1、重庆大学硕士学位论文300MW火力发电机组热经济性在线分析姓名：周留坤申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：唐胜利20060501重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I摘 要 火电厂实时经济性分析对火电机组的经济运行、节能降耗具有重要意义。随着计算机技术的发展，应用计算机技术实现火电机组的综合监控和管理为机组的安全和经济运行提供了可靠的保证。在电厂一次采集数据的基础上，本论文研究了能反映机组运行经济性的二次在线计算模型。 本文的主要工作如下： 在分析了几种锅炉效率计算模型的基础上，选择我国电站锅炉性能试验规程作为蓝本，提出了一种新的锅炉效率在线计算模型。该模型只需要输入锅炉燃用煤的工业分析成分
2、和锅炉主要运行监控参数就可以在线计算锅炉效率。 采用热偏差分析方法，分析了锅炉主要运行可监控参数对机组经济性的影响。根据实测的锅炉运行参数对锅炉经济性进行在线诊断分析。 在传统循环函数的基础之上，根据实际热力系统运行的特点，建立了通用加热器数学模型，并对循环函数法进行了改进。该模型简化了实际热力系统的计算，使其更加适合实时计算的要求。并在此基础上建立了一套较为完整的热力系统实时经济指标数学模型，用来指导机组经济运行。 在变工况运行的条件下，介绍了热力系统运行参数基准值的确定方法。并应用等效焓降理论对循环函数的定量分析加以改进，进行了耗差分析。完善了循环函数法在机组局部定量计算分析的方法。 对机
3、组的主要凝结设备凝汽器进行分析，建立了数学模型。根据测量数据在线监测凝汽器真空、清洁系数、以及合理的循环水温升、合理传热端差和合理的凝汽器背压等。 使用Visual Basic 6.0和Access数据库实现了可视化全图形界面软件。 关键词：火电机组，循环函数法，等效焓降法，热经济性，在线计算 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 IIABSTRACT Real-time economic analysis for power plant unit has significance on economic operation and energy saving of power plant. Wit
4、h the development of computer technology, using computers supply reliable guarantee to realize comprehensive monitor and management of the power plant unit for which safety and economic operation. Based on the primary data, this paper has studied and developed the secondary online computing model, w
5、hich can reflect the operating efficient performance. The main contents are as follows: Based on analyzing several kinds of computing models of the boiler efficiency，performance test code for utility boiler is selected as original version and a new boiler efficiency online computing model is present
6、ed, which only needing input the coal industrial analytical components and the main operating monitored parameters of the boiler can online compute the boiler efficiencies. Heat deviation analytical method is adopted, which is used to analyze the influences which the main operational monitored param
