CN115034082A - 一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法 - Google Patents

一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，包括：a、根据煤的硫含量计算煤的含硫量对氧化风机电耗的修正因子f1；b、根据煤发热量，计算得到发热量对氧化风机电耗的修正因子f2；c、根据实测锅炉效率与修正后锅炉效率，计算锅炉效率对氧化风机电耗的修正因子f3；d、根据汽轮机排汽压力，计算排汽压力对氧化风机电耗的修正因子f4；f、根据汽轮机老化月数，计算汽轮机老化对氧化风机电耗的修正因子f5；g、利用各修正因子及实测电耗，计算修正后氧化风机电耗；h、各修正因子可根据试验目的不同进行选择。利用本发明对氧化风机电耗量进行修正，修正后电耗能反映出对应试验目的下的设备及机组的真实性能。

Description

一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法
技术领域
本发明属于发电机组热力性能试验领域，尤其涉及一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法。
背景技术
厂用电耗是反映机组辅助设备耗电量的指标，影响机组厂用电耗的因素除其自身性能外，主要还包括：(1)外部条件，如煤种变化、环境温度变化等，这些条件偏离设计值时，会对氧化风机、磨煤机和给水泵等设备的能耗产生较大影响；(2)运行条件，如运行方式和运行参数设定偏离设计(或保证)工况要求，同样会不同程度地影响辅助设备能耗指标。
在所有厂用电设备中，影响氧化风机实测电耗的因素较为复杂，主要包括的影响因素及影响规律为：
(1)煤的热值。当煤的发热量增加，释放同样的热量需要的煤量减小，锅炉烟气量减小，氧化风机电耗会相应减小；
(2)煤的含硫量。当煤的含硫量升高时，同样烟气质量下烟气SOx浓度会增加，氧化风机电耗会相应增加；
(3)实测锅炉效率。当实测锅炉效率提高，锅炉输出同样的热量需要的煤量减小，锅炉烟气量减小，在煤的含硫量不变条件下，氧化风机电耗理论会相应减小；
(4)汽轮机排汽压力。当汽轮机排汽压力随着环境条件变化而升高，机组输出功率一定的情况下，锅炉输出热量会显著增加，因此需要的煤量也会随之增加，锅炉烟气量增加，氧化风机电耗会相应增加；
(5)汽轮机性能老化。根据客观规律，汽轮机随着运行时间增加而热耗率逐渐增加，称之为汽轮机的性能老化。随着运行时间增长，在机组输出功率一定的情况下，由于汽轮机性能持续老化，锅炉输出热量会逐渐增加，因此需要的煤量也会因汽轮机老化随之增加，锅炉烟气量也会随之增加，氧化风机电耗会相应增加。
基于以上分析可知，在评价氧化风机的电耗时，对以上影响因素进行修正十分重要。然而，目前公开的文献均无完整考虑对以上各因素进行修正的计算公式或计算方法。因此，探讨厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，在火电机组厂用电耗试验计算中，利用本方法提供方法可根据不同试验目的将实测氧化风机电耗修正至对应设计条件。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，采用公式(1)对修正后的氧化风机电耗进行计算：
POAB_corr＝POAB_m+ΔPOAB (1)
式中：POAB_corr为修正后的氧化风机电耗，kW；POAB_m为实测氧化风机电耗，kW；ΔPOAB为氧化风机电耗修正量，kW；
上述氧化风机电耗修正量ΔPOAB根据公式(2)进行计算；
ΔPOAB＝POAB_d-POAB_m (2)
式中：POAB_d为试验烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值，kW；
公式(2)中的试验烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值POAB_d，从烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k与氧化风机电耗POAB_d之间的关系曲线(或函数)中进行査取；
烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k采用公式(3)进行计算：
k＝f1×f2×f3×f4×f5×f6-1 (3)
式中：k为烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数；f1为煤的含硫量对烟气脱硫装置入口烟气质量流量影响因子；f2为煤低位发热量对烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子；f3为修正后锅炉效率与试验锅炉效率差异对的烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子；f4为汽轮机排汽压力对的烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子；f5为汽轮机性能老化对的烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子；f6为其他影响海水脱硫氧化风机电耗的修正因子；
