太康锅炉基本工作模型.docx

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太康锅炉基本工作模型

太康锅炉基本工作模型

锅炉是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度（热水）或一定压力蒸汽的热力设备。

它是由“锅”（即锅炉本体水压部分）、“炉”（即燃烧设备部分）、附件仪表及附属设备构成的一个完整体。

锅炉在“锅”与“炉”两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。

在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。

“锅”与“炉”一个吸热，一个放热，是密切联系的一个整体设备。

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或者有机热载体。

锅炉在运行中由于水的循环流动，不断地将受热面吸收的热量全部带走，不仅使水升温或汽化成蒸汽，而且使受热面得到良好的冷却，从而保证了锅炉受热面在高温条件下安全的工作。

锅炉参数是表示锅炉性能的主要指标，包括锅炉容量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度等.锅炉容量可用额定蒸发量或最大连续蒸发量来表示。

额定蒸发量是在规定的出口压力、温度和效率下，单位时间内连续生产的蒸汽量。

最大连续蒸发量是在规定的出口压力、温度下，单位时间内能最大连续生产的蒸汽量。

锅炉在运行中由于水的循环流动，不断地将受热面吸收的热量全部带走，不仅使水升温或汽化成蒸汽，而且使受热面得到良好的冷却，从而保证了锅炉受热面在高温条件下安全的工作。

在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一定温度后，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。

水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。

分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为一定温度的过热蒸汽（目前大多300MW、600MW机组蒸汽温度约为540℃左右），然后送往汽轮机。

