150MW空冷机组性能计算作业指导书.docx
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150MW空冷机组性能计算作业指导书
150MW空冷机组性能计算
作业指导书
南京科远软件技术有限公司
2008年12月
目录
1.目的1
2.范围1
3.相关标准及参考文件1
4.机组性能计算基本原理及公式1
4.1.热平衡式2
4.2.物质平衡式4
4.3.汽轮机功率方程式5
5.测点值的预处理5
5.1.压力测点的预处理5
5.2.门杆漏汽、轴封漏汽流量的处理6
5.3.其他测点的预处理7
5.3.1.高压缸进口主蒸汽压力（MPa）7
5.3.2.高压缸进口主蒸汽温度（℃）7
5.3.3.锅炉出口主蒸汽压力（MPa）8
5.3.4.锅炉出口主蒸汽温度（℃）8
5.3.5.高压缸排汽压力（MPa）8
5.3.6.高压缸排汽温度（℃）9
5.3.7.锅炉再热器进口蒸汽压力（MPa）9
5.3.8.锅炉再热器进口蒸汽温度（℃）9
5.3.9.锅炉再热器出口蒸汽压力（MPa）10
5.3.10.锅炉再热器出口蒸汽温度（℃）10
5.3.11.中压缸进口再热蒸汽压力（MPa）10
5.3.12.中压缸进口再热蒸汽温度（℃）11
5.3.13.锅炉烟气含氧量（%）11
5.3.14.锅炉排烟温度（℃）11
5.3.15.送风机入口风温（℃）12
5.3.16.主蒸汽流量（t/h）12
5.3.17.排污流量（t/h）12
5.3.18.过热蒸汽减温水流量（t/h）13
5.3.19.再热蒸汽减温水流量（t/h）13
6.需要的键入量14
7.水、蒸汽焓值的计算15
7.1.水焓值计算15
7.1.1.给水、主凝结水焓（kJ/kg）15
7.1.2.疏水焓（kJ/kg）15
7.1.3.除氧器出口给水焓（kJ/kg）16
7.1.4.凝结水焓（kJ/kg）16
7.1.5.锅炉排污水焓（kJ/kg）17
7.1.6.减温水焓（kJ/kg）17
7.2.蒸汽焓计算17
7.2.1.主蒸汽焓（kJ/kg）18
7.2.2.高压缸排汽焓（kJ/kg）18
7.2.3.再热器进口蒸汽焓（kJ/kg）18
7.2.4.再热器出口蒸汽焓（kJ/kg）19
7.2.5.再热蒸汽（中压缸进口蒸汽）焓（kJ/kg）19
7.2.6.各级回热抽汽焓（kJ/kg）19
7.2.7.低压缸排汽焓（kJ/kg）20
7.2.8.高压缸理想排汽焓（kJ/kg）20
7.2.9.中压缸理想排汽焓（kJ/kg）20
8.煤粉炉单元机组性能计算21
8.1.锅炉经济指标计算21
8.1.1.锅炉蒸发量Db（t/h）21
8.1.2.空预器漏风系数da21
8.1.3.再热器压损Pzrys（%）22
8.1.4.化学不完全燃烧损失q3（%）22
8.1.5.机械不完全燃烧损失q4（％）22
8.1.6.锅炉散热损失q5（％）23
8.1.7.灰渣物理热损失q6（％）23
8.1.8.排烟过量空气系数apy24
8.1.9.排烟热损失q2（％）24
8.1.10.锅炉反平衡热效率Egl（％）25
8.1.11.锅炉排污率Epw（％）25
8.1.12.锅炉热负荷Qb（GJ/h）25
8.1.13.锅炉吸热量Qb0（GJ/h）26
8.2.汽机经济指标计算26
8.2.1.给水量Dgs（t/h）26
8.2.2.#1高加抽汽量D1（t/h）27
8.2.3.#2高加抽汽量D2（t/h）27
8.2.4.锅炉冷再热蒸汽量Dlzr（t/h）28