7、eters have on the economic performance of the power plant unit. The economic performance of the boiler is on-line diagnosed and analyzed by the monitoring operating parameters of the boiler. On the base of the original cyclical function method, a general heater model is presented and cyclical functi
8、on method is improved considering actual operating characteristics of thermodynamic system. The method makes calculation simpler and more suitable for requirement of real-time calculation. A comprehensive mathematical model of real-time thermal economical analysis for thermodynamic system is set up
9、in this thesis, and it can be used to provide advice to economic operation of the power plant units . Under consideration of off-design performance, The method of reference index of operating parameters for thermodynamic system is introduced. The improved cyclical function method is analyzed quantit
10、atively through using the theory of the equivalent enthalpy drop and the real-time thermal consumption analysis can done. The method of the cyclical function is perfected in the computing analysis of the power plant unit locally. The mathematical model is created by analyzing the condenser. The para
11、meters 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 IIIof the condenser vacuum, condenser dean factor, rational recycled water temperature rise, rational terminal difference of the heat transfer and condenser backpressure are online monitored. Visual and entirely graphical interfaces software was realized using Visual Basic 6.0
12、 and Access Database. Keywords：power plant unit，cycle function method，equivalent enthalpy drop method, thermal economical performance, online computing 重庆大学硕士学位论文 1绪论 11 绪 论 1.1课题背景及意义 我国已形成由五大发电公司和电网公司为主体的电力工业体系，各电力企业围绕着“厂网分开、竞价上网”这一改革目标1，对企业体制、经营机制、内部管理等方面进行了重大改革。培育电力市场的实施共组正在进行，发电企业成为独立的法人实体，将要走向
13、市场竞价上网的新形势。电力的需求也逐步由卖方市场转向买方市场，作为发电企业，它的主要任务已不再像以前简单地完成季度或年度的发电量指标，而要致力于优质低耗的电能，以满足社会的需求。这就给发电企业提出了崭新的问题，加强企业管理，努力实施降低成本的运营策略，以提高经济效益。 为了在市场竞争中处于有利地位，发电厂需要对机组的运行性能有全面的了解并对发电成本有精确的估算，这就需要对发电厂热力系统进行经济性监测和分析，以便获得电厂设备的运行状态和机组运行经济性指标，并以此为基础指导机组优化运行。尤其近年来，电煤资源供应紧张，发电成本明显增加，如何挖掘电厂自身潜力，通过优化生产降低煤耗，在有限的资源条件下发
14、尽可能多的电，成为电厂当前迫切关心的问题。因此，很有必要建立一套先进的火电厂在线系统分析、能损分析指导系统，实时地监视并调整机组，使其尽可能在最佳状态下运行，这无论对于发电企业自身，还是对于整个国家，都有着重要意义2。 在计算机技术得到普遍应用以前，电厂的技术管理人员以及运行人员无法实时掌握热力系统各个环节的能损情况和发电机组的实时煤耗。绝大多数电厂的煤耗是通过盘煤和发电量的统计数据来计算的。因此，运行过程的节能降耗与管理决策工作不得不依靠经验来进行。由于各电厂运行和技术管理人员业务素质的差异，使各电厂运行过程中的节能情况相差较大。在生产和管理决策工作中也往往由于缺少实时分析数据而带有一定的盲
15、目性和经验性。 机组性能监测的目的是利用现场测量的压力、温度、流量等模拟量和反映设备状态的开关量等一次参数，通过数据采集系统输入到计算机系统内，然后借助一定的运算方法和程序，计算出能够反映机组性能优劣的二次参数3。90年代以来，随着我国火电厂自动化水平的提高，计算机技术以及分散控制系统（DCS）为代表的现代化自动控制系统在火电厂得到广泛的应用，这也是近十几年来我国火电机组技术进步最明显的标志之一。而作为其重要组成部分之一的数据采集系统（DAS）为在线性能分析提供了所必要的原始数据，从而为实现机组性能参数的监测与分析奠定了基础。 美国EPRI公司通过调查发现，发电机组在基本负荷情况下运行时，其实
16、际热重庆大学硕士学位论文 1绪论 2耗值平均要高出设计值3500KJ/KWh，同时该报告还指出若采用实时在线监测和故障诊断系统，至少可使实际热耗降低1500KJ/KWh4。这将给电厂以及整个社会带来巨大的经济效益。火电厂热经济性在线分析系统为电厂提供了技术保障，电厂管理人员可以随时了解热力系统的运行状况和经济指标，指导运行人员及时调整操作，使机组在最佳参数下运行，减少发电成本，提高经济效益。 近年来，通过技术引进和合作，国内火电机组特别是新建机组的控制系统、本体设备等基本硬件条件同国外同类机组的差距正在缩小，旧机组也正在大面积地开展改造工作。但是，总体来说，我国电力工业同世界先进国家相比仍然有
17、比较大的差距，特别在机组的运行水平与检修手段方面。据有关资料介绍，1998年国内火电机组的平均供电煤耗率为404g/(KWh)，比美国、日本等先进国家高出近80g/(KWh)5，我国电力企业还有比较大的节能潜力。 目前大容量、高参数是火电机组发展的主要方向，然而电网峰谷差的不断增大对单元机组的调峰能力又提出了越来越高的要求，以及单元机组的运行状况对整个电网的稳定性与经济性影响也越来越大。因此深入研究火电机组的安全经济运行，对整个电力工业的发展具有重要的战略意义。为了能实时反映电厂经济运行情况，指导运行人员及时进行操作，使机组在最佳参数下运行，把热经济性分析提高到实时在线的高度更具有重要意义，这
