600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐能效診斷分析

楊志宇

（國家電投集團東北電力有限公司本溪熱電分公司，遼寧 本溪 117000）

當前，600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐已然成為主流的發(fā)電機組，出于對能源消耗、環(huán)境保護等因素的考量，對600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐的能效進行優(yōu)化提升極為必要。為了精準確定鍋爐的節(jié)能潛力，600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐的效能展開診斷與分析具有極高的現(xiàn)實價值，相應診斷結果為優(yōu)化方案的制作提供參考。

1 鍋爐能效診斷的參數(shù)計算

1．1 鍋爐樣本選取

在本次能效診斷中，選用了某型號600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐，其為國產超臨界、變壓運行、螺旋管圈直流鍋爐。在機組中，包含30%的電動調速給水泵一臺；50%B-MCR調速汽動給水泵兩臺。

1．2 計算公式

燃料?的計算公式為

式中，Qnet代表著燃料熱值；H、C、O、N分別代表著燃料中氫元素、碳元素、氧元素、氮元素的含量。

熱?的計算公式為

式中，cp代表著物體的比熱；T代表著物體的溫度；To代表著環(huán)境的溫度。

焓?的計算公式為

式中，p代表著氣體的壓力；po代表著環(huán)境的壓力。

1．3 計算參數(shù)的選取

第一，基本參數(shù)。運行環(huán)境的溫度控制在20℃，壓力穩(wěn)定在101325Pa。

第二，鍋爐參數(shù)。主蒸汽流量為1821t/h，主蒸汽溫度為571℃，主蒸汽壓力為25.29MPa，過熱器減溫水溫度為279℃，一級過熱器噴水量為46.7t/h，二級過熱器噴水量為26.1t/h，再熱蒸汽進口壓力為4.16MPa，再熱蒸汽進口溫度為306℃，再熱蒸汽出口壓力為3.97MPa，再熱蒸汽出口溫度為569℃，給水溫度為279℃，給水流量為1747.9t/h，一次風流量為669.6t/h，二次風流量為1364.4t/h，煙氣總流量為2274t/h，排煙溫度為131℃，鍋爐效率為93.55%，鍋爐保證效率為93.55%，燃料消耗量為240.9t/h，再熱蒸汽流量為1514t/h。空氣預熱器入口冷一次風溫度為27℃，空氣預熱器入口冷二次風溫度為23℃，空氣預熱器出口一次風溫度為326℃，空氣預熱器出口二次風溫度為337℃，空氣預熱器出口煙氣修正前溫度為131℃，省煤器出口過剩空氣系數(shù)為1.2，排煙熱損失為5.13%，氣體不完全燃燒熱損失為0.22%，未燃盡碳熱損失為0.73%，輻射及對流熱損失為0.19%，灰渣物理熱損失為0.18%，爐膛出口過剩空氣系數(shù)為1.2。

第三，600MW汽輪機部分參數(shù)。主汽門前額定壓力為24.2MPa，主汽門前額定溫度為566℃，再熱汽壓力為3.899MPa，再熱汽門前額定溫度為566℃，額定功率主蒸汽流量為1820.739t/h，再熱汽流量為1514.167t/h。

第四，一次風機參數(shù)。銘牌功率為2000kW，設計效率為83%，出口壓力A/B為12.12kPa/12.36kPa，出口溫度A/B為34.51℃/34.24℃，空氣流量為335（t·h-1）/334.1（t·h-1），電動機功率為1777kW/1760kW，電機電流A/B為201.2A/199.3A，電機電壓A/B為6000V，電動機效率為96%，擋板開度A/B為60.71%/63.41%，機械傳動效率為100%，環(huán)境壓力為101kPa。

第五，二次風機參數(shù)。銘牌功率為1500kW，設計效率為88.09%，出口壓力A/B為4kPa/4.01kPa，出口溫度A/B為25.07℃/25.81℃，空氣流量為673（t·h-1）/691（t·h-1），電動機功率為1320kW/1335kW，電機電流A/B為149.45A/153.86A，電機電壓A/B為6000V，電動機效率為94.3%，擋板開度A/B為47.12%/52.98%，機械傳動效率為100%，環(huán)境壓力為101kPa。

第六，給水泵參數(shù)。銘牌功率為8962kW，設計效率為83%，出口壓力A/B為28.28MPa/28.28MPa，出口水溫A/B為180.4℃/180.2℃，入口壓力A/B為2.26MPa/2.26MPa，入口水溫A/B為175.9℃/175.3℃，流量A/B為899.02（t·h-1）/922.31（t·h-1），擋板開度A/B為55%/58%。