8.2.5.汽机汽耗率d（kg/kW.h）28
8.2.6.汽机热耗量Q0（GJ/h）28
8.2.7.汽机抽汽供热量Qcg（GJ/h）29
8.2.8.汽机发电热耗量Qfd（GJ/h）30
8.2.9.汽机热耗率HR（kJ/kW.h）30
8.2.10.高压缸内效率Erih（％）31
8.2.11.中压缸内效率Erim（％）31
8.2.12.汽轮发电机组绝对电效率Ee（％）31
8.2.13.汽机绝对内效率Ei（％）32
8.2.14.初始温差（℃）32
8.2.15.加热器上端差（℃）32
8.2.16.加热器下端差（℃）33
8.3.机组技术经济指标计算33
8.3.1.功率因数coe（无量纲）33
8.3.2.机组发电效率Efd（％）34
8.3.3.机组综合厂用电功率Ncy（MW）34
8.3.4.机组负荷率Efhl（%）34
8.3.5.机组综合厂用电率Ecy（％）35
8.3.6.机组供电效率Egd（％）35
8.3.7.机组发电标准煤耗率b1（g/kW.h）35
8.3.8.机组供电标准煤耗率b2（g/kW.h）36
8.3.9.机组综合成本煤耗率bzh（g/kW.h）36
8.3.10.机组综合发电成本Czh（￥/kW.h）37
8.3.11.机组发电标准煤耗量Bfdbm（t/h）37
8.3.12.机组发电原煤耗量Bfdym（t/h）37
8.3.13.机组供电燃料成本Cgdrl（￥/MW.h）38
8.3.14.机组供电毛利润Pgdmlr（万￥/h）38
8.3.15.机组供热热效率Egr（％）39
8.3.16.机组供热标准煤耗量Bgrbm（t/h）39
8.3.17.机组供热原煤耗量Bgrym（t/h）39
8.3.18.机组发电供热总标准煤耗量Bbm（t/h）40
8.3.19.机组发电供热总原煤耗量Bym（t/h）40
8.3.20.机组燃料利用系数（或称机组总热效率）Etp（％）40
8.3.21.机组供热比（%）41
8.3.22.机组热电比（GJ/（MW.h）41
8.3.23.机组供电供热燃料总成本Crl（万￥/h）41
8.3.24.机组供热燃料成本Cgrrl（万￥/h）42
8.3.25.机组对外供热收益Pgrsy（万￥/h）42
8.3.26.机组对外供热毛利润Pgrmlr（万￥/h）42
8.3.27.供热机组毛利润PGmlr（万￥/h）43
9.全厂性能计算43
9.1.全厂发电功率（MW）43
9.2.全厂负荷率（％）43
9.3.全厂综合厂用电功率（MW）44
9.4.全厂综合厂用电率（％）44
9.5.全厂发电煤耗率（g/kW.h）44
9.6.全厂供电煤耗率（g/kW.h）45
9.7.全厂标煤耗量（t/h）45
9.8.全厂原煤耗量（t/h）45
10.性能计算在SyncBASE3.0中的配置46
11.Visio组态画面上性能计算结果的显示46
12.附录46
12.1.符号对照表46
12.2.具体项目中测点命名方法53
12.3.输入测点对照表54
1.目的
本指导书贯彻以指导为主的原则，规定了火电厂150MW空冷机组性能计算与耗差分析功能模块实施过程中应采用的具体公式。
本指导书主要适用于煤粉炉空冷发电机组，对于流化床锅炉发电机组和母管制电厂可参考使用。
本指导书给出了150MW煤粉炉一次中间再热空冷机组的计算公式，对其他容量的机组，回热系统可能存在差别，但其余部分均可按本指导书进行计算。
本指导书还给出了全厂级的性能计算公式。
鉴于目前性能计算在一些方法上仍有变数，所以该作业指导书需要继续完善，希望相关人员尽可能反馈更多作业指导书的实际应用情况。
