生物質直燃發(fā)電機組效率計算

1、生物質直燃發(fā)電機組效率計算方法和說明國能生物發(fā)電集團有限公司生產技術部本文依據(jù)現(xiàn)有燃煤電廠效率計算的基本方法，結合生物質直燃發(fā)電廠性能試驗取得的經驗數(shù)據(jù)，編制了生物質直燃發(fā)電機組效率計算方法和說明。一、生物質鍋爐效率計算（一）基本原則（1）采用反平衡法（熱損失法）測定鍋爐熱效率，正平衡法（輸入-輸出熱量法）計算作為參考。（2）將送風機入口的空氣溫度作為鍋爐熱效率計算的基準溫度，也即送風機附近的大氣溫度。（3）因本文主要目的是計算實際工況下的鍋爐熱效率，故未進行修正。（二）正平衡計算1、正平衡熱效率計算（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、目前大部分生物質發(fā)電廠無外來熱源加熱空氣和燃料霧化蒸汽，為簡化計算，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，為簡化計算，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通用計算模型IAPWSIF97編程實現(xiàn)。（三）反平衡計算1、入爐燃料元素成分的確定由于現(xiàn)場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，所以通過折算實際入爐燃料與典型燃料水分和灰分的差異，擬合實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時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）進行擬合計算入爐燃

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、含氮量和含硫量計算同含碳量。2、反平衡熱效率計算（2） (1-5)式中：鍋爐熱效率，%；排煙熱損失，%；可燃氣體未完全燃燒熱損失，%；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,為簡化計算，一般選取為1.38 kJ/m3；排煙溫度，；送風機入口空氣溫度，。（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，%。 實際燃燒碳所需理論空氣量，m3/kg; 實際燃燒碳產生理論干煙氣量，m3/kg。 （3）實際燃燒碳所需理論空氣量 (1-11)式中：實際燃燒碳產生理論干煙氣量，m3/kg; 實際燃碳量，%； 、和燃料收到基下的含硫量、含氫量和含氧量，%。（4）實際燃碳量 （1

6、-12）式中：實際燃碳量，%；、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，詳細計算見式（1-13）%。 （1-13）、和爐渣、爐灰和飛灰占灰渣總量的質量百分數(shù)，%；根據(jù)機組性能試驗結果，建議選?。?30t/h鍋爐爐渣、爐灰和飛灰占灰渣總量的質量百分數(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量百分數(shù)分別為：60、40；、和爐渣、爐灰和飛灰的含碳量，%。（5）實際燃燒碳產生理論干煙氣量 (1-14)式中：實際燃碳量，%；、燃料收到基下的含硫量、含氮量，%；實際燃燒碳產生理論干煙氣量，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,為簡化計算，一般選取為1.51 kJ/m3；排煙溫度，；送風機入口空氣溫度，；水蒸氣體積，m3/kg。 (1-16)式中：、燃料收到基下的含氫量、水分，%；實際燃燒碳產生理論干煙氣量，m3/kg;空氣絕對濕度，選取0.01 kg/kg。4、可燃氣體未完全燃燒熱損失(q3)該項熱損失由排煙中的未完全燃燒產物(CO、H2、CH4 和CmHn)的含量決定，系指這些可燃氣體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)計算：（1-17）式中：可燃氣體未完全燃燒熱損失，%; 、和干煙氣中一氧化碳、甲烷、氫氣和碳氫化合物的

8、體積百分數(shù)%;干煙氣體積，m3/kg;輸入熱量，kJ。由于現(xiàn)場監(jiān)測設備未配置，所以只計算CO，根據(jù)國能高唐電廠性能試驗結果， CO體積百分數(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，詳細計算見式（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)量時的散熱損失： (1-20)式中：額定蒸發(fā)量時的散熱損失，%;鍋爐額定蒸發(fā)量，t/h。實際散熱

9、損失按式(1-21)計算： (1-21)式中：實際散熱損失，%;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備時所帶走的顯熱占總輸入熱量的百分率，按式（1-22）計算： （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；送風機入口空氣溫度，；、和爐渣、爐灰和飛灰的比熱，；爐渣溫度在600時的比熱為1.01kJ/(kg)，爐灰410時的比熱為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、汽機熱效率計算（一）

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