18、进一步加强了运行考核和管理，降低了发电成本。因此，热经济性在线分析是生产管理发展的必然趋势。 火力发电厂热经济性在线计算及其优化是现代热工理论和信息技术相结合的产物。采用计算机对火电机组在线经济计算，可以给出机组的各种能量损失的大小以及分布情况，并将计算结果在相关设备上显示出来。根据计算机显示的结果，指导运行人员进行相应的调整，提高机组运行的经济性，确保机组始终在最佳工况下运行。并且提高了技术人员的分析水平，实现了火电厂节能方式从粗放型向科学精细型的根本转变。另外，由于计算结果依赖于整个运行期间的参数值，它能够客观地反映机组运行全过程的热经济性。此外，采用计算机对发电机组进行在线热经济性监测，
19、通常有一个高效、可靠的数据管理系统来管理电厂整个参数数据，这样就使历史数据方便查询，统计变得方面快捷。 1.2国内外研究现状 随着火电机组在线分析水平及信号处理技术的提高，特别是通信技术、微电子技术、计算机技术的迅速发展以及在生产实践中的广泛应用，火电机组在线分析系统的功能也日趋完善。早期只能完成运行参数的监视、记录、超限报警等简单的功能。美国、加拿大等西方国家早在七十年代初就开始实验机组热经济性在线分析系统，当时的试验重点是用热偏差分析法对机组热耗变化进行在线监视，重庆大学硕士学位论文 1绪论 3通过对一些可控参数的调整，使机组的能耗减到最小。如美国西屋电气公司研制了汽轮机发电机组AID状态
20、监测与诊断系统。进入八十年代初，专家系统和人工神经网络开始逐步进入火电厂的诊断系统，各国对此进行了深入的研究，为火电厂经济分析开辟了新的途径。美国著名的研究机构EPRI集中一大批研究人员，并联合众多电力公司及有关电厂，开始对热经济性在线监测工作进行了全面的研究和试验。其目的是通过对电厂热经济性进行连续的监测，了解影响电厂热经济性的各种因素，并对这些因素加以分析和控制，最终使电厂运行效率得到提高。经过详细严密的计划和大量试验工作，他们提出了有关测量装置、数据采集与分析系统、在线计算数学模型及应用程序等一系列科技成果，为在电厂全面推广在线监测系统打下了坚实的基础。随后英国的Babcock、Cont
21、rols，德国的DVG与VGB，日本的CRIEPI、Mitsubisi、Hitachi以及瑞典的BBC等公司和科研机构也进行相应的研究和试验。八十年代投入的热经济性在线监测系统在功能上有了较大的提高。美国Morgantown电站两台机组的在线监测系统由EPRI和Potomac电力公司联合开发，采用GE/Honeywell4020计算系统，共计有840个模拟量输出和1400个数字量输入，其一期工程的监测对象几乎囊括了电厂的所有热工设备。主要有汽轮机热耗率、凝汽器清洁系数、空气预热器效率、加热器性能、锅炉效率以及热偏差分析功能。计算模型以ASME PTC实验规程为蓝本6。进入九十年代，DCS系统得
22、到了越来越广泛的应用，数据采集速度和仪表性能得到了空前的提高，已经不再是制约系统的主要方面，各个大型DCS厂家相继提出了自己的机组性能监测与诊断软件，如ABB的AOPTIMAX、Siemens的SR4、Elsag Bailey的PERFORMER等等。EPRI也进行了深入的研究，取得了许多重要的成果。如进行能源管理系统（OEM）通过在线优化设备调度使电站以最小的费用满足当前的负荷要求7，另外还有热效率研究软件等，从而实现了全厂范围内的性能优化与热耗管理。 近十年来，由于DCS的快速发展，基于DCS的先进控制策略也取得了十分显著的成绩，特别是基于模糊控制系统、神经网络以及专家系统等技术的智能控制
23、系统方面有了非常多的研究成果。这些成果的应用对于完善并优化机组的在线分析及运行方式具有非常重要的作用。EPRI在2000年底投用与DCS有效集成的锅炉清洁程度监测与优化吹灰系统；ABB公司开发的电厂效率在线计算优化软件包Optimax 中也有类似功能；Siemens公司开发了机组优化软件PROFI，它包括了机组新型协调控制模块（NUC）、负荷裕度预测模块（PLM）以及凝结水节流控制模块（COT）；美国MCS公司、FOXBORO公司、Elsag Bailey公司以及日立公司都在这方面做了大量研究，已经有一些商业化的软件投入使用。 我国在电站性能在线分析工作起步较晚，但也取得很大的进展，目前电站的
