生物質(zhì)直燃發(fā)電機(jī)組效率計(jì)算方法和說明

1、生物質(zhì)直燃發(fā)電機(jī)組效率計(jì)算方法和說明國能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部本文依據(jù)現(xiàn)有燃煤電廠效率計(jì)算的基本方法，結(jié)合生物質(zhì)直燃發(fā)電廠性能試驗(yàn)取得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，編制了生物質(zhì)直燃發(fā)電機(jī)組效率計(jì)算方法和說明。一、生物質(zhì)鍋爐效率計(jì)算（一）基本原則（1）采用反平衡法（熱損失法）測(cè)定鍋爐熱效率，正平衡法（輸入-輸出熱量法）計(jì)算作為參考。（2）將送風(fēng)機(jī)入口的空氣溫度作為鍋爐熱效率計(jì)算的基準(zhǔn)溫度，也即送風(fēng)機(jī)附近的大氣溫度。（3）因本文主要目的是計(jì)算實(shí)際工況下的鍋爐熱效率，故未進(jìn)行修正。（二）正平衡計(jì)算1、正平衡熱效率計(jì)算（1） (1-1)式中：鍋爐熱效率，%;輸入熱量，kJ;輸出熱量，kJ。2、輸入熱量（Qr）因

2、目前大部分生物質(zhì)發(fā)電廠無外來熱源加熱空氣和燃料霧化蒸汽，為簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略入爐燃料顯熱，將燃料收到基低位發(fā)熱量作為輸入熱量。即 （1-2）式中：燃料收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg。3、輸出熱量（Q1） (1-3)式中： 燃料消耗量，kg;鍋爐主汽流量，kg/h；鍋爐主蒸汽出口焓值，kJ/kg；鍋爐給水焓值，kJ/kg；鍋爐排污水量，；鍋爐排污水的焓值，kJ/kg。因連續(xù)排污和定期排污水量很少，一般約為主蒸汽流量2%左右，為簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮鍋爐排污水量。 蒸汽和給水焓值通過水和水蒸氣熱力性質(zhì)通用計(jì)算模型IAPWSIF97編程實(shí)現(xiàn)。（三）反平衡計(jì)算1、入爐燃料元素成分的確定由于現(xiàn)場(chǎng)不具備開展入爐燃料的

3、元素分析工作，且影響燃料低位發(fā)熱量的主要成分是水分和灰分，所以通過折算實(shí)際入爐燃料與典型燃料水分和灰分的差異，擬合實(shí)際入爐燃料元素分析的方法來解決。（1）典型燃料元素分析成分因入爐燃料種類多，所以選擇國能高唐電廠性能試驗(yàn)時(shí)入爐燃料作為典型燃料。具體如下：燃料種類碳Car()氫Har()氧Oar（）氮Nar（）硫Sar（）灰分Aar（）水分Mar（）收到基低位發(fā)熱量Qne,tar（kJ/kg）棉花秸稈37.244.3330.660.710.126.3520.5913348（2）入爐燃料元素成分的擬合方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)分析所得的水分（Mar）和灰分(Aar)數(shù)值，按照公式（1-4）進(jìn)行擬合計(jì)算入爐燃

4、料的元素成分： (1-4)式中：擬合的入爐燃料收到基下含碳量； 、入爐燃料工業(yè)分析收到基下水分和灰分； 、典型燃料收到基下含碳量、水分和灰分。 含氫量、含氧量、含氮量和含硫量計(jì)算同含碳量。2、反平衡熱效率計(jì)算（2） (1-5)式中：鍋爐熱效率，%；排煙熱損失，%；可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失，%；固體未完全燃燒熱損失，%；散熱熱損失，%；灰渣物理熱損失，%。3、排煙熱損失(q2)鍋爐排煙熱損失為末級(jí)熱交換器（煙冷器）后排出煙氣帶走的物理顯熱占輸入熱量的百分率，按式(1-6)和式(1-7)計(jì)算： (1-6) (1-7)式中：排煙熱損失，%;排煙帶走熱量，kJ/kg;干煙氣帶走熱量，kJ/kg;煙氣所

5、含水蒸氣顯熱，kJ/kg。（1）干煙氣帶走熱量（） (1-8)式中：干煙氣帶走熱量，kJ/kg;干煙氣體積，m3/kg;干煙氣平均比熱，kJ/m3,為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般選取為1.38 kJ/m3；排煙溫度，；送風(fēng)機(jī)入口空氣溫度，。（2）干煙氣體積（） (1-9)式中：干煙氣體積，m3/kg; 排煙過量空氣系數(shù)； (1-10) 排煙氧量，%。 實(shí)際燃燒碳所需理論空氣量，m3/kg; 實(shí)際燃燒碳產(chǎn)生理論干煙氣量，m3/kg。 （3）實(shí)際燃燒碳所需理論空氣量 (1-11)式中：實(shí)際燃燒碳產(chǎn)生理論干煙氣量，m3/kg; 實(shí)際燃碳量，%； 、和燃料收到基下的含硫量、含氫量和含氧量，%。（4）實(shí)際燃碳量 （1