注：

红色为需要采集的实时测点

蓝色为人工输入的点

黑色为中间变量

第一部分锅炉效率

1.1过量空气系数

排烟氧量

过量空气系数＝21/（21－排烟氧量）

1.2基本系数

低位发热量（通常没有此测点，需要人工输入）

K1，K2，K3，K4：

计算锅炉效率系数

K1=0.0576+0.02337*低位发热量/1000

K2=0.699+0.303*低位发热量/1000

K3=0.9081–0.0163*低位发热量/1000

K4=-0.0139+0.0089*低位发热量/1000

1.3排烟比热

排烟温度

排烟比热=0.9657+0.0005*排烟温度–0.000001*排烟温度*排烟温度

1.4排烟热损失

排烟比热

过量空气系数

排烟温度

冷空气温度（送风机入口空气温度）

低位发热量

K1，K2，K3，K4：

计算锅炉效率系数

干烟气热损失=排烟比热/低位发热量*（系数k1+系数k2*过量空气系数）*（排烟温度–冷空气温度）*100

水分热损失=1.88/低位发热量*（系数k3+0.01*（系数k4+系数k2*过来空气系数））*（排烟温度–冷空气温度）*100

排烟热损失=干烟气热损失+水分热损失

1.5化学不完全燃烧损失

排烟热损失（定值，根据每个厂情况确定）

Q3_b=0.5

1．6机械不完全燃烧损失

Qdw：

低位发热量

Ay：

灰分

Cfh：

飞灰含碳量

Clz：

炉渣含碳量

机械不完全燃烧损失=33730/低位发热量*灰分*（0.9*飞灰含碳量/（100–飞灰含碳量）+0.1*炉渣含碳量/（100–炉渣含碳量））

1.7散热损失

额定工况主蒸汽流量

Exp：

自然指数

主蒸汽流量

散热损失=5.82*额定主汽流量*Exp（0.62）/主蒸汽流量

1.8其他热损失

Q6_b：

其他热损失（定值，根据每个厂情况确定）

Q6_b=0.33

1．9锅炉效率

Eta_b：

锅炉效率

Q2_b：

排烟热损失

Q3_b：

化学未完全燃烧损失

Q4_b：

机械不完全燃烧损失

Q5_b：

散热损失

Q6_b：

其他热损失

Eta_b=100–Q2_b–Q3_b–Q4_b–Q5_b–Q6_b

第二部分锅炉耗差指标

2.1排烟耗差能损

Tpy_b：

排烟温度基准值

Tpy_el_K：

排烟温度耗差偏差因子

Tpy：

排烟温度

Tlk：

冷空气温度

Qdw：

低位发热量

K1，K2，K3，K4：

系数

Alpha_py：

过量空气系数

Tpy_el：

排烟温度耗差

Eta_b：

锅炉效率

b_cp_g：

供电煤耗率

A．基准值Tpy_b拟和成主蒸汽流量的函数

B．耗差

Tpy_el=Tpy_el_K*（Tpy–Tpy_b）/Eta_b*b_cp_g

2.2排烟氧量能损

O2_b：

排烟氧量基准值

O2_el_K：

排烟氧量耗差偏差因子

Tpy：

排烟温度

Tlk：

冷空气温度

Qdw：

低位发热量

Alpha_py：

过量空气系数

Cpg：

排烟比热

O2：

排烟氧量

O2_el：

排烟氧量耗差

Eta_b：

锅炉效率

b_cp_g：

供电煤耗率

A．基准值O2_b拟和成主蒸汽流量的函数

B．耗差

O2_el=O2_el_K*（O2–O2_b）/Eta_b*b_cp_g

2.3飞灰含碳能损

Cfh_b：

飞灰含碳基准值

Cfh_el_K：

飞灰耗差偏差因子

Qdw：

低位发热量

Ay：

灰分

Cfh：

飞灰含碳量

Cfh_el：

飞灰含碳量能损

Eta_b：

锅炉效率

b_cp_g：

供电煤耗率

A．Cfh_b定值

B．耗差

Cfh_el=Cfh_el_K*（Cfh–Cfh_b）/Eta_b*b_cp_g

2.4燃料热值能损

Qdw_el_K：

低位发热量耗差偏差因子

Cpg：

排烟比热

Tpy：

排烟温度

Tlk：

冷空气温度

Qdw：

低位发热量

Qdw_el_b：

低位发热量基准值

Alpha_py：

过量空气系数

Q4_b：

机械未完全热损失

Qdw_el：

低位发热量耗差

Eta_b：

锅炉效率

b_cp_g：

供电煤耗率

A．基准值：

设计值

B．耗差

Qdw_el=Qdw_el_K*（Qdw–Qdw_el_b）/Eta_b*b_cp_g

2.5灰分能损

Ay_el_K：

灰分耗差偏差因子

Q4_b：

机械未完全燃烧损失

Ay：

灰分

Ay_el：

灰分耗差

Ay_el_b：

灰分基准值

Eta_b：

锅炉效率

b_cp_g：

供电煤耗率

A．基准值：

设计值

B．耗差

Ay_el=Ay_el_K*（Ay–Ay_el_b）/Eta_b*b_cp_g

2.6水分能损

Wy_el_K：

水分耗差偏差因子

Qdw：

低位发热量

Tpy：

排烟温度

Tlk：

冷空气温度

Wy_el_b：

灰分基准值

Eta_b：

锅炉效率

b_cp_g：

供电煤耗率

A．基准值：

设计值

B．耗差

Wy_el=Wy_el_K*（Wy–Wy_el_b）/Eta_b*b_cp_g

2.7冷空气温度能损

Tlk：

冷空气温度耗差

Tpy：

排烟温度耗差

Tlk_el=-Tpy_el

汽轮机侧指标计算模型

注：

红色为需要采集的实时测点

黑色为中间变量

第一部分汽轮机基本指标