24、性能监测系统普遍具有性能指标计算、报表自动生成、事故追忆、越限记录、趋重庆大学硕士学位论文 1绪论 4势图显示等功能。在此基础上开发出运行可控损失监测、预测性维修、运行优化、最佳负荷分配等功能。国内已投入的主要有西安交通大学研制的“微机在线运行能损分析装置8”，华北电力大学研制的“机组经济性在线监测诊断指导系统（MDG）”，以及东南大学研制的监测诊断系统等。在以上经济性分析系统中，具有代表性的是西安交通大学的“微机在线运行能损分析装置”。它除了对汽轮机运行参数，给水温度、凝汽器真空、凝结水过冷度、高加停运、循环水温升、汽轮机各缸效率监测外。还具有以下特点：能够对任意类型机组在任意工况下的热力系
25、统和参数进行机组特性的智能初试化；能够满足在线、离线的需求；能够对热力系统运行方式进行诊断；对于多台并列运行机组，能够对热、电负荷优化调度；能够进行机组的热力实验；对机组的日常运行进行管理，即主要指小指标的考核项目。不足之处在于没有对泄漏量进行实时计算，只是取为定值或占主蒸汽的份额求取，也没对凝结器的清洁系数进行监测。 从现场应用的角度看，机组的在线分析与诊断系统必须具备正确反映设备当前的运行状态、准确诊断设备潜在的隐患及其程度，并预测未来一段时间内设备运行状态的发展趋势，才能满足现场生产的需要。状态预测是现场生产更为迫切需要解决的功能，该功能使现场人员能够了解机组继续运行下去是一种什么样的状
26、态，做到心中有数，更好地指导生产。为实现定期检修到状态检修奠定基础。国内的诊断系统目前还很少具备这种功能。 总之，国内外经济性分析与诊断系统的功能正在由简单计算分析，向通用化、智能化、性能预测方向发展。功能应该对各种引起的经济性下降的原因进行分析，并能够定量分析各种引起经济性下降的故障对机组的主要经济性指标的影响程度，为维修及挖掘节能潜力提供依据。基于经济性与安全性综合的状态分析与诊断系统，以便更好地指导机组的运行和状态检修决策也是今后发展的主要趋势9。 1.3当前在线分析系统存在的主要问题 当前在线分析系统实施过程中主要存在以下几个问题： （1）由于传感故障或漂移引起的伪参数，导致测量结果不
27、准确，从而使系统热力计算误差较大10。因此对伪参数的判定及给出解决方法是一个难点。 （2）由于在线分析功能越来越强大，在线分析软件制作的工作量巨大，因此对在线分析软件的应用型也提出了较高的要求：方便程序的移植，能够适用于不同的机组。因此模块化建模或组态技术是实现这一点的关键，目前它已成为大家研究的热点问题111213。 （3）热力计算中还存在一些尚未完全解决的问题或者解决不够完善的问题，如：热力计算基准值的选定、末几级湿蒸汽焓及排汽焓的确定和一些小汽水流量重庆大学硕士学位论文 1绪论 5的确定等问题141516。 （4）传统的耗差分析方法缺乏实时性，基准工况是以设计工况来计算的，这必然导致耗差
28、分析失去实际意义17。对于设备的故障诊断仅停留在基于规则推理的专家系统，显然不能适应复杂设备的模糊状态故障诊断。 1.4论文主要内容 一套比较完整的热经济性在线分析系统主要包括以下几个方面：（1）热经济性在线计算系统；（2）热经济性在线分析系统；（3）计算和分析结果输出系统。热经济性在线计算系统是整个系统的核心部分，主要完成大型机组全工况运行的热经济性计算和各项热经济指标运算，并为热经济性在线分析提供依据；热经济性在线分析系统依据原始数据和各项经济指标计算数据为基础，找出影响经济性的主要设备，为运行和管理人员提供决策依据；计算和分析结果的输出系统主要为运行和管理人员提供友好界面，方便操作，可以
29、随时掌握机组运行的经济指标，了解机组目前运行状况。 火电厂热力系统是由本体和众多的辅助设备及其子系统组成的复杂的结构系统，包含有许多独立和相互关联的参数，运行中火电厂热经济性低的原因除设备本身的性能因素外，任何一个部件或者子系统的经济性降低，都将导致整个系统的经济下降。因此，如何将引起热力系统经济降低位置、原因找出来，以便为挖掘电站设备的节能潜力以及指导运行、维修提供依据，是电站生产人员所关心的问题。在实际热力系统运行中，如何使每个参数都处于最佳状态，使机组运行的供电煤耗最低、热经济最高。这也是热经济性分析与诊断的最终目的；也是本论文研究的主要内容。 本论文主要对火电机组进行在线分析和计算，找