2 計算結果與分析

2．1 鍋爐能效

（1）計算結果。鍋爐本體的熱分析結果為：主蒸汽焓為3402.7kJ/kg，燃料低位發(fā)熱為21800kJ/kg，主蒸汽熵為6.25kJ/（kg·℃），燃料輸入熱為1458783kW，主汽輸出熱為1721209kW，一次風攜帶物理熱為1307.9kW，再熱蒸汽進口焓為2973.2kJ/kg，二次風攜帶物理熱為1142.1kW，再熱蒸汽進口熵為6.37kJ/（kg·℃），排煙熱損失量為74961.3kW，再熱蒸汽出口熵為7.29kJ/（kg·℃），固體不完全燃燒熱損失為10667kW，散熱熱損失量為2776.3kW，氣體不完全燃燒熱損失為3214.7kW，給水熵為3kJ/（kg·℃），灰渣物理熱損失量為2630.2kW，給水攜帶熱為619493.2kW，燃燒溫度為1500℃，主蒸汽凈輸出熱為1101716kW。

鍋爐本體的?分析結果為：主汽?為1572.6kJ/kg，燃燒?損失為279818.2kW，燃燒?效率為81%，排煙?損失量為11384.9kW，給水?總量為176941.7kW，固體不完全燃燒煙損失為10735.3kW，散熱?損失量為2317.5kW，氣體不完全燃燒?損失為3499.3kW，灰渣物理?損失量為1152.9kW，傳熱?損失量為420686.8kW，燃燒煙損失率為18.7%，燃料輸入煙為1496500kW，傳熱?損失率為28.1%，一次風攜帶煙為9.67kJ/kg，排煙?損失率為0.76%，二次風攜帶煙為3.36kJ/kg，固體不完全燃燒?損失率為0.72%，空氣總煙為3072.7kW，散熱?損失率為0.15%，氣體不完全燃燒?損失率為0.23%，灰渣物理?損失率為0.08%。

（2）結果分析。綜合來看，雖然該鍋爐的熱效率較高，但是其?效率呈現(xiàn)出較低水平，燃燒?損失以及傳?損失相對較高。出于對系統(tǒng)效率提升的考量，需要降低燃燒?損失以及傳?損失。實踐中，可以使用排煙余熱進行空氣加熱，促使爐膛進風溫度提升，以此到達降低排煙?損失、傳熱?損失的效果，也推動了鍋爐燃燒效率的增高。在此基礎上，還可以適當增大鍋爐的燃燒溫度，以此減少鍋爐運行中由于未完全燃燒而產生的熱損失，進一步提高鍋爐的熱燃燒效率。

2．2 管道系統(tǒng)

（1）計算結果。該鍋爐機組的管道系統(tǒng)效能計算結果如下所示：主蒸汽管道熱損失為1992.983kW；主蒸汽管道煙損失為3889.858kW；管道熱損失總計為11876kW；管道煙損失總計為11064.54kW；再熱蒸汽冷段管道熱損失為7258.789kW；再熱蒸汽冷段管道擁損失為4462.094kW；再熱蒸汽熱段管道熱損失為2624.267kW；再熱蒸汽熱段管道擁損失為2712.583kW。

（2）結果分析。綜合來看，管道系統(tǒng)的熱損失相對較高，各處的熱損失均達到10000kW以上，因此，需要對管道熱損失展開調控。實踐中，可以引入保溫措施。但是，由于?損失為管道內摩擦等過程引起的，所以難以避免。基于此，應當盡可能降低管道長度，也可以將汽輪機進行抬高處理（降低鍋爐頂部高度也可），實現(xiàn)對管道熱損失的有效控制，提升鍋爐整體運行能效。

3 結語

綜上所述，通過對600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐的能效進行分析發(fā)現(xiàn)，鍋爐的燃燒?損失以及傳?損失相對較高、管道系統(tǒng)的熱損失相對較高。基于此，為了降低鍋爐運行時的熱損失，達到提升整體能效的效果，需要使用排煙余熱進行空氣加熱，并適當增大鍋爐的燃燒溫度，促使爐膛進風溫度提升，推動鍋爐燃燒效率的增高；在管道中引入保溫措施，并盡可能縮短管道長度，減少管道熱損失。