1．1高压缸效率

P0_t：

机侧主蒸汽压力

T0_t：

机侧主蒸汽温度

h0_t：

机侧主蒸汽焓

Pgp：

高压缸排汽压力

Tgp：

高排汽温度

Hgp：

高排汽焓

Eta_H：

高压缸效率

高压缸理想焓降DeltaH_H_t=hht（P0_t,T0_t,Pgp）

高压缸实际焓降DeltaH_H=h0_t–hgp

Eta_H=DeltaH_H/DeltaH_H_t

1．2中压缸效率

Prh：

再热蒸汽压力（机侧）

Trh：

再热蒸汽温度（机侧）

hrh：

再热蒸汽焓

Pzp：

中压缸排汽压力

Tzp：

中压缸排汽温度

hzp：

中压缸排汽焓

Eta_M：

中压缸效率

中压缸理想焓降DeltaH_M_t=hht（Prh,Trh,Pzp）

中压缸实际焓降DeltaH_M=hrh–hzp

Eta_M=DeltaH_M/DeltaH_M_t

第二部分加热器基本指标

2．1加热器上端差（出水端差）

Ts_j：

第j级抽汽加热器内饱和温度

Tw_j：

第j级抽汽加热器出水温度

Ps_j：

第j级抽汽加热器抽汽压力

ts：

根据抽汽压力求饱和温度的函数

Theta_j：

出水端差

加热器内饱和水温度Ts_j=ts（Ps_j）

Theta_j=Ts_j–Tw_j

第三部分凝汽器基本指标

3．1凝汽器端差

Pc：

凝汽器真空

Ts_c：

凝汽器饱和温度

Theta_c：

凝汽器端差

Txh_out：

循环水出水温度

ts：

求饱和温度的函数

凝汽器压力对应的饱和蒸汽温度Ts_c=ts（Pc）

端差ThetaT_c=Ts_c–Txh_out

3．2循环水温升

DeltaT_c：

循环水温升

Txh_out：

循环水出水温度

Txh_in：

循环水入水温度

DeltaT_c=Txh_out–Txh_in

3．3热井水过冷度

DeltaT_gl：

过冷度

Ts_c：

凝汽器饱和温度

Trj：

热井水温

DeltaT_gl=Ts_c–Trj

第四部分机组指标

4．1机组热耗

Drh：

再热蒸汽流量

D0：

主蒸汽流量

D1：

＃1抽流量

D2：

＃2抽流量

Drh=D0–D1–D2

D0：

主蒸汽流量

h0：

主蒸汽焓（机侧）

hfw：

给水焓

Drh：

再热流量

hrh：

再热蒸汽焓（机侧）

hgp：

高压缸排汽焓（冷再热蒸汽焓）

Dgrjw：

过热减温水流量

Pgrjw：

过热减温水压力

Tgrjw：

过热减温水温度

Pzrjw：

再热减温水压力

Tzrjw：

再热减温水温度

hgrjw：

过热、再热减温水焓

hzrjw：

过热、再热减温水焓

Dzrjw：

再热减温水流量

Dpw:

排污流量

Hqb：

汽包水焓

汽轮机热耗Q0=Dfw*（h0–hfw）+Drh*（hrh–h2）+Dgrjw*（h0–hgrjw）+Dzrjw*（hrh–hzrjw）–Dpw（hqb–hfw）/1000GJ/h

发电热耗：

Qfd=Q0－Qcn

Eta_b：

锅炉效率

Eta_g：

管道效率

机组热耗Qcp=Q0/（Eta_b*Eta_g）

4．2汽轮机发电机组效率

Pel：

有功功率

Q0:

全厂热耗

汽轮发电机组效率Eta_t=3.6*Pel/Q0

4．3发电热效率

Eta_b：

锅炉效率

Eta_p：

管道效率

Eta_t：

汽轮机效率

Eta_m：

机械效率

Eta_g：

发电机效率

Eta_i=Eta_b*Eta_p*Eta_t

4．4发电煤耗率

Eta_i：

全厂热效率

b_cp_f=0.123/Eta_i

4．5发电厂用电率

Rho：

厂用电率

Pcy：

厂用电变压器功率

Pel：

有功功率

Rho=Pcy/Pel*（Qfd/Qcp）

4．6供电煤耗率

b_cp_f：

发电煤耗率

Rho：

厂用电率

b_cp_g：

供电煤耗率

b_cp_g=b_cp_f/（1–Rho）

4．7补水率

Alpha_bs：

补水率

Dbs：

补水流量

D0：

主蒸汽流量

Alpha_bs=Dbs/D0

第五部分耗差指标

5．1基准值的选取

1、设计值

2、热力试验优化值

3、依据原理计算的值

5．2耗差的计算

计算方法：

1、偏差方法：

耗差＝偏差系数×（当前值－基准值）×供电煤耗率

偏差系数一般根据热力特性书获得

应用偏差方法计算的耗差参数有：

主蒸汽温度，主蒸汽压力，再热压损，真空，再热温度等等

2、等效焓降方法：

耗差＝偏差因子×（当前值－基准值）×供电煤耗率

偏差因子根据不同的系统根据等效焓降方法计算得到

应用等效焓降计算的耗差参数有：

加热器出水端差，疏水端差，过热减温水，再热减温水等等

5．3主蒸汽压力耗差

P0_t_el_B：

主蒸汽压力基准值

P0_t_el_B_PH：

主蒸汽压力高负荷值

P0_t_el_B_PL：

主蒸汽压力低负荷值

P0_t_el_B_PelH：

主蒸汽压力高负荷

P0_t_el_B_PelL：

主蒸汽压力低负荷

Pel：

有功功率

A．基准值（拟和功率或主蒸汽流量的函数）

P0_t_el_B=（P0_t_el_B_PH-P0_t_el_B_PL）/（P0_t_el_B_PelH-P0_t_el_B_PelL）*（Pel-P0_t_el_B_PelL）+P0_t_el_B_PL

