CN111666654B - 空气预热器并联两段组合式省煤器对锅炉影响的评估方法 - Google Patents

空气预热器并联两段组合式省煤器对锅炉影响的评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空气预热器并联两段组合式省煤器对锅炉影响的评估方法，包括两段组合式省煤器投退对锅炉热损失影响的评估方法、两段组合式省煤器本体换热效率测试方法、两段组合式省煤器投退对空气预热器漏风率变化的评估方法以及两段省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失的评估方法；本发明基于锅炉燃料及风烟***等参数，同时选择合适的锅炉***热平衡边界及建立数学算法，对锅炉热损失及空气预热器漏风率变化进行理论计算，评估两段组合式省煤器投退对锅炉性能的影响，同时提出了两段组合式省煤器本体性能及该省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉热损失影响的计算方法，有利于改造类型的燃煤机组锅炉运行优化控制。

Description

空气预热器并联两段组合式省煤器对锅炉影响的评估方法
技术领域
本发明涉及一种空气预热器并联两段组合式省煤器对锅炉***性能影响的评估方法。
背景技术
排烟温度是电站锅炉运行中重点关注的重要技术经济小指标之一，排烟温度变化可对锅炉运行经济性产生较大影响，排烟温度增加，会导致排烟热损失增大且锅炉热效率降低。锅炉日常运行中，导致排烟温度增加的原因种类较多，一类原因为测量偏差导致排烟温度高增加，通常包括排烟温度测量元件积灰、故障以及测点位置的代表性差；另外，锅炉运行及设备原因是导致排烟温度实际升高的主要原因，如炉膛火焰中心上移、空预器换热效果差及锅炉设计缺陷等。
对于锅炉燃烧条件受限及设备原因导致排烟温度偏高问题，锅炉燃烧调整等措施已无法解决此类问题，需对锅炉设备改造，用于回收可利用的锅炉排烟热损失。目前，某燃煤电厂实施了空气预热器并联两段组合式省煤器改造，主要方案为在空预器进口和出口之间连接一路空预器烟气旁路烟道，一定量的进口烟气分离至此旁路烟道中，在旁路烟道中增加两级换热装置分别与***的高压给水***、凝结水***连通，旁路烟道中烟气依次加热从水***中抽出的给水、凝结水，冷却后的烟气重新送回至原烟道汇集，进入电除尘器进口汇集烟道上，达到锅炉余热回收利用的目的，提高机组运行经济性。
针对此类改造后的燃煤机组，目前没有一种评估方法对于两段组合式省煤器投退对锅炉热损失、空气预热器运行的影响评估，缺乏科学的计算依据，也不利于评估省煤器本体性能及省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉热损失的影响。
发明内容
本发明针对空气预热器并联两段组合式省煤器的锅炉***缺乏合适的性能评估方法问题，基于锅炉燃料及风烟***等参数，同时选择合适的锅炉***热平衡边界及建立数学算法，对锅炉热损失及空气预热器漏风率变化进行理论计算，评估两段组合式省煤器投退对锅炉性能的影响，同时提出了两段组合式省煤器本体性能及该省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉热损失影响的计算方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种空气预热器并联两段组合式省煤器对锅炉影响的评估方法，其特征是，包括两段组合式省煤器投退对锅炉热损失影响的评估方法、两段组合式省煤器本体换热效率测试方法、两段组合式省煤器投退对空气预热器漏风率变化的评估方法以及两段省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失的评估方法；
所述两段组合式省煤器投退对锅炉热损失影响的评估方法，包括评估方法1和评估方法2；
评估方法1中，将省煤器作为锅炉***受热面，纳入锅炉热平衡***边界内，对锅炉热损失影响包括排烟热损失及外来热量热损失变化，计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000021
Figure BDA0002480886600000022
其中，基于评估方法1，Δq1,p为省煤器投运前后锅炉排烟热损失变化；Δq1,ex为省煤器投运前后锅炉外来热量热损失变化；Vk,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料干烟气体积；ck,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口干烟气的定压比热容；tk,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度；te为基准温度；Vh,k,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料烟气中水蒸气体积；ch,k,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口水蒸气的定压比热容；Qnet,ar为省煤器投运前锅炉入炉燃料发热量；V`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料干烟气体积；c`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口干烟气的定压比热容；t`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度；t`e为基准温度；V`h,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料烟气中水蒸气体积；c`h,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口水蒸气的定压比热容；qs,1为省煤器投运后一段工质流量；cs,1为一段工质定压比热容；Δts,1为一段工质温升；qs,2为省煤器投运后二段工质流量；cs,2为省煤器二段工质定压比热容；Δts,2为二段工质温升；Q`net,ar为省煤器投运后锅炉入炉燃料发热量；M为省煤器投运后锅炉总燃料量；
评估方法2中，将省煤器不作为锅炉***受热面，不纳入锅炉热平衡***边界内，锅炉热损失影响主要为排烟热损失变化，计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000023
其中，基于评估方法2，Δq2,p为投运省煤器前后锅炉排烟热损失变化；qs,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联前出口烟气流量；cs,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联前出口烟气定压比热容；ts,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联前出口烟气温度；qs,i为省煤器投运后省煤器进口烟气流量；ts,i为省煤器投运后省煤器进口烟气温度；cs,i为省煤器投运后进口烟气定压比热容，ts,o为省煤器投运后省煤器出口烟气温度；