2.范围
适用于SIS项目上有性能计算功能需求的相关人员。
对于SIS项目相关人员，需具备下列知识：
1）了解一些热力学基本概念，如压力、焓等；
2）了解火电厂基本热力系统及生产流程；
3）了解并能使用Visio软件。
3.相关标准及参考文件
1）国标GB8117-87《电站汽轮机热力性能试验规程》
2）国标GB10184-88《电站锅炉性能试验规程》
3）DL/T904-2004《火力发电厂技术经济指标计算方法》
4）《ASMEPTC4.1》
5）南京科远《SyncBASE使用说明书》
4.机组性能计算基本原理及公式
机组性能计算的基本原理是热力系统的能量平衡和物质平衡，具体计算时就是三个基本公式：
热平衡式、物质平衡式、汽轮机功率方程式。
5.热平衡式
对于一个稳定的系统来说，其流入的热量等于其流出的热量，或者说就是：
吸热量（Qin）＝放热量（Qout）
以#1、#2高压加热器为例，通过热平衡式可求出其抽汽量D1、D2。
对于#1高加，进出口给水参数、抽汽参数、疏水参数均已知，只有抽汽量未知。
图1#1高加抽汽量计算图
根据热平衡式，可得：
由于加热器存在散热损失，通常以加热器换热效率Ejrq来加以考虑（一般情况下，Ejrq取99%，若不考虑散热损失，则Ejrq=100%），则：
于是：
上面各式的符号说明：
D1——#1高加抽汽量（t/h）
Dss1——#1高加疏水量（t/h）
Dgs——给水量（t/h）
h1——#1高加抽汽焓（kJ/kg）
hgs1——#1高加出口给水焓（kJ/kg）
hgs2——#1高加进口给水焓（即#2高加出口给水焓）（kJ/kg）
hss1——#1高加疏水焓（kJ/kg）
Ejrq——加热器换热效率（%）
计算出#1高加抽汽量后，对于#2高加，进出口给水参数、抽汽参数、流入流出疏水参数均已知，只有抽汽量未知，可进行计算。
图2#2高加抽汽量计算图
根据热平衡式，并考虑散热损失，可得：
于是：
上面各式的符号说明：
D2——#2高加抽汽量（t/h）
Dss2——#2高加疏水量（t/h）
Dss1——#1高加疏水量（t/h）
Dgs——给水量（t/h）
h2——#2高加抽汽焓（kJ/kg）
hgs2——#2高加出口给水焓（kJ/kg）
hgs2i——#2高加进口给水焓（kJ/kg）
hss1——#1高加疏水焓（kJ/kg）
hss2——#2高加疏水焓（kJ/kg）
Ejrq——加热器换热效率（%）
其他加热器如除氧器、各低加的抽汽量算法与高加相同，但对于性能计算来说，只算出#1、#2高加抽汽量就够了。
6.物质平衡式
对于一个稳定的系统，流入的质量应该等于流出的质量，即
以高压缸系统来说，流入的是主蒸汽，流出的有#1、#2抽汽、冷再热蒸汽及高压门杆、轴封漏汽。
图3高压缸流入流出质量平衡图
根据物质平衡式，可得：
根据热平衡计算出#1、#2高加抽汽量后，则冷再热蒸汽流量为：
上面两式符号说明：
Dlzr——冷再热蒸汽流量（t/h）
D0——主蒸汽流量（t/h）
D1——#1高加抽汽量（t/h）
D2——#2高加抽汽量（t/h）
Dmg1——高压缸门杆漏汽量（t/h）
Dzf1——高压缸前轴轴封漏汽量（t/h）
Dzf2——高压缸后轴轴封漏汽量（t/h）
7.汽轮机功率方程式
汽轮机功率方程式其实就是能量守恒在汽轮机上的应用。
高温高压蒸汽在汽缸内做功，其热能转化为汽轮机转子的机械能，而机械能又通过发电机转换为电能，在转换过程中能量会损失，但总能量保持不变。
图4汽轮机功率平衡图