B．偏差系数

P0_t_el_K：

热力学方法计算

5．2主蒸汽温度耗差

A．基准值

T0_t_el_B：

主蒸汽温度基准值

T0_t_el_B=535

B．偏差系数

T0_t_el_K：

热力学方法计算

5．3再热蒸汽温度耗差

A．基准值

Trh_t_el_B=535

5．4给水温度

Tfw_el：

给水温度耗差

Tfw_el_K_2，Tfw_el_K_1，Tfw_el_K_0：

给水温度耗差系数

b_cp_g：

供电煤耗率

Tfw_el=（Tfw_el_K_2*Tfw*Tfw+Tfw_el_K_1*Tfw+Tfw_el_K_0）*b_cp_g

Tfw_el_B：

主蒸汽压力基准值

Pel：

有功功率

A．基准值

Tfw_el_B=Tfw_el_B_K2*D0*D0+Tfw_el_B_K1*D0+Tfw_el_B_K0

B．偏差系数

Tfw_el_K：

热力学方法计算

5．5真空

A．基准值

Pc_el_B：

定值

B．偏差系数

Pc_el_K：

热力学方法计算

5．6过热减温水

A．基准值

Dgrjw_el_B=Dgrjw_el_B_K2*D0*D0+Dgrjw_el_B_K1*D0+Dgrjw_el_B_K0

B．偏差系数

Dgrjw_el_K：

等效热降方法计算

5．7过热减温水

A．基准值

Dzrjw_el_B=0

B．偏差系数

Dzrjw_el_K：

等效热降方法计算

5．8上端差

A．基准值

Theta_i_el_B=设计值

B．偏差系数

Dzrjw_el_K：

等效热降方法计算

工业锅炉用燃料分为三类：

固体燃料—烟煤，无烟煤，褐煤，泥煤，油页岩，木屑，甘蔗渣，稻糠等；

液体燃料—重油，渣油，柴油，等；

气体燃料—天然气，人工燃气，液化石油气等。

锅炉整体的结构包括锅炉本体（drum）、辅助设备和安全装置两大部分。

锅炉中的炉膛、锅筒、燃烧器、水冷壁过热器、省煤器、空气预热器、构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分，称为锅炉本体。

锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒。

燃稻壳蒸汽锅炉的内部结构图

炉膛又称燃烧室，是供燃料燃烧的空间。

将固体燃料放在炉排上，进行火床燃烧的炉膛称为层燃炉，又称火床炉；将液体、气体或磨成粉状的固体燃料，喷入火室燃烧的炉膛称为室燃炉，又称火室炉；空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧。

并适于燃烧劣质燃料的炉膛称为沸腾炉，又称流化床炉；利用空气流使煤粒高速旋转，并强烈火烧的圆筒形炉膛称为旋风炉

考核性能和改进设计，锅炉常要经过热平衡试验。

直接从有效利用能量来计算锅炉热效率的方法叫正平衡，从各种热损失来反算效率的方法叫反平衡。

考虑锅炉房的实际效益时，不仅要看锅炉热效率，还要计及锅炉辅机所消耗的能量。

LSS立式燃油（燃气）蒸汽锅炉

单位质量或单位容积的燃料完全燃烧时，按化学反应计算出的空气需求量称为理论空气量。

为了使燃料在炉膛内有更多的机会与氧气接触而燃烧，实际送入炉内的空气量总要大于理论空气量。

虽然多送入空气可以减少不完全燃烧热损失，但排烟热损失会增大，还会加剧硫氧化物腐蚀和氮氧化物生成。

因此应设法改进燃烧技术，争取以尽量小的过量空气系数使炉膛内燃烧完全。