對600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐效率的幾點探討

徐亦然

摘 要：目前世界上各國所利用的火力發(fā)電機的主要能源大都為煤炭，在我國，煤炭消耗也已成為主要的能源消耗方式。我國的火電機組企業(yè)主要類型為600MW火力發(fā)電組，鍋爐在使用過程中對熱的利用率直接影響到資源節(jié)約，減少能源損失，提高資源利用率是當(dāng)前的重點和難題。本文將以600MW火力發(fā)電機組的鍋爐的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，重點從對火力發(fā)電機組鍋爐的熱平衡和? ? 平衡的公式計算研究、火力發(fā)電機組鍋爐的? ? 分析以及對熱和? ? 的損失的分析及解決措施等方面來進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：超臨界;火力發(fā)電機組;鍋爐效率

在全球經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的時代大背景影響、工業(yè)迅速發(fā)展以及中層階級的快速膨脹的各種因素的綜合作用下，能源消費成為全球各國的主要消費方式，中國的能源消費在全球占到了五分之一，雖然我國在大力發(fā)展可再生資源和清潔資源，但由于我國在能源技術(shù)方面存在的不足，目前仍舊使用煤炭為主要的能源，而我國目前卻處在一種能源消耗高、利用率低的不樂觀情況下，所以，通過提高火電機組的能源利用率是當(dāng)前發(fā)展的必然趨勢。火力發(fā)電機組鍋爐的熱效率和? ? 效率可以最直接、最直觀的反映出火電機組對能源的利用率情況，為節(jié)約能源提供相對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)與有力的指導(dǎo)。要想提高能源的利用率，就要盡量減少能源在利用過程中的，就必須分析影響熱和? ? 損失的主要原因，并探尋解決措施來實現(xiàn)節(jié)能。

一、對火力發(fā)電機組鍋爐的熱平衡和? 平衡公式的研究

首先，根據(jù)600MW超臨界火力發(fā)電機組鍋爐的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立鍋爐熱平衡模型，而后進(jìn)行列平衡式計算。設(shè)消耗的染料量為D3，燃燒低位發(fā)熱量為Qdw，鍋爐的進(jìn)水量為D1，焓通過水進(jìn)入鍋爐內(nèi)的量為h1，通過蒸汽口的水流量為D2，通過蒸汽口的焓的量為h2，二熱后蒸汽口的水流量為Dz，二熱后蒸汽出口的焓的量為hz2，二熱后蒸汽進(jìn)口的焓的量為hz1，排煙損失的熱為Q4，爐墻散熱損失的熱為Q5，由此可得鍋爐熱平衡方程為：列式為：D3Qdw+D1h1=D2h2+Dz（hz2-hz1）+Q4+Q5。

通過此公式可得出鍋爐有效利用的熱、鍋爐正平衡熱效率、排煙及散熱損失的熱、鍋爐反平衡熱效率等數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)如表1。

通過此公式可計算出水? ? 、蒸汽? ? 、燃料? ? 、燃燒? ? 損失率等數(shù)據(jù)，從而得出? ? 的利用率，具體數(shù)據(jù)如表2。

二、火力發(fā)電機組鍋爐的? ? 分析

是在某一環(huán)境狀況下，某一形式的某一能量中能夠最大程度的轉(zhuǎn)化為有用功的部分。在能量轉(zhuǎn)化為有用功的過程中，能量的形式和攜帶的能力及其系統(tǒng)所處于的環(huán)境、狀態(tài)等條件有著不可忽視的影響，同時，在做功過程中所處的系統(tǒng)和環(huán)境同樣有著重要的作用。在物理理論上來說，在做功為可逆的情況下，則會獲得最多的功，而做功過程如果是不可逆，則在不同的做功過程中會損失不同量的功[1]。但在實踐的所有做功過程中，并不存在能夠完全利用所有能量的做功過程，且絕大部分的做功過程都為不可逆做功，因此，在所有的做功過程中都不可避免的出現(xiàn)損失能量的現(xiàn)象。在火力發(fā)電機組鍋爐運用過程中，燃料本身所擁有的化學(xué)? ? 在通過燃燒這一過程后轉(zhuǎn)化為煙態(tài)的熱? ? ，而燃燒本身是一項不可逆做功過程，所以在此過程中會有一部分的? ? 損失。煙氣會將熱量傳遞給壁面和其中的一些設(shè)備最后傳給熱水，在此過程中，由于各個部分之間存在溫度差，且也是不可逆過程，所以也有一部分的? ? 在此過程中損失，而燃燒過程中也存在著燃燒不完全的情況，排出后又由于溫度差的原因，化學(xué)? ? 和熱? ? 也會損失。另外，鍋爐的保溫性能、爐膛漏風(fēng)等情況也會導(dǎo)致? ? 的損失。