公式(3)中的煤的含硫量对烟气脱硫装置入口烟气质量流量影响因子f1采用公式(1)进行计算：
Figure BDA0003721166100000021
式中：St为试验煤的含硫量，％；Sd为设计煤的含硫量，％；
烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k与氧化风机电耗POAB_d之间的关系曲线可用函数表达为公式(5)：
Figure BDA0003721166100000031
式中：POAB_d为试验烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值，kW；Pav为实测平均单台氧化风机电耗值，kW；nl为烟气脱硫装置在l台氧化风机运行条件下能够处理的设计最大烟气质量流量相对变化系数；m为氧化风机配置总数，个；l为烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机运行数量，个；
公式(5)中的氧化风机配置总数m从烟气脱硫装置设计资料进行査取；公式(5)中实测平均单台氧化风机电耗值Pav采用公式(6)进行计算：
Figure BDA0003721166100000032
式中：POAB_i为试验中第i个氧化风机的实测电耗值，kW；Nt为实际运行的氧化风机数量，个；
公式(5)中的烟气脱硫装置在l台氧化风机运行条件下能够处理的设计最大烟气质量流量相对变化系数nl采用公式(7)进行计算；
Figure BDA0003721166100000033
式中：GMd为试验工况下锅炉烟气的设计SOx质量流量，kg/h；GMmax_l为l台氧化风机运行条件下烟气脱硫装置能够处理的最大SOx质量流量设计值，kg/h。
本发明进一步的改进在于，公式(3)中的煤低位发热量对烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子f2采用公式(8)进行计算：
Figure BDA0003721166100000034
式中：LHVt为试验煤低位发热量，kJ/kg；LHVd为设计煤低位发热量，kJ/kg。
本发明进一步的改进在于，公式(3)中的修正后锅炉效率与试验锅炉效率差异对的烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子f3采用公式(9)进行计算：
Figure BDA0003721166100000035
式中：ηb_t为实测锅炉效率，％；ηb_corr为修正后锅炉效率，％。
本发明进一步的改进在于，公式(9)中的实测锅炉效率与修正后锅炉效率均参照ASME PTC4-Fired Steam Generators，进行测量、计算。
本发明进一步的改进在于，公式(3)中的汽轮机排汽压力对烟气脱硫装置入口烟气质量流量影响因子f4采用公式(10)进行计算：
Figure BDA0003721166100000041
式中：Pb_t为实测汽轮机排汽压力，kPa；Pb_d为设计汽轮机排汽压力，kPa；α为汽轮机排汽压力对汽轮机热耗率的影响系数，％/kPa。
本发明进一步的改进在于，公式(3)中的汽轮机性能老化对烟气脱硫装置入口烟气质量流量影响因子f5采用公式(11)进行计算：
Figure BDA0003721166100000042
式中：M为汽轮机首次进汽至试验前的运行月数，月；B为汽轮机设计输出功率，MW；C为额定主蒸汽压力，MPa。
本发明进一步的改进在于，公式(3)中涉及的修正项目f1为必须修正项，f2、f3、f4、f5根据试验目的不同选择。
本发明进一步的改进在于，(a)如果电站建设为总包项目，试验目的是为获得可与设计保证值对比的机组整体性能指标而进行的机组投产后性能验收试验，f1、f2、f3、f4、f5均需修正；(b)如果是为获得机组当前实际运行煤质的真实性能指标而进行的机组性能试验，f1、f4予以修正，f2＝1、f3＝1、f5＝1；(c)如果是为获得氧化风机设备本体在当前设计运行工况下在设计煤条件下的电耗性能指标而进行的性能试验，f1、f2、f3、f4予以修正，f5＝1。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
在火电机组厂用电耗试验计算中，利用本方法提供修正计算方法可根据不同的试验目的将影响氧化风机电耗的5项因素(煤的热值、煤的含硫量、锅炉效率、汽轮机排汽压力、汽轮机老化)修正至设计值，使得到的氧化风机电耗量及厂用电耗能够与反映出对应试验目的下机组和设备的真实性能。
附图说明
图1为一典型汽轮机热耗率与汽轮机排汽压力关系曲线。
图2为一典型烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数k与氧化风机电耗POAB之间的关系曲线。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法做进一步的详细说明。
