量等。变氧量运行对整台机组经济性的影响是上述参数综合作用的结果。

运行人员对氧量的控制往往具有比较大的随意性，无法使锅炉在经济氧量下运行。运行氧量调整试验的目的就是寻求锅炉在各种负荷下的经济运行氧量，以保证机组在既经济、又安全的方式下运行。

2.2 锅炉岛全效率的定义

如前所述，无论是经济煤粉细度，还是锅炉最佳运行氧量，其调整目的均是实现锅炉整体运行经济性的最优化。但由于各项参数的互相影响，在目前以锅炉热效率最高为调整目标的情况下，确定的优化运行参数并不能保证锅炉整体经济性的最优。另外，在目前的电厂节能技术监督评价中，无论是锅炉热效率，还是制粉系统和各风机的电耗及耗电率，均为电厂锅炉侧的单一设备的能耗评价指标，目前并没有一个能耗指标来反映锅炉侧整体的经济性。因此，有必有提出一个锅炉侧设备的整体经济性指标，既包含锅炉热效率，又能够衡量制粉系统及烟风系统电能损耗。该指标可以作为目前电厂节能监督评价体系及同业对标工作中的一个指标，对比不同机组、不同工况下锅炉整体的经济运行状况，更好的评价锅炉的运行经济性；也可以利用该指标开展大型的电厂锅炉侧优化运行试验，综合评价各系统运行参数对锅炉侧整体性能指标的影响，从而给出锅炉岛（包括各辅机）的最优运行参数组合，而不仅仅是各系统独立的优化参数。

式1 中，锅炉有效利用热量和锅炉输入热量均按GB10184-88《电站锅炉性能试验规程》中的方法计算；对于锅炉侧辅机输入的热量，由于辅机耗电量相当于减少了机组的供电量，增加了机组的燃料量，因此锅炉侧辅机输入的热量按辅机消耗电量所需燃料量的发热量计算。

2.3 锅炉岛全效率的计算方法

2.3.1 输入- 输出热量法

按式(1) 计算：

(1)

式中： ——锅炉热效率，% ；

Q1——每千克燃料的锅炉输出热量， kJ/kg ；

Qr——每千克燃料的锅炉输入热量， kJ/kg;

Qfj——折算至每千克燃料的辅机消耗电量所需燃煤量的发热量，按式(2) 计算。

(2)

式中：b ---- 机组发电标准煤耗， kg/kWh ；

B ---- 锅炉燃料量，kg/h ；

Psf、Pyf、Pzf ---- 锅炉送风机、引风机和制粉系统的功率，kW。

2.3.1 热损失法

按式(3) 计算

(3)

式中： --- 锅炉热效率, 按式（4） 计算；

b ---- 电厂发电标准煤耗，kg/ kWh ；

B ---- 锅炉燃料量，kg/h ；

Qr ---- 每千克燃料的锅炉输入热量，kJ/kg;

Psf、Pyf、Pzf ---- 锅炉送风机、引风机和制粉系统的功率。

(4)

式中：Q2——每千克燃料的排烟损失热量，kJ/kg ；

Q3——每千克燃料的可燃气体未完全燃烧损失热量,kJ/kg ；

Q4——每千克( 燃料的固体不完全燃烧损失热量,kJ/kg ；

Q5——每千克燃料的锅炉散热损失热量，kJ/kg ；

Q6——每千克燃料的灰渣物理显热损失热量，kJ/kg。

3 结论

本文在分析影响锅炉侧整体经济性的可调整参数的基础上，提出了一个评价电厂锅炉侧运行经济性的综合指标---- 锅炉岛全效率，并给出了定义及计算方法。该指标不仅包含了锅炉的热效率，同时还包含了锅炉制粉电 耗、风机电耗等锅炉辅机能耗，更能够真实的反应锅炉侧整体的运行经济性，为电厂的经济运行提供了更为全面和可靠的依据。该指标可以作为目前电厂节能监督评价体系及同业对标工作中的一个指标，对比不同机组、不同工况下锅炉整体的经济运行状况，更好的评价锅炉的运行经济性；也可以利用该指标开展大型的电厂锅炉侧优化运行试验，综合评价各系统运行参数对锅炉侧整体性能指标的影响，从而给出锅炉岛（包括各辅机）的最优运行参数组合，而不仅仅是各系统独立的优化参数。

式1:236

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