三、對熱和? ? 的損失的分析及解決措施

用物理的相關(guān)知識對鍋爐效率進(jìn)行分析可得，排煙和散熱的損失是兩大主要的熱損失方式。首先，排煙的溫度和排煙的量是影響鍋爐熱損失的重要因素，排煙的過程中會帶走一部分的熱，因此，要適當(dāng)、合理的控制進(jìn)風(fēng)量及排出量，且要注意燃燒的狀況，做出相應(yīng)的改進(jìn)，從而減少熱的損失。其次，保溫作用的強弱是影響散熱的重要因素，各個部分的材料如果保溫性能不強，在加熱過程中會增加熱量的散失，所以在選擇保溫材料的時候要注重選擇其保溫性能，使管道、煙道、爐膛等各個部分均能夠起到良好的保溫作用，另外，可以對管道等實施在外部噴涂的方式，如在管道外部噴涂高溫遠(yuǎn)紅外涂料，有利于提高鍋爐的保溫和吸熱的能力，減少熱量損失。最后，燃料燃燒的充分與否也會影響到熱損失，如果鍋爐處于負(fù)荷狀態(tài)下，則將會有極大的可能性導(dǎo)致燃料燃燒不充分，浪費燃料且增加熱量散失，因此要注意不能使鍋爐長時間處于低負(fù)荷的運行狀態(tài)下。

在鍋爐燃燒過程中的燃燒不可逆損失和傳熱不可逆損失為主要的? ? 損失方式。燃燒不可逆損失是指絕熱燃燒溫度對? ? 造成的損失，在絕熱燃燒的過程中，隨著燃燒溫度的升高，? ? 的損失反而會隨著減少。為了減少? ? 的損失，常規(guī)上通常采用提高供給空氣的初始溫度或者燃燒低位發(fā)熱量等方式，并且配合控制過量空氣的方式來達(dá)到提高絕熱燃燒溫度的理想效果，但在實際的操作過程中，由于經(jīng)濟(jì)條件、環(huán)境條件等的種種原因而并不能達(dá)到理想中的效果。目前，生物酶及其添加劑被發(fā)現(xiàn)能夠有利于燃燒，從而被迅速廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，且其他類的酶及制成的添加劑也同樣因為能夠在不產(chǎn)生有害物質(zhì)的前提下有助于燃燒而逐步被應(yīng)用，就目前的情況來看屬于理想，但僅處在初步階段，其未來價值及成本等還存在過多的不確定性。針對目前的現(xiàn)狀，已經(jīng)有技術(shù)人員對生物能源及清潔能源進(jìn)行了研究，雖不能完全高效的利用新能源，但如果把煤炭資源和新能源進(jìn)行混合使用，也可以很大程度上達(dá)到節(jié)能的效果[2]。傳熱不可逆? ? 損失是指傳熱過程中的溫差對? ? 造成的損失，在燃燒過程中，隨著傳熱溫差的不斷增大，? ? 的損失會隨著增大損失。為了平衡鍋爐內(nèi)外的溫度，通常會采用利用改變蒸汽口溫度和給水溫度的方式，但給水的溫度是定數(shù)，過熱蒸汽的溫度控制又存在一定的難度，所以，通過此種方式來降低傳熱不可逆? ? 的損失還有待改進(jìn)。

綜上所述，我國目前仍舊以火力發(fā)電機組為主要的能源消耗方式，煤炭資源在短時間內(nèi)依舊會是使用最多的能源，本文通過對熱平衡和? ? 平衡的探討與數(shù)據(jù)分析得出? ? 平衡的分析方式在反應(yīng)能源損失的整體性以及精確性等方面要略勝于熱平衡的分析方式。在減少能源損耗方面，通過加強保溫作用、噴涂高溫遠(yuǎn)紅外涂料、充分燃燒以及添加酶類的添加劑等方式來減少散熱和? ? 的損失，從而提高能源利用率的方式在目前是可行的，但從長遠(yuǎn)來看需要更加有效的節(jié)能方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]金森旺， 高洪培， 孫獻(xiàn)斌，等. 超臨界600MW循環(huán)流化床鍋爐燃用不同煤種燃燒特性及排放特性試驗[J]. 熱力發(fā)電， 2017， 46（4）：46-51.

[2]徐春， 趙學(xué)峰， 朱志貴，等. 國產(chǎn)600 MW超臨界機組鍋爐高溫再熱蒸汽出口排空氣管座裂紋分析與治理[J]. 鍋爐技術(shù)， 2018， 49（1）：69-73.