汽轮机功率方程式为：
符号说明：
N——发电机功率（MW）
Wi——汽轮机内功率（MW）
Q0——汽轮机热耗（GJ/h）
Ei——汽轮机绝对内效率（%）
Em——汽轮机轴机械效率（%）
Eg——发电机效率（%）
8.测点值的预处理
9.压力测点的预处理
在电厂DCS中，压力测点值一般都是表压力值，而在性能计算时，一般都采用绝对压力值，因此存在从表压力到绝对压力的换算问题。
在调用SyncBASE中的焓或熵计算函数时，要首先进行从表压力到绝对压力的换算。
换算公式如下：
符号说明：
p——绝对压力（MPa）
pg——表压力（MPa），测点值
pa——当地大气压力（MPa），测点值，若无该测点可取0.1MPa
此外，还要注意单位的换算问题，在计算中常用单位为MPa。
若是其他单位，要换算为MPa，换算公式为：
1MPa＝1×103kPa＝1×106Pa
末级或末几级抽汽压力，凝汽器真空一般表示为负值，这表明其比大气压力低，其绝对压力换算公式同上，只不过Pg为负值而已。
举例如下：
已知给水压力、给水温度，求给水焓。
则计算公式为：
符号说明：
hgs——给水焓（kJ/kg）
pgs——给水压力（测点表压力）（MPa）
tgs——给水温度（℃）
pa——当地大气压力（MPa），可取常值0.1MPa
可先对所有压力测点进行预处理，也可在计算时，把压力转换放在计算公式中，就如上面举的计算给水焓的例子。
10.门杆漏汽、轴封漏汽流量的处理
一般情况下，门杆漏汽、轴封漏汽的流量是没有测点的，在近似计算中，可选为汽轮机主蒸汽流量D0的比值，如取总漏汽量为2%D0。
如果电厂能提供门杆漏汽、轴封漏汽等随汽轮机汽耗量D0的变化关系，比如给出一组数据：
（Dmgi，D0i）、（Dzfj，D0j），i、j＝1，2，3，…，则需要先拟合出漏汽量随D0的变化函数，在计算时根据函数关系求出门杆漏汽、轴封漏汽流量来。
在SyncBASE中，有相关的曲线拟合函数，可以很轻易的求出拟合值。
在要求不是很严格的场合，可以不考虑机组的老化，即认为漏汽量随主汽流量变化的函数关系不变，而实际上，随着机组的老化，漏汽量会逐渐增加。
11.其他测点的预处理
机组的许多测量位置存在左右、甲乙等两个甚至四个测点，这时需要对这几个测点求平均（比如压力、温度）或者求和（比如流量），计算结果作为一个计算测点，再带入公式进行其他计算。
对于不同的机组，需要进行这种预处理的测点数也不相同，常见的如下面所示，实际应用时可按需增减。
求平均时还要注意的一个问题是，如果在这几个测点中，某一个值与其他的值相差较大，在SyncBASE中配置性能计算时，可舍弃这个测点，求其余几个的平均值，这样可减少一些“坏点”对计算结果的影响。
12.高压缸进口主蒸汽压力（MPa）
公式：
符号说明：
p0——高压缸进口主蒸汽压力（MPa）
p01——甲侧高压缸进口主蒸汽压力（MPa）
p02——乙侧高压缸进口主蒸汽压力（MPa）
13.高压缸进口主蒸汽温度（℃）
公式：
符号说明：
t0——高压缸进口主蒸汽温度（℃）
t01——甲侧高压缸进口主蒸汽温度（℃）
t02——乙侧高压缸进口主蒸汽温度（℃）
14.锅炉出口主蒸汽压力（MPa）
公式：
符号说明：
pb——锅炉出口主蒸汽压力（MPa）
pb1——甲侧锅炉出口主蒸汽压力（MPa）
pb2——乙侧锅炉出口主蒸汽压力（MPa）
15.锅炉出口主蒸汽温度（℃）
公式：
符号说明：
tb——锅炉出口主蒸汽温度（℃）
tb1——甲侧锅炉出口主蒸汽温度（℃）
tb2——乙侧锅炉出口主蒸汽温度（℃）