6、-12）式中：實(shí)際燃碳量，%；、燃料收到基下的含碳量、灰分含量，%；灰渣中平均碳量與燃料灰量之比，詳細(xì)計(jì)算見式（1-13）%。 （1-13）、和爐渣、爐灰和飛灰占灰渣總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；根據(jù)機(jī)組性能試驗(yàn)結(jié)果，建議選?。?30t/h鍋爐爐渣、爐灰和飛灰占灰渣總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為：60、30和10；48t/h黃稈鍋爐爐渣和飛灰占灰渣總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為：60、40；、和爐渣、爐灰和飛灰的含碳量，%。（5）實(shí)際燃燒碳產(chǎn)生理論干煙氣量 (1-14)式中：實(shí)際燃碳量，%；、燃料收到基下的含硫量、含氮量，%；實(shí)際燃燒碳產(chǎn)生理論干煙氣量，m3/kg。（6）煙氣所含水蒸氣顯熱（） (1-15)式中：煙氣

7、所含水蒸氣顯熱，kJ/kg;水蒸氣平均定壓比熱，kJ/m3,為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般選取為1.51 kJ/m3；排煙溫度，；送風(fēng)機(jī)入口空氣溫度，；水蒸氣體積，m3/kg。 (1-16)式中：、燃料收到基下的含氫量、水分，%；實(shí)際燃燒碳產(chǎn)生理論干煙氣量，m3/kg;空氣絕對(duì)濕度，選取0.01 kg/kg。4、可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失(q3)該項(xiàng)熱損失由排煙中的未完全燃燒產(chǎn)物(CO、H2、CH4 和CmHn)的含量決定，系指這些可燃?xì)怏w成分未放出其燃燒熱而造成的熱量損失占輸入熱量的百分率，按式(1-17)計(jì)算：（1-17）式中：可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失，%; 、和干煙氣中一氧化碳、甲烷、氫氣和碳?xì)浠衔锏?/p>

8、體積百分?jǐn)?shù)%;干煙氣體積，m3/kg;輸入熱量，kJ。由于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備未配置，所以只計(jì)算CO，根據(jù)國能高唐電廠性能試驗(yàn)結(jié)果， CO體積百分?jǐn)?shù)選取0.2。5、固體未完全燃燒熱損失(q4)灰渣可燃物造成的熱量損失占總輸入熱量的百分率，按式（1-18）計(jì)算： （1-18）式中：固體未完全燃燒熱損失，%; 灰渣中平均碳量與燃料灰量之比，詳細(xì)計(jì)算見式（1-19）%; （1-19）6、散熱熱損失(q5)由于鍋爐本體及其范圍內(nèi)各種管道、附件向四周環(huán)境中散失的熱量占總輸入熱量的百分率，先按式（1-20）求出額定蒸發(fā)量時(shí)的散熱損失： (1-20)式中：額定蒸發(fā)量時(shí)的散熱損失，%;鍋爐額定蒸發(fā)量，t/h。實(shí)際散熱

9、損失按式(1-21)計(jì)算： (1-21)式中：實(shí)際散熱損失，%;鍋爐主蒸汽流量，t/h。7、灰渣物理熱損失（q6）灰渣物理熱損失是指爐渣、爐灰和飛灰排出鍋爐設(shè)備時(shí)所帶走的顯熱占總輸入熱量的百分率，按式（1-22）計(jì)算： （1-22）式中：灰渣物理熱損失，%;、和爐渣、爐灰和飛灰的溫度，；爐渣溫度選取為600，爐灰溫度選取為410，飛灰溫度選取與排煙溫度相同；送風(fēng)機(jī)入口空氣溫度，；、和爐渣、爐灰和飛灰的比熱，；爐渣溫度在600時(shí)的比熱為1.01kJ/(kg)，爐灰410時(shí)的比熱為0.93kJ/(kg)，飛灰的比熱為0.82kJ/(kg)。、和爐渣、爐灰和飛灰的含碳量，%。二、汽機(jī)熱效率計(jì)算（一）

10、基本原則因本文主要目的是計(jì)算實(shí)際工況下的汽機(jī)熱耗率和汽機(jī)熱效率，故未進(jìn)行修正。（二）計(jì)算方法1、汽機(jī)熱耗率 （2-1）式中：汽機(jī)熱耗率，kJ/kWh; 給水流量，kg/h;為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可取主蒸汽流量替代； 主蒸汽焓值，kJ/kg; 給水焓值，kJ/kg; 發(fā)電機(jī)輸出功率，kW。蒸汽和給水焓值通過水和水蒸氣熱力性質(zhì)通用計(jì)算模型IAPWSIF97編程實(shí)現(xiàn)。2、汽機(jī)熱效率 （2-2）式中：汽機(jī)熱效率，%。三、電廠熱效率計(jì)算1、電廠熱效率（1）正平衡計(jì)算 （3-1）式中：電廠熱效率，%。 燃料消耗量，kg;發(fā)電機(jī)輸出功率，kW;輸入熱量，kJ。為簡(jiǎn)化計(jì)算，將燃料收到基低位發(fā)熱量作為輸入熱量。即（2）反平衡計(jì)算 （3-2）式中：電廠熱效率，%。 鍋爐熱效率，%；汽機(jī)熱效率，%。管道效率，一般選取為99%；2、發(fā)電標(biāo)稈單耗（1）正平衡計(jì)算 （3-3）式中：發(fā)電標(biāo)稈單耗，g/kWh; 入爐燃料收到基的低位發(fā)熱量，kJ/kg;燃料消耗量，kg;發(fā)電機(jī)輸出功率，kW;（2）反平衡計(jì)算 （3-4）式中：發(fā)電標(biāo)稈單耗，g/kWh;電廠熱效率，%。參考文獻(xiàn)：1、火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法DL/T 90