本发明所列实例是针对一660MW燃煤火电机组进行整体性能验收试验，需要对机组厂用电耗进行修正计算，因而需要对氧化风机电耗进行对应修正。试验机组共配备3台氧化风机，在100％TMCR试验工况下，氧化风机实际运行方式为2运1备。实例属于权利14中的试验目的(a)，因此影响氧化风机电耗的修正因子f1～f5均需进行修正计算。计算步骤如下所示，计算结果在表1中予以列出。
根据本发明提供的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，修正计算过程包括以下步骤：采用公式(1)对修正后的氧化风机电耗进行计算：
POAB_corr＝POAB_m+ΔPOAB (1)
式中：POAB_corr为修正后的氧化风机电耗，kW；POAB_m为实测氧化风机电耗，kW；ΔPOAB为氧化风机电耗修正量，kW。
上述氧化风机电耗修正量ΔPOAB根据公式(2)进行计算。
ΔPOAB＝POAB_d-POAB_m (2)
式中：POAB_d为试验烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值，kW。
公式(2)中的试验烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值POAB_d，从烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数k与氧化风机电耗POAB_d之间的关系曲线(或函数)中进行査取(计算)。
烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数k采用公式(3)进行计算：
k＝f1×f2×f3×f4×f5×f6-1 (3)
式中：k为烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数；f1为煤的含硫量对烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量影响因子；f2为煤低位发热量对烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量的影响因子；f3为修正后锅炉效率与试验锅炉效率差异对的烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量的影响因子；f4为汽轮机排汽压力对的烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量的影响因子；f5为汽轮机性能老化对的烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量的影响因子；f6为其他影响海水脱硫氧化风机电耗的修正因子。
公式(3)中的煤的含硫量对烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量影响因子f1采用公式(1)进行计算：
Figure BDA0003721166100000061
式中：St为试验煤的含硫量(收到基)，％；Sd为设计煤的含硫量(收到基)，％。
如附图2所示，烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数k与氧化风机电耗POAB_d之间的关系曲线可用函数表达为公式(5)：
Figure BDA0003721166100000062
式中：POAB_d为试验烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值，kW；Pav为实测平均单台氧化风机电耗值，kW；nl为烟气脱硫装置(FGD)在l台氧化风机运行条件下能够处理的设计最大烟气质量流量相对变化系数；m为氧化风机配置总数，个；l为烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机运行数量，个。
公式(5)中的氧化风机配置总数m从烟气脱硫装置(FGD)设计资料进行査取；公式(5)中实测平均单台氧化风机电耗值Pav采用公式(6)进行计算：
Figure BDA0003721166100000063
式中：POAB_i为试验中第i个氧化风机的实测电耗值，kW；Nt为实际运行的氧化风机数量，个。
公式(5)中的烟气脱硫装置(FGD)在l台氧化风机运行条件下能够处理的设计最大烟气质量流量相对变化系数nl采用公式(7)进行计算；
Figure BDA0003721166100000064
式中：GMd为试验工况下锅炉烟气的设计SOx质量流量，kg/h；GMmax_l为l台氧化风机运行条件下烟气脱硫装置(FGD)能够处理的最大SOx质量流量设计值，kg/h。
公式(3)中的煤低位发热量对烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量的影响因子f2采用公式(8)进行计算：
Figure BDA0003721166100000065
式中：LHVt为试验煤低位发热量，kJ/kg；LHVd为设计煤低位发热量，kJ/kg。