所述两段组合式省煤器本体换热效率测试方法，换热效率计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000034
其中，ηs为省煤器本体换热效率；
所述两段组合式省煤器投退对空气预热器漏风率变化的评估方法，计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000031
其中，Δηk为省煤器投退前后空气预热器漏风率变化；
Figure BDA0002480886600000035
为省煤器投运前空气预热器出口烟气中氧气体积分数；
Figure BDA0002480886600000036
为省煤器投运前空气预热器进口烟气中氧气体积分数；
Figure BDA0002480886600000037
为省煤器投运后空气预热器出口烟气中氧气体积分数；
Figure BDA0002480886600000038
为省煤器投运后空气预热器进口烟气中氧气体积分数；
所述两段省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失的评估方法，包括评估方法A和评估方法B；
评估方法A中，将省煤器作为锅炉***受热面，纳入锅炉热平衡***边界内，对锅炉热损失影响包括排烟热损失变化，计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000032
其中，基于评估方法A，ΔqA,p为两段省煤器投运后除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失变化；Δt`k,o为省煤器投运后且除尘***入口烟温变化后空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度变化值；
评估方法B中，将省煤器不作为锅炉***受热面，不纳入锅炉热平衡***边界内，锅炉热损失影响主要为排烟热损失变化，计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000033
其中，基于评估方法B，ΔqB,p为两段省煤器投运后除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失变化；ts,k,o为省煤器投运后且除尘***入口烟温变化后空气预热器与省煤器并联前出口烟气温度变化值。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明针对实施了空气预热器并联两段组合式省煤器改造的燃煤机组，选择合适的锅炉***热平衡边界及建立数学算法，定量计算了锅炉热损失及空气预热器漏风率变化，可用于准确计算该改造类型的燃煤机组的锅炉热效率；同时提出了两段组合式省煤器本体性能及该省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉热损失影响的计算方法，有利于该改造类型的燃煤机组锅炉运行优化控制。
附图说明
图1是本发明实施例中空气预热器并联两段组合式省煤器的锅炉***示意图；
图2是本发明实施例中评估方法1及评估方法A的热平衡边界图；
图3是本发明实施例中评估方法2及评估方法B的热平衡边界图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
某公司1号机组为600MW机组锅炉系东方锅炉(集团)有限公司生产的DG1900/25.4-Ⅱ1型超临界参数变压直流本生锅炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，平衡通风、露天布置、前后墙对冲燃烧。每台炉共配有24个日立-巴布科克公司(BHK)生产的HT-NR3型旋流煤粉燃烧器，与之配套的是6台上海重型机器厂有限公司生产的BBD4060双进双出磨煤机。设计燃用山西潞安矿业集团有限公司贫煤。#1机组于2016年进行了空气预热器并联两段组合式省煤器改造。
表1两段组合式省煤器一段设计参数
Figure BDA0002480886600000041
Figure BDA0002480886600000051
表2两段组合式省煤器二段设计参数
参数 单位 数值
烟气量 kg/s 153
烟气进口温度 ℃ 220
烟气进口温度 ℃ 100
烟气侧阻力(二段本体) Pa 200
烟道 Pa 100
进口水温 ℃ 78
出口水温 ℃ 140
给水流量 t/h 260
两段组合式省煤器投退对锅炉热损失影响的评估方法，采用评估方法1；将省煤器作为锅炉***受热面，纳入锅炉热平衡***边界内，对锅炉热损失影响包括排烟热损失及外来热量热损失变化，计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000052
Figure BDA0002480886600000053
其中，基于评估方法1，Δq1,p为省煤器投运前后锅炉排烟热损失变化；Δq1,ex为省煤器投运前后锅炉外来热量热损失变化；Vk,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料干烟气体积；ck,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口干烟气的定压比热容；tk,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度；te为基准温度；Vh,k,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料烟气中水蒸气体积；ch,k,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口水蒸气的定压比热容；Qnet,ar为省煤器投运前锅炉入炉燃料发热量；V`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料干烟气体积；c`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口干烟气的定压比热容；t`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度；t`e为基准温度；V`h,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料烟气中水蒸气体积；c`h,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口水蒸气的定压比热容；qs,1为省煤器投运后一段工质流量；cs,1为一段工质定压比热容；Δts,1为一段工质温升；qs,2为省煤器投运后二段工质流量；cs,2为省煤器二段工质定压比热容；Δts,2为二段工质温升；Q`net,ar为省煤器投运后锅炉入炉燃料发热量；M为省煤器投运后锅炉总燃料量；
两段组合式省煤器本体换热效率测试方法，换热效率计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000061
其中，ηs为省煤器本体换热效率；
两段组合式省煤器投退对空气预热器漏风率变化的评估方法，计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000062