30、出影响机组经济运行的原因，提出提高经济运行的方法和节能改造的依据；并确定主要运行热力系数偏离最佳值后对机组发电煤耗影响的关系，以此作为运行指导及参考依据。基于以上内容并结合电站实际情况，论文主要研究内容如下： 锅炉效率在线计算模型的研究 选择了一种能够满足实时计算要求的锅炉效率计算数学模型，并对其加以改进使之能够满足现场需要。 锅炉经济性诊断分析 分析了锅炉运行可控参数的变化对锅炉热经济性的影响。 循环函数法及其通用加热器数学模型 在传统循环函数理论的基础上，结合等效焓将方法建立了加热器单元的通用数学模型。 重庆大学硕士学位论文 1绪论 6热力系统在线分析数学模型 结合目前火电厂热力系统的实际
31、运行特点，建立了一套较为完善的热力系统在线分析数学模型。分析了凝汽器性能在线监测，以及轴封漏汽量对热经济性的影响。 热力系统的耗差分析 用等效焓降理论与循环函数理论相结合，改进了循环函数法的局部定量分析方法。 机组运行经济指标的在线计算 根据采集到的一次数据，通过程序模型，在线计算了机组运行的热耗率、汽耗率、绝对内效率和煤耗率等。 模块化程序设计 采用模块化建模方法编制了火电机组热力系统实时热经济性分析软件，软件结构如图1.1所示，并进行了模型的验证。 DCS实时采集数据手工输入非实时数据 机组基准值计算锅炉性能计算汽机性能计算 机组优化计算 机组经济指标和能损分析结果显示(数据、图形、曲线等
32、)机组能损分析根据分析计算指导优化运行 图1.1 软件分析结构图 Fig.1.1 Structure of software analysis 重庆大学硕士学位论文 2锅炉效率在线计算及其耗差分析 72 锅炉效率在线计算及其耗差分析 2.1几种锅炉效率计算模型的分析 锅炉效率是表示锅炉经济性运行的主要综合技术指标。在锅炉性能考核时有相应的锅炉效率计算模型，但需要测点较多。在锅炉运行过程中，受运行条件的限制，不可能测得如锅炉性能考核计算时如此多的参数，这样会给运行过程中锅炉效率计算带来一定的困难。随着计算机技术的发展，采用计算机对锅炉机组进行在线性能分析，成为锅炉技术人员及其电厂工作者日益关注的
33、研究课题。 目前锅炉效率计算模型主要有： （1）我国电站锅炉性能试验规程（GB1018488）中的锅炉效率计算模型； （2）美国ASME PTC4.1锅炉效率计算模型； （3）国内锅炉原理教科书上的锅炉效率计算模型； 其中（1）和（2）主要用于锅炉性能考核，（3）主要侧重于理论的介绍，强调锅炉设备、系统及其工作原理。 锅炉效率的计算方法主要有两种形式： （1）输入输出热量法热效率，即直接测量锅炉输入和输出热量求得热效率。此法又称正平衡法。该方法要求精确测量燃料量及燃料热值，输入物理热和工质所吸收的热量。其效率计算公式如下： %100(%) =输入热量输出热量效率 （2）热损失法热效率，即由确定
34、各项热量损失求得热效率。此法又称反平衡法。该方法要求测量各项热损失，输入物理热和燃料的元素分析成分及其燃料热值。其公式如下： %1001% =）输入热量各项损失热量之和（）效率（ 采用这两种方法有共同的特点是有相同的热平衡系统界限。 2.1.1美国ASME PTC4.1锅炉效率计算方法1920锅炉效率 100100 +=BHLfg (2.1) 式中：L表示锅炉总的热损失，kJ/kg； fH表示煤的应用基高位发热量，kJ/kg； B表示每单位入炉燃料以显热形式进入锅炉的总的输入物理量，kJ/kg。 其中未燃尽碳的热损失： 重庆大学硕士学位论文 2锅炉效率在线计算及其耗差分析 8)100100(3
35、3730sssfffyucrCCrCCAL += (2.2) 式中：fr表示飞灰比率； sr表示炉渣比率； fC表示飞灰可燃物含量，%； sC表示炉渣可燃物含量，%； yA表示煤的应用基灰分，%。 干烟气热损失： )(RAGpgGGttCWL = (2.3) 式中：Gt表示烟气温度，； pgC表示平均比热kJ/kg; GW 表示干烟气量，kg/kg; RAt表示参考温度，。 进入锅炉的燃料中水分引起的热损失： )(RVfmfhhmL = (2.4) 式中：RVh表示饱和蒸汽焓，kJ/kg； h表示相对于烟气中水分分压力的水蒸气焓，kJ/kg； fm表示煤的应用基水分，%。 氢燃烧生成水分引起的