公式(3)中的修正后锅炉效率与试验锅炉效率差异对的烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量的影响因子f3采用公式(9)进行计算：
Figure BDA0003721166100000071
式中：ηb_t为实测锅炉效率，％；ηb_corr为修正后锅炉效率，％。
公式(9)中的实测锅炉效率与修正后锅炉效率均参照ASME PTC4-Fired SteamGenerators，进行测量、计算。
公式(3)中的汽轮机排汽压力对烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量影响因子f4采用公式(10)进行计算：
Figure BDA0003721166100000072
式中：Pb_t为实测汽轮机排汽压力，kPa；Pb_d为设计汽轮机排汽压力，kPa；α为汽轮机排汽压力对汽轮机热耗率的影响系数，％/kPa。
公式(3)中的汽轮机性能老化对烟气脱硫装置(FGD)入口烟气质量流量影响因子f5采用公式(11)进行计算：
Figure BDA0003721166100000073
式中：M为汽轮机首次进汽至试验前的运行月数，月；B为汽轮机设计输出功率，MW；C为额定主蒸汽压力，MPa。
公式(3)中涉及的修正项目f1为必须修正项，f2、f3、f4、f5可根据试验目的不同予以适当选择：(a)如果电站建设为(EPC)总包项目，试验目的是为获得可与设计保证值对比的机组整体性能指标(净热耗率、净输出功率、供电煤耗、厂用电功率、厂用电耗指标)而进行的机组投产后性能验收试验，f1、f2、f3、f4、f5均需修正；(b)如果是为获得机组当前实际运行煤质的真实性能指标(净热耗率、净输出功率、供电煤耗、厂用电功率、厂用电耗)而进行的机组性能试验，f1、f4予以修正，f2＝1、f3＝1、f5＝1；(c)如果是为获得氧化风机设备本体在当前设计运行工况下在设计煤条件下的电耗性能指标而进行的性能试验，f1、f2、f3、f4予以修正，f5＝1。
公式(3)中涉及的其他影响海水脱硫氧化风机电耗的修正因子f6计算方法根据机组实际运行特殊情况参与试验各方协商确定。在所述的(a)、(b)、(c)三种试验目的中是否f6需要进行修正根据机组实际运行特殊情况参与试验各方协商确定。
实例结果说明：
试验期间，机组发电机输出功率为686.380MW，机组总辅机电耗值为56950.7kW，A氧化风机电耗为674.7kW，B氧化风机电耗为641.0kW，2台氧化风机总电耗为1315.7kW，2台氧化风机平均电耗为657.8kW。
本实例中，计算结果表明，通过将试验煤低位发热量、大气温度、实测锅炉效率、汽轮机排汽压力、汽轮机老化月数修正至设计值，得到氧化风机电耗修正量为206.9kW，修正后氧化风机电耗为1841.1kW，氧化风机电耗修正后的总厂用电功率为57157.6kW。
表1氧化风机电耗修正计算示例
Figure BDA0003721166100000081
Figure BDA0003721166100000091
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，其特征在于，采用公式(1)对修正后的氧化风机电耗进行计算：
POAB_corr＝POAB_m+ΔPOAB(1)
式中：POAB_corr为修正后的氧化风机电耗，kW；POAB_m为实测氧化风机电耗，kW；ΔPOAB为氧化风机电耗修正量，kW；
上述氧化风机电耗修正量ΔPOAB根据公式(2)进行计算；
ΔPOAB＝POAB_d-POAB_m (2)
式中：POAB_d为试验烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值，kW；
公式(2)中的试验烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值POAB_d，从烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k与氧化风机电耗POAB_d之间的关系曲线中进行查取；
烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k采用公式(3)进行计算：
k＝f1×f2×f3×f4×f5×f6-1 (3)
式中：k为烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数；f1为煤的含硫量对烟气脱硫装置入口烟气质量流量影响因子；f2为煤低位发热量对烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子；f3为修正后锅炉效率与试验锅炉效率差异对的烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子；f4为汽轮机排汽压力对的烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子；f5为汽轮机性能老化对的烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子；f6为其他影响海水脱硫氧化风机电耗的修正因子；