16.高压缸排汽压力（MPa）
公式：
符号说明：
pzr0——高压缸排汽压力（MPa）
pzr01——乙侧高压缸排汽压力（MPa）
pzr02——甲侧高压缸排汽压力（MPa）
若无该测点，近似计算时可取再热器进口蒸汽压力或#2抽汽压力（经合理修正）。
17.高压缸排汽温度（℃）
公式：
符号说明：
tzr0——高压缸排汽温度（℃）
tzr01——甲侧高压缸排汽温度（℃）
tzr02——乙侧高压缸排汽温度（℃）
若无该测点，近似计算时可取再热器进口蒸汽温度或#2抽汽温度（经合理修正）。
18.锅炉再热器进口蒸汽压力（MPa）
公式：
符号说明：
pzr1——锅炉再热器进口蒸汽压力（MPa）
pzr11——锅炉再热器甲侧进口蒸汽压力（MPa）
pzr12——锅炉再热器乙侧进口蒸汽压力（MPa）
若无该测点，近似计算时可取高压缸排汽压力（经合理修正）。
19.锅炉再热器进口蒸汽温度（℃）
公式：
符号说明：
tzr1——锅炉再热器进口蒸汽温度（℃）
tzr11——锅炉再热器甲侧进口蒸汽温度（℃）
tzr11——锅炉再热器乙侧进口蒸汽温度（℃）
若无该测点，近似计算时可取高压缸排汽温度（经合理修正）。
20.锅炉再热器出口蒸汽压力（MPa）
公式：
符号说明：
pzr2——锅炉再热器出口蒸汽压力（MPa）
pzr21——锅炉再热器甲侧出口蒸汽压力（MPa）
pzr22——锅炉再热器乙侧出口蒸汽压力（MPa）
21.锅炉再热器出口蒸汽温度（℃）
公式：
符号说明：
tzr2——锅炉再热器出口蒸汽温度（℃）
tzr21——锅炉再热器甲侧出口蒸汽温度（℃）
tzr21——锅炉再热器乙侧出口蒸汽温度（℃）
22.中压缸进口再热蒸汽压力（MPa）
公式：
符号说明：
pzr3——中压缸再热蒸汽进口压力（MPa）
pzr31——甲侧中压缸再热蒸汽进口压力（MPa）
pzr32——乙侧中压缸再热蒸汽进口压力（MPa）
注意，该压力测点为中压联合汽门前压力。
若无该测点，近似计算时可取锅炉再热器出口蒸汽压力（经合理修正）。
23.中压缸进口再热蒸汽温度（℃）
公式：
符号说明：
tzr3——中压缸再热蒸汽进口温度（℃）
tzr31——甲侧中压缸再热蒸汽进口温度（℃）
tzr31——乙侧中压缸再热蒸汽进口温度（℃）
注意，该温度测点为中压联合汽门前温度。
若无该测点，近似计算时可取锅炉再热器出口蒸汽温度（经合理修正）。
24.锅炉烟气含氧量（%）
公式：
符号说明：
O2——锅炉烟气含氧量（%）
O21——甲侧锅炉烟气含氧量（%）
O22——乙侧锅炉烟气含氧量（%）
25.锅炉排烟温度（℃）
公式：
符号说明：
tpy——锅炉排烟温度（℃）
tpy1——甲侧锅炉排烟温度（℃）
tpy2——乙侧锅炉排烟温度（℃）
26.送风机入口风温（℃）
公式：
符号说明：
tlk——送风机入口风温（℃）
tlk1——甲送风机入口风温（℃）
tlk2——乙送风机入口风温（℃）
取送风机入口风温为环境温度，若有环境温度测点，可直接取之。
27.主蒸汽流量（t/h）
公式：
符号说明：
D0——主蒸汽流量（t/h）
D01——甲侧主蒸汽流量（t/h）
D02——乙侧主蒸汽流量（t/h）
28.排污流量（t/h）
公式：
符号说明：
Dpw——排污流量（t/h）
Dpw1——甲侧排污流量（t/h）
Dpw2——乙侧排污流量（t/h）
如果没有测点，排污率可以取常数（设计值）。
29.过热蒸汽减温水流量（t/h）
公式：
符号说明：
Djw1——过热蒸汽减温水流量（t/h）
Djw11——甲侧一级减温水流量（t/h）