36、热损失： )(936.8RVHhhHL = (2.5) 式中：H表示煤的应用基氢，%。 空气中水分引起的热损失： )(RVAmAmAhhWWL = (2.6) 式中：mAW表示空气的绝对湿度，kg/kg。 未燃尽一氧化碳而造成的热损失： bCOCCOCOCOL += 235602(2.7) 式中：2CO表示二氧化碳在干烟气中所占的容积百分数，%； CO表示一氧化碳在干烟气中所占的容积百分数，%； bC表示实际烧掉的碳，kg/kg。 表面辐射和对流引起的热损失： XHHVLR= (2.8) 式中：HHV表示煤的高位发热量，kJ/kg； X表示辐射损失百分数，%，由ASME PTC4.1图8 的A
37、BMA辐射损失曲线求得。 重庆大学硕士学位论文 2锅炉效率在线计算及其耗差分析 9其它损失： %5.0=unL (2.9) 最终得出锅炉总的热损失为： unRCOmAHmfGucLLLLLLLLL += (2.10) 如果不考虑输入物理热量B，则锅炉效率计算式为： 100100 =fbHL (2.11) 2.1.2我国电站锅炉性能试验规程中的锅炉热效率计算模型21热损失法锅炉热效率计算式： 10010065432+=rQQQQQQ (2.12) 式中：表示锅炉热效率，%； 2Q表示排烟热损失，kJ/kg； 3Q表示可燃气体未完全燃烧损失热量，kJ/kg； 4Q表示可燃固体未完全燃烧损失，kJ/
38、kg； 5Q表示锅炉散热损失热量，kJ/kg； 6Q每千克燃料的灰渣物理显热损失热量，kJ/kg。 或者：)(10065432qqqqq += (2.13) 式中： riiQQq = (i=2，3，4，5，6) (2.14) iq表示热损失百分率，%。 排烟热损失： 10022=rQQq (2.15) OHgyQQQ2222+= (2.16) 式中：gyQ2表示干烟气带走的热量，kJ/kg； OHQ22表示烟气所含水蒸汽的显热，kJ/kg。 其中干烟气带走的热量： )(0.2tCVQpygypgygy= (2.17) 式中：py表示排烟的温度，； gypC.表示干烟气从0t到py的平均定压比热
39、，kJ/(m3); gyV表示每单位燃料燃烧生成的干烟气体积，m3/kg: 0t表示环境温度，。 烟气中含水蒸汽的显热： )(0.2222tCVQpyOHpOHOH= (2.18) 重庆大学硕士学位论文 2锅炉效率在线计算及其耗差分析 10式中：OHpC2.表示水蒸气从0t到py温度间的平均定压比热，kJ/(m3)； OHV2表示烟气中所含水蒸汽的容积，m3/m3。 OHV2中包括： a. 燃料中的氢燃烧产生的水蒸汽； b. 燃料中的水分蒸发形成的水蒸汽； c. 空气中的湿分带入的水蒸汽； d. 燃油雾化等带入的水蒸汽。 )(293.1100924.102BDdVWHVwhkcgkpyyyOH
40、+= (2.19) 式中：kd表示空气的绝对湿度，/； cgkV )(0表示每千克燃料完全燃烧所需要的理论空气量，/； whD表示雾化用的蒸汽量，/h； py表示过量空气系数； yH，yW表示煤的应用基氢和水分的含量，%。 可燃气体未完全燃烧损失： 100)79.59098.10718.35836.126(1243+=nmgyrHCHCHCOVQq(2.20) 固体未完全燃烧损失： ryQCAq=27.3374(2.21) 式中：C表示灰渣中可燃碳含量，%。 散热损失： DDqqee=55(2.22) 式中：eq5表示额定蒸发量下的散热损失，%； eD表示锅炉的额定蒸发量，t/h； D表示锅炉
41、的实际蒸发量，t/h。 2.1.3国内锅炉原理教科书上的锅炉效率计算模型2223文献2223教材中的锅炉效率计算模型中，主要介绍的反平衡法计算，主要热损失如下： 可燃固体未完全燃烧热损失： %100)(32700,+=lmlmfhfhhzhznetarguCGCGCGQBq (2.23) 式中：hzG，fhG，lmG分别表示灰渣、飞灰和漏煤的质量，/s； hzC，fhC，lmC分别表示灰渣、飞灰和漏煤中可燃碳占灰渣、飞灰和漏煤的重庆大学硕士学位论文 2锅炉效率在线计算及其耗差分析 11百分数，%； B表示燃料消耗量，/s； netarQ,表示燃料的低位发热量，kJ/。 可燃气体未完全燃烧热损失
