600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐能效診斷探究

1、 600mw超臨界火力發(fā)電機組鍋爐能效診斷探究 摘要：如今我國的能源消費已接近全球能源消費21%，盡管當前大力倡導使用可再生資源，不過煤炭依舊的能源利用中占比最大，其中火力發(fā)電是煤炭消耗的重要部分，如何提升能源利用效率是關鍵。當前火電機組正在向著大容量、高參數(shù)的方向發(fā)展，其中600mw超臨界鍋爐憑借污染小、成本低等優(yōu)勢在我國火力發(fā)電廠中利用越來越廣泛，不過在火電機組運行的過程中也存在一定的安全隱患，如果管理不到位可能出現(xiàn)鍋爐爆炸事故。本文從600mw超臨界機組的特點入手，討論火力發(fā)電機組鍋爐的平衡和熱平衡，闡述火力發(fā)電機組鍋爐熱、損失分析，最后說明鍋爐設備優(yōu)化及其檢驗，希望對相關研究帶來幫助。

2、關鍵詞：600mw超臨界；火力發(fā)電機組；鍋爐；能效診斷在火電廠發(fā)電過程中，熱效率是有效輸出能源和輸入能量比值的直接體現(xiàn)，以此分析熱能有效利用程度；而效率是體現(xiàn)火電機組能量比配的指標，衡量熱能的利用合理性。綜合火電機組的能量利用現(xiàn)狀，全面分析能量利用程度、能量合理利用情況、能級匹配情況，有利于指導熱電廠開展節(jié)能工作。當前我國火電廠的主力機型為600mw超臨界火力發(fā)電機組，在節(jié)能降耗等方面有著重要作用，需要深入分析火力發(fā)電機組鍋爐能效不高的影響因素。1 600mw超臨界機組的特點600mw超臨界機組作為大型燃煤火力發(fā)電機組，對火力發(fā)電廠發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。所謂的超臨界就是液體溫度超過374.15，

3、壓力高于水臨界點22.11mpa，處于該條件下時流體處于液態(tài)和氣態(tài)的中間狀態(tài)，這就是超臨界態(tài)。在溫度升高后，水分子動能也開始加大，并且分子間距逐漸增大。隨著達到臨界溫度，分子之間距離會超過液體水分子距離上限，水開始從液體狀態(tài)變?yōu)樗魵?，隨著繼續(xù)加熱，水蒸氣溫度開始升高，分子之間距離繼續(xù)加大，水蒸氣體積開始膨脹1。600mw超臨界機組鍋爐就是主蒸汽鍋爐超過臨界點壓力時輸出功率設定為600mw的鍋爐，由于超臨界機組的特性對控制系統(tǒng)要求更高，如果采取傳統(tǒng)的線性控制理論，系統(tǒng)難以達到良好控制效果。目前設計的超臨界直流鍋爐控制系統(tǒng)性能更加優(yōu)越。具體如下：其一，能夠?qū)θ妓葒栏窨刂?，確保中間點工質(zhì)溫度；其

4、二，對前饋控制技術(shù)合理利用，促進各系統(tǒng)的關聯(lián)，尤其是在串級控制系統(tǒng)當中需要盡可能準確的配比前饋和反饋信號，以此減少主調(diào)的動作；其三，需要根據(jù)對象特性辨識自適應控制技術(shù)；其四，可以在不同運行工況下根據(jù)對象特性利用變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)。2 火力發(fā)電機組鍋爐的平衡和熱平衡通過分析600mw超臨火界力發(fā)電機組鍋爐，可根據(jù)熱平衡模型建立熱平衡方程d3qdw+d1h1=d2h2+d（hz2-hz1）+q4+q5，在該公式中qdw代表燃燒低位發(fā)熱量d3代表燃料的消耗量，d1代表鍋爐給水流量，h1代表給水進入鍋爐的單位質(zhì)量焓，d2代表過熱蒸汽出口流量，h2代表再熱蒸汽出口單位質(zhì)量焓，d代表再熱蒸汽流量，hz1代表再

5、熱蒸汽進口單位質(zhì)量焓，q4代表排煙熱損失，q5爐墻散熱熱損失。3 火力發(fā)電機組鍋爐熱、損失分析3.1 熱損失結(jié)合熱平衡有關原理以及鍋爐效率。目前，鍋爐主要熱損失包括散熱損失以及排煙損失。一方面，鍋爐排熱損失的主要影響因素包括排煙量和排煙溫度，所以說，需要合理控制過量空氣系數(shù)以及進風量，合理調(diào)整燃燒的工況，以此達到降低排煙熱損失的效果；另一方面，由于保溫措施對散熱損失產(chǎn)生重要影響，所以需要選擇性能更好的保溫材料，有效提升鍋爐爐膛煙道、熱空氣管道、蒸汽管道的保溫效果，并且合理利用表面涂層法，也就是使用高溫遠紅外涂料并噴涂到水冷壁管表面，進而提升火爐塘的吸熱能力和保障能力，達到降低熱量損失效果。此外