公式(3)中的煤的含硫量对烟气脱硫装置入口烟气质量流量影响因子f1采用公式(1)进行计算：
Figure FDA0003721166090000011
式中：St为试验煤的含硫量，％；Sd为设计煤的含硫量，％；
烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k与氧化风机电耗POAB_d之间的关系曲线可用函数表达为公式(5)：
Figure FDA0003721166090000021
式中：POAB_d为试验烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机电耗值，kW；Pav为实测平均单台氧化风机电耗值，kW；nl为烟气脱硫装置在l台氧化风机运行条件下能够处理的设计最大烟气质量流量相对变化系数；m为氧化风机配置总数，个；l为烟气脱硫装置入口烟气质量流量相对变化系数k对应的设计氧化风机运行数量，个；
公式(5)中的氧化风机配置总数m从烟气脱硫装置设计资料进行查取；公式(5)中实测平均单台氧化风机电耗值Pav采用公式(6)进行计算：
Figure FDA0003721166090000022
式中：POAB_i为试验中第i个氧化风机的实测电耗值，kW；Nt为实际运行的氧化风机数量，个；
公式(5)中的烟气脱硫装置在l台氧化风机运行条件下能够处理的设计最大烟气质量流量相对变化系数nl采用公式(7)进行计算；
Figure FDA0003721166090000023
式中：GMd为试验工况下锅炉烟气的设计SOx质量流量，kg/h；GMmax_l为l台氧化风机运行条件下烟气脱硫装置能够处理的最大SOx质量流量设计值，kg/h。
2.如权利要求1所述的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，其特征在于，公式(3)中的煤低位发热量对烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子f2采用公式(8)进行计算：
Figure FDA0003721166090000024
式中：LHVt为试验煤低位发热量，kJ/kg；LHVd为设计煤低位发热量，kJ/kg。
3.如权利要求1所述的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，其特征在于，公式(3)中的修正后锅炉效率与试验锅炉效率差异对的烟气脱硫装置入口烟气质量流量的影响因子f3采用公式(9)进行计算：
Figure FDA0003721166090000031
式中：ηb_t为实测锅炉效率，％；ηb_corr为修正后锅炉效率，％。
4.如权利要求3所述的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，其特征在于，公式(9)中的实测锅炉效率与修正后锅炉效率均参照ASME PTC4-Fired SteamGenerators，进行测量、计算。
5.如权利要求1所述的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，其特征在于，公式(3)中的汽轮机排汽压力对烟气脱硫装置入口烟气质量流量影响因子f4采用公式(10)进行计算：
Figure FDA0003721166090000032
式中：Pb_t为实测汽轮机排汽压力，kPa；Pb_d为设计汽轮机排汽压力，kPa；α为汽轮机排汽压力对汽轮机热耗率的影响系数，％/kPa。
6.如权利要求1所述的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，其特征在于，公式(3)中的汽轮机性能老化对烟气脱硫装置入口烟气质量流量影响因子f5采用公式(11)进行计算：
Figure FDA0003721166090000033
式中：M为汽轮机首次进汽至试验前的运行月数，月；B为汽轮机设计输出功率，MW；C为额定主蒸汽压力，MPa。
7.如权利要求1所述的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，其特征在于，公式(3)中涉及的修正项目f1为必须修正项，f2、f3、f4、f5根据试验目的不同选择。
8.如权利要求7所述的一种火电机组厂用电耗计算中的氧化风机电耗修正计算方法，其特征在于，(a)如果电站建设为总包项目，试验目的是为获得可与设计保证值对比的机组整体性能指标而进行的机组投产后性能验收试验，f1、f2、f3、f4、f5均需修正；(b)如果是为获得机组当前实际运行煤质的真实性能指标而进行的机组性能试验，f1、f4予以修正，f2＝1、f3＝1、f5＝1；(c)如果是为获得氧化风机设备本体在当前设计运行工况下在设计煤条件下的电耗性能指标而进行的性能试验，f1、f2、f3、f4予以修正，f5＝1。
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