42、： )()375.0(2352022OROSCCOqyyqu+= (2.24) 式中：CO，2RO，2O分别表示干烟气中一氧化碳、二氧化碳和氧气所占烟气容积的份额，%； yC、yS分别表示煤的应用基碳和硫的百分含量，%； 排烟损失： )100(,gunetarlkpypyqQhhq = (2.25) 式中：pyh，lkh分别表示排烟焓和冷空气焓，kJ/。 其他热损失详见文献2223，在这里不详细叙述。 2.2几种计算模型的分析结果 由上面对三种锅炉数学模型分析可以得出：虽然三种数学模型在计算的过程中有一定差别，但是它们还是存在着一些共同的特性。主要表现在：（1）它们都是采用能量损失法进行锅炉效
43、率计算，因此它们的锅炉机组系统界限是一样的。并且需要输入煤的工业分析成分及煤的热量值才可以进行计算。（2）它们的固体未完全燃烧损失和气体未完全燃烧损失计算公式虽然有差别，但是计算方法及公式在原理上是一致的，对机组的计算影响不大。（3）虽然ASME和电站锅炉性能试验规程（GB1018488）用于考核，文献2223计算模型属于理论介绍，但是它们在计算时都需要大量数据，并且一些数据在机组实际运行时无法测量的，因此它们作为实时计算模型时都需要对模型进行简化处理。（4）在计算数据方面，他们都需要烟气成分分析数据和炉渣含碳量及飞灰含碳量，但其它计算数据就存在着差异，这些差异的存在也揭示了实时计算的优劣性。
44、本文分析了几种计算模型的区别主要存在以下方面： （1）锅炉性能试验规程（GB1018488）计算中，排烟损失是分为两部分计算的：干烟气损失和水分损失。这一点和ASME PTC4.1中热损失法计算基本相同，不同之处在于锅炉性能试验规程中不需要计算水蒸汽焓和排烟焓。排烟焓的计算不仅需要排烟中各种气体和水蒸汽的容积，还需要各有关烟气成分由温度零度到排烟温度的平均热容量，这就使计算较为复杂，不易编制通用计算程序。而在ASME计算中需要计算烟气中水分分压力的水蒸气焓，这样就需要调用焓的计算程序，重庆大学硕士学位论文 2锅炉效率在线计算及其耗差分析 12使程序计算过程复杂。而在文献2223教材中的计算把干
45、烟气热损失和由水分产生的热损失统一到一个公式中，同样需要调用焓计算程序。 （2）锅炉性能试验规程（GB1018488）中的干烟气损失只需要测量排烟温度和冷空气温度即可以计算出其结果；而AMSE PTC4.1规程中需要测量干烟气损失及其计算参考温度，而参考温度的求取需要测定一次风流量、一次风机出口温度、二次风流量及送风机出口温度四个参数来确定，因此在计算时某一测量参数失真过大将导致参考温度的误差大，最终使计算结果误差增加。 （3）对于散热损失的计算，锅炉性能试验规程（GB1018488）和文献2223教材中都采用了适合我国电厂实际运行的经验公式。而ASME PTC4.1中需要辐射损失百分数X，但
46、该规程附录中指出X曲线数值趋于偏高24。需要根据机组进行校正，使该计算失去通用性。 （4）文献2223教材中的机械未完全燃烧热损失属于传统的计算机械未完全燃烧损失的方法，而文献25指出该计算方法不仅不能准确定量分析造成机械未完全燃烧损失的原因，不利于在线能耗偏差分析，而且由于未燃尽碳测量技术还不成熟，导致机械未完全燃烧损失误差较大。因此该计算模型在锅炉效率在线监测中应用的局限性较大，不利于发展。 （5）从以上几种锅炉效率计算模型可以看出，对于灰渣中未完全燃烧的碳造成的热损失计算公式基本上是一样的。主要在于测定飞灰含碳量和炉渣含碳量。目前现代化的大型火电厂，飞灰含碳量的实时监测已经在现场得到应用。因此，此项热损失的计算过程并不复杂。 综上所述，锅炉性能试验规程（GB1018488）的计算不仅可以更好的适合我国机组的实际运行状况，而且在简化的过程中也存在更多的优势。 2.3锅炉效率计算的简化分析 在锅炉运行中，由于技术条件和仪表费用等问题，计算所需数值的全面实时测量有很大的困难，不可能测得那么详细的数据。因此为了进行锅炉效率的实时计算，需要对国内性能试验规程的计算进行适当的改进，进而根据运行中实际测得数据，进行锅炉效率的实时计算。本文根据河南某电厂运行中采集的数据为例，加以分析并由此建立了锅炉效率计算的简化模型。 2.3.1简化对象 （
