垃圾电站实际运行状态发供电煤耗确定方法及应用

王加勇 邓德兵 陈 伟 杨 杰

苏州热工研究院有限公司

0 概述

垃圾电站和常规燃料电站相比最大的特点是燃料特性不同, 垃圾具有多成分、多形态, 高水分、高挥发分、低热值、低固定碳等特点,其热值变化很大,因而垃圾焚烧锅炉的出力难以稳定。为降低垃圾电站的锅炉尾部受热面的低温腐蚀，在垃圾锅炉上使用蒸汽空气加热器以提高空气入口温度[1]，使锅炉和汽机侧有汽水交换。

垃圾电站的锅炉效率、机组热耗率、厂用电率和供电煤耗的计算，因锅炉效率和汽机热耗率边界的不统一难以为电厂指标考核和节能分析提供参考[2、3]。本文对现有计算方法进行了分析，指出锅炉热效率反平衡计算在于对各种损失计算。汽机热耗率计算关键在于吸热量的计算。汽机热耗率以进入汽轮机流量为边界条件，在计算中考虑汽机侧工质损失，如：排氧、加热器运行排汽、取样、抽汽、阀门内漏等。而锅炉侧的吹灰、排污、取样、环保用汽以及锅炉侧跑冒滴漏等带走的能量均不影响锅炉效率，也不影响汽机热耗率计算，但影响机组整体运行水平[4、5]。为了合理准确地评价垃圾电站运行的经济水平，对供电煤耗率进行理论分析，并对供电煤耗率进行边界划分，能真实反映机组运行状态并通过工程应用，有一定的推广价值。

1 供电煤耗定义及其边界条件划分

垃圾电站包含焚烧炉、余热锅炉、蒸汽-空气预热器、一次风蒸预器来源、二次风蒸预器来源、烟气净化系统（石灰浆配制系统、喷雾反应塔系统、消石灰喷射系统、活性炭喷射系统、袋式除尘器系统、引风机、烟道及烟囱）、化水处理系统、一体化净水系统、汽机及其附属系统，系统复杂，汽水锅炉和汽机侧交换较多。

1.1 锅炉热效率测量

采用热平衡法计算锅炉效率，需测量和计算锅炉排烟热损失、辐射和热传导热损失、炉渣未完全燃烧热损失、飞灰未完全燃烧热损失和烟气CO 未完全燃烧热损失、有效能量输出。运行期间锅炉不可避免需排污、蒸汽吹灰，除锅炉给水进入与主蒸汽输出外，存在其他汽或水进入热力系统。

计算方法如下：

从公式（1）可见，锅炉侧的吹灰、排污、取样、环保伴热以及锅炉侧跑冒滴漏等带走的能量均不影响锅炉效率。

1.2 汽轮机热耗率

日常计算中，进入汽机主蒸汽流量为输入热源。主蒸汽带入汽轮机的热量，扣除给水带走的热量、空气预热器I 级预热抽汽带走的热量和空气预热器疏水回收至除氧器的热量，得到汽轮机总的输入热量。汽机总的输入热量，除以发电机端输出电功率（扣除非同轴励磁功耗），得到汽轮发电机组的试验热耗率。计算公式如式（2）：

式中：HR—汽轮发电机组的试验热耗率，kJ/(kWh)；

P—发电机输出端功率，kW；

Pecx—励磁变输入功率，若无则取零，kW；

Gms,hms—进汽机的主蒸汽流量（kg/s）、比焓（kJ/kg）；

Gfw,hfw—给水流量（kg/s）/给水比焓（kJ/kg）；

Gex,hex—段抽汽流量（kg/s）、比焓（kJ/kg）；

Gah,I,hah,I—空气预热器第一级疏水流量（kg/s）、疏水比焓（kJ/kg）；

Gah,Ⅱ,hah,Ⅱ—空气预热器第二级疏水流量（kg/s）及疏水比焓（kJ/kg）。

由公式(2)可见，汽机热耗率以进入汽轮机流量为边界，汽机侧工质损失如排氧、高加运行排汽、取样、阀门内漏等跑冒滴漏均已计算在内。

锅炉传递给汽轮机的热量Q0，经过转换和克服各项损失后输出有效电功率Pel。

由式（3）可得汽轮机热耗率HR 与各效率之间的关系为：

式中：Q0—进入汽轮机的总热量，kJ/h；

ηt、ηri、ηm、ηg分别为汽轮机的理想循环热效率、相对内效率、机械效率、发电机效率。

依据标准DL/T904-2004，对于凝汽式电厂，采用反平衡方法得到的全厂热效率可表示为

当采用发电机输出功率和锅炉输入热量表示全厂热效率时，即可求得供电煤耗率。

b—供电标准煤耗率，g/(kW·h)；

εap—厂用电率，%。

从公式（1）～（6）可以看出汽机侧热耗率计算与锅炉效率计算边界条件的不统一，使基于锅炉反平衡供电煤耗值失去了真实的意义。为此，本文提出供电煤耗计算过程中，锅炉反平衡效率和汽机热耗率在同一边界统计下进行，锅炉侧的吹灰、排污、取样、环保用汽以及锅炉侧跑冒滴漏等带走的能量得到考虑，汽机侧工质损失如排氧、高加运行排汽、取样、阀门内漏等均已计算考虑在内，即汽机热耗率计算时主蒸汽流量等于给水流量。

2 工程实例分析及其验证

2.1 锅炉热效率及各项损失计算

焚烧炉-余热锅炉热效率计算见表1。

表1 锅炉热效率计算表

由表1可见，锅炉侧的吹灰、排污、取样、环保伴热以及锅炉侧跑冒滴漏等带走的能量均不影响锅炉效率。

2.2 汽机热耗率计算

机组纯凝工况主要参数见表2。

从表2 可以看出，汽机热耗率以给水流量为边界，汽机侧工质损失如排氧、加热器运行排汽、取样、抽汽、阀门内漏等跑冒滴漏均已计算考虑在内，锅炉侧的吹灰、排污、取样、环保用汽以及锅炉侧跑冒滴漏等带走的能量也考虑在内，对评判机组整体运行水平更有意义。

2.3 厂用电率统计

连续统计五天发电量和上网电量，得到机组日常运行厂用电率，厂用电率统计见表3。机组平均厂用电率在15.24%左右。

表2 机组纯凝工况主要参数表

表3 机组厂用电率统计

2.4 供电煤耗计算

供电煤耗率计算见表4。

表4 机组供电煤耗率计算

由表4 可见，以进汽机蒸汽流量为基准和以给水流量为基准对机组日常能耗统计影响较大，由于垃圾电站锅炉和汽机系统汽水交换相对常规电站不同，垃圾电站在日常运行中，作一个整体运行优化调整。汽机热耗率计算时以给水流量作为主蒸汽流量，在供电煤耗计算过程中，锅炉反平衡效率和汽机热耗率在同一边界下进行，锅炉侧的吹灰、排污、取样、环保用汽以及锅炉侧跑冒滴漏等带走的能量，汽机侧工质损失，如：排氧、高加运行排汽、取样、阀门内漏等跑冒滴漏均已包含在计算中。

3 结论

1)本文提出供电煤耗计算过程中，锅炉反平衡效率和汽机热耗率在同一边界下进行。

2)本文从供电煤耗计算方法入手，以某垃圾电站为例，分析了计算结果产生差异的主要原因，为全厂节能诊断和挖掘节能潜力奠定了基础。