Djw12——乙侧一级减温水流量（t/h）
Djw13——甲侧二级减温水流量（t/h）
Djw14——乙侧二级减温水流量（t/h）
30.再热蒸汽减温水流量（t/h）
公式：
符号说明：
Djw2——再热蒸汽减温水流量（t/h）
Djw21——甲侧再热减温水流量（t/h）
Djw22——乙侧再热减温水流量（t/h）
Djw23——甲侧再热事故减温水流量（t/h）
Djw24——乙侧再热事故减温水流量（t/h）
31.需要的键入量
为了实时性能计算的需要，对于不存在的测点，可选取一些代替测点，若代替测点也没有，则取常量或要求电厂运行人员按班实时录入。
根据已经实施的情况来看，最好用常量的方式，并提供可修改的页面。
常用的键入量如下表所示，项目实施时按需进行增减。
表1性能计算常量列表
序号
名称
单位
典型值
备注
1
飞灰含碳量Cfh
%
2.5
按班输入（如有飞灰测碳仪则自动输入）
2
炉渣含碳量Clz
%
3
按班输入或者取常量
3
收到基燃料灰分Ay
%
20
按班输入或者取常量
4
收到基低位发热量Qdy
kJ/kg
20000
按班输入或者取常量
5
标煤发热量Qbm
kJ/kg
29307.6
常量
6
机械传动效率Em
%
98.5
常量（根据不同机组选取）
7
发电机效率Eg
%
99
常量（根据不同机组选取）
8
管道效率Ep
%
99
常量
9
化学不完全燃烧损失q3
%
0
常量
10
飞灰占燃煤中总灰量份额afh
-
0.90
常量
11
炉渣占燃煤中总灰量份额alz
-
0.10
常量
12
锅炉额定蒸发量De
t/h
设计值
13
锅炉飞灰比热rfh
kJ/kg.K
0.72
常量
14
锅炉炉渣比热rlz
kJ/kg.K
0.84
常量
15
炉渣排出温度tlz
℃
800
常量
16
加热器热效率Ejrq
%
99
常量
17
当前标煤单价Pbmdj
￥/t
500
按班输入或常量
18
补充水单价pbsdj
￥/t
15
按班输入或常量
19
稳燃油单价Prydj
￥/t
3000
按班输入或常量
20
上网电价Pswdj
￥/kW.h
0.3800
按班输入或常量
21
飞灰占燃煤中总灰量份额afh
-
0.7
常量（循环流化床）
22
炉渣占燃煤中总灰量份额alz
-
0.3
常量（循环流化床）
32.水、蒸汽焓值的计算
以下焓值的计算公式中，PT2H、P2HL、T2HL等都是实时数据库SyncBASE中的函数名称。
在SyncBASE中添加测点时，可选择所需的函数。
33.水焓值计算
34.给水、主凝结水焓（kJ/kg）
给水和主凝结水（各级加热器出口，但不包括除氧器出口）的焓的计算公式为：
符号说明：
hgs——给水（或主凝结水）焓（kJ/kg）
pgs——给水（或主凝结水）压力（MPa）
tgs——给水（或主凝结水）温度（℃）
j——1、2、4……，各级加热器序号
一般情况下，各级低加出口只有温度测点，缺少压力测点，此时压力可取凝结水泵出口压力（或凝结水母管压力）。
各级高加的出口一般也只有温度测点，没有压力测点，计算时可取给水泵出口压力。
35.疏水焓（kJ/kg）
各级疏水，包括高低加，一般只有温度测点，可按各级加热器汽侧压力和疏水温度进行计算：
符号说明：
hss——疏水焓（kJ/kg）
p——加热器汽侧压力（MPa）
tss——疏水温度（℃）
j——1、2、4……，各级带有疏水出口的加热器序号
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