其中，Δηk为省煤器投退前后空气预热器漏风率变化；
Figure BDA0002480886600000064
为省煤器投运前空气预热器出口烟气中氧气体积分数；
Figure BDA0002480886600000066
为省煤器投运前空气预热器进口烟气中氧气体积分数；
Figure BDA0002480886600000067
为省煤器投运后空气预热器出口烟气中氧气体积分数；
Figure BDA0002480886600000065
为省煤器投运后空气预热器进口烟气中氧气体积分数；
两段省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失的评估方法，采用评估方法A；将省煤器作为锅炉***受热面，纳入锅炉热平衡***边界内，对锅炉热损失影响包括排烟热损失变化，计算公式如下：
Figure BDA0002480886600000063
其中，基于评估方法A，ΔqA,p为两段省煤器投运后除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失变化；Δt`k,o为省煤器投运后且除尘***入口烟温变化后空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度变化值；
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种空气预热器并联两段组合式省煤器对锅炉影响的评估方法，其特征是，包括两段组合式省煤器投退对锅炉热损失影响的评估方法、两段组合式省煤器本体换热效率测试方法、两段组合式省煤器投退对空气预热器漏风率变化的评估方法以及两段省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失的评估方法；
所述两段组合式省煤器投退对锅炉热损失影响的评估方法，包括评估方法1和评估方法2；
评估方法1中，将省煤器作为锅炉***受热面，纳入锅炉热平衡***边界内，对锅炉热损失影响包括排烟热损失及外来热量热损失变化，计算公式如下：
Figure FDA0002480886590000011
Figure FDA0002480886590000012
其中，基于评估方法1，△q1,p为省煤器投运前后锅炉排烟热损失变化；△q1,ex为省煤器投运前后锅炉外来热量热损失变化；Vk,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料干烟气体积；ck,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口干烟气的定压比热容；tk,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度；te为基准温度；Vh,k,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料烟气中水蒸气体积；ch,k,o为省煤器投运前空气预热器与省煤器并联后出口水蒸气的定压比热容；Qnet,ar为省煤器投运前锅炉入炉燃料发热量；V`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料干烟气体积；c`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口干烟气的定压比热容；t`k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度；t`e为基准温度；V`h,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口单位燃料烟气中水蒸气体积；c`h,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联后出口水蒸气的定压比热容；qs,1为省煤器投运后一段工质流量；cs,1为一段工质定压比热容；△ts,1为一段工质温升；qs,2为省煤器投运后二段工质流量；cs,2为省煤器二段工质定压比热容；△ts,2为二段工质温升；Q`net,ar为省煤器投运后锅炉入炉燃料发热量；M为省煤器投运后锅炉总燃料量；
评估方法2中，将省煤器不作为锅炉***受热面，不纳入锅炉热平衡***边界内，锅炉热损失影响主要为排烟热损失变化，计算公式如下：
Figure FDA0002480886590000021
其中，基于评估方法2，△q2,p为投运省煤器前后锅炉排烟热损失变化；qs,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联前出口烟气流量；cs,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联前出口烟气定压比热容；ts,k,o为省煤器投运后空气预热器与省煤器并联前出口烟气温度；qs,i为省煤器投运后省煤器进口烟气流量；ts,i为省煤器投运后省煤器进口烟气温度；cs,i为省煤器投运后进口烟气定压比热容，ts,o为省煤器投运后省煤器出口烟气温度；
所述两段组合式省煤器本体换热效率测试方法，换热效率计算公式如下：
Figure FDA0002480886590000022
其中，ηs为省煤器本体换热效率；
所述两段组合式省煤器投退对空气预热器漏风率变化的评估方法，计算公式如下：
Figure FDA0002480886590000023
其中，△ηk为省煤器投退前后空气预热器漏风率变化；
Figure FDA0002480886590000024
为省煤器投运前空气预热器出口烟气中氧气体积分数；
Figure FDA0002480886590000025
为省煤器投运前空气预热器进口烟气中氧气体积分数；
Figure FDA0002480886590000026
为省煤器投运后空气预热器出口烟气中氧气体积分数；
Figure FDA0002480886590000027
为省煤器投运后空气预热器进口烟气中氧气体积分数；
所述两段省煤器投运状态下除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失的评估方法，包括评估方法A和评估方法B；
评估方法A中，将省煤器作为锅炉***受热面，纳入锅炉热平衡***边界内，对锅炉热损失影响包括排烟热损失变化，计算公式如下：
Figure FDA0002480886590000028
其中，基于评估方法A，△qA,p为两段省煤器投运后除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失变化；△t`k,o为省煤器投运后且除尘***入口烟温变化后空气预热器与省煤器并联后出口烟气温度变化值；
评估方法B中，将省煤器不作为锅炉***受热面，不纳入锅炉热平衡***边界内，锅炉热损失影响主要为排烟热损失变化，计算公式如下：
Figure FDA0002480886590000031
其中，基于评估方法B，△qB,p为两段省煤器投运后除尘***入口烟温变化对锅炉排烟热损失变化；ts,k,o为省煤器投运后且除尘***入口烟温变化后空气预热器与省煤器并联前出口烟气温度变化值。
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