6、，在鍋爐處于低負荷狀態(tài)運行條件下，由于燃料量偏少，會導致燃料平均散熱損失增大，因此需要進一步減少鍋爐低負荷運行時間，這樣才能進一步提升節(jié)能效果2。3.2 損失在鍋爐燃燒過程中，內(nèi)部損失主要表現(xiàn)為燃燒不可逆損失以及傳熱不可損失。據(jù)有關研究發(fā)現(xiàn)，600mw超臨界直流鍋爐的燃燒損失達到40.47%，其中傳熱損失占到9.38%。占比較大，所以損失的控制需要從以下方面入手。3.2.1 燃燒不可逆損失絕熱燃燒溫度是影響燃燒損失的重要因素，其中溫度升高和用熱損失之間成反比例關系。目前為了減少燃燒損失提升絕熱燃燒溫度，普遍采取增大空氣初溫、提升燃料低位發(fā)熱量以及控制過量空氣系數(shù)等措施，不過普遍會受到運行經(jīng)濟性

7、和環(huán)保性等方面的影響，改良效果不明顯。近年來開始深入研究使用鍋爐燃料添加劑以及生物質(zhì)能源，對于實現(xiàn)火電廠清潔能源利用以及可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。當前在工業(yè)生產(chǎn)當中，生物酶添加劑得到了廣泛利用，并且生物酶煤質(zhì)提升劑已經(jīng)在火電廠鍋爐實驗中得到應用。生物酶是一種蛋白質(zhì)催化劑，在工業(yè)生產(chǎn)中利用后可以提供富氧燃燒條件，并且不會產(chǎn)生有害物質(zhì)。在實驗初期階段效果明顯，不過要想繼續(xù)深入應用還要進一步實驗分析。此外，利用生物質(zhì)新能源可以有效提升節(jié)能，清潔經(jīng)濟等方面的效果。3.2.2 傳熱不可逆損失傳熱過程的溫度差直接決定傳熱損失大小，也就是說傳熱溫差越大會導致傳熱損失增加，二者呈正比例關系。針對爐膛內(nèi)部傳熱溫度

8、差較大問題，為了減少傳熱過程中的損失可以提升煙氣平均溫度以及爐平均溫度，比如增大過熱蒸汽出口溫度以及給水溫度，不過給水溫度在設計過程中已經(jīng)確定，加之過熱蒸汽溫度會受到材料耐熱極限的影響，導致以上兩種方法效果不明顯。今后的重點研究方向是打破傳統(tǒng)，利用水作為工質(zhì)的思路，積極研究非共沸混合工質(zhì)在減少熱傳遞過程中損失的作用3。4. 鍋爐設備優(yōu)化及其檢驗一方面，盡管鍋爐熱效率偏高，然而用效率整體偏低，并且燃燒損失和傳損失相對偏高。為了提升系統(tǒng)整體運行效率，需要通過相關技術(shù)性措施降低傳時和燃燒損失。在實踐過程中需要利用排煙余熱方式加熱空氣，進而讓爐膛內(nèi)的進風溫度升高，由此達到降低傳熱損失和排煙用準時的作用

9、，也能夠提升鍋爐燃燒效率，在此基礎上還需要合理增加鍋爐燃燒溫度，進而降低未完全燃燒導致的熱損失；另一方面，管道系統(tǒng)熱損失相對偏高，普遍達到10000kw，所以說需要調(diào)控管道熱損失在實踐過程中可以采取保溫措施。不過損失產(chǎn)生原因是管道內(nèi)部摩擦，并且無法避免，所以需要考慮如何縮減管道長度或者提升汽輪機高度，降低鍋爐頂部高度，進而控制管道熱損失，有效提升整體運行能效4。結(jié)束語：綜上所述，本文分析了提升600mw超臨界火力發(fā)電機組鍋爐效率的技術(shù)性措施，主要成果如下：其一，利用生物酶煤質(zhì)提升劑可以改善燃燒過程，其二，提升保溫材料的性能可以減少散熱損失，其三，創(chuàng)新工質(zhì)方法可以進一步降低傳熱溫差，對火電廠提升能源利用效率帶來幫助。今后在火電廠的發(fā)展中需要繼續(xù)研究節(jié)能降耗的技術(shù)性措施，進而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。參考文獻：1范新樂.600mw超臨界火力發(fā)電機組鍋爐效率探析j.科學與財富，2019，11(28):9.2楊志宇.600mw超臨界火力發(fā)電機組鍋爐能效診斷分析j.中國設