生物质直燃发电机组效率计算全解.doc

生物质直燃发电机组效率计算方法和说明 国能生物发电集团有限公司生产技术部 本文依据现有燃煤电厂效率计算的基本方法，结合生物质直燃发电厂性能试验取得的经验数据，编制了生物质直燃发电机组效率计算方法和说明。 一、生物质锅炉效率计算 （一）基本原则 （1）采用反平衡法（热损失法）测定锅炉热效率，正平衡法（输入-输出热量法）计算作为参考。 （2）将送风机入口的空气温度作为锅炉热效率计算的基准温度，也即送风机附近的大气温度。 （3）因本文主要目的是计算实际工况下的锅炉热效率，故未进行修正。 （二）正平衡计算 1、正平衡热效率计算（η1） (1-1) 式中：——锅炉热效率，%; ——输入热量，kJ; ——输出热量，kJ。 2、输入热量（Qr） 因目前大部分生物质发电厂无外来热源加热空气和燃料雾化蒸汽，为简化计算，忽略入炉燃料显热，将燃料收到基低位发热量作为输入热量。即 （1-2） 式中：——燃料收到基低位发热量，kJ/kg。 3、输出热量（Q1） (1-3) 式中： ——燃料消耗量，kg; ——锅炉主汽流量，kg/h； ——锅炉主蒸汽出口焓值，kJ/kg； ——锅炉给水焓值，kJ/kg； ——锅炉排污水量，％； ——锅炉排污水的焓值，kJ/kg。 因连续排污和定期排污水量很少，一般约为主蒸汽流量2%左右，为简化计算，不考虑锅炉排污水量。 蒸汽和给水焓值通过水和水蒸气热力性质通用计算模型IAPWS—IF97编程实现。 （三）反平衡计算 1、入炉燃料元素成分的确定 由于现场不具备开展入炉燃料的元素分析工作，且影响燃料低位发热量的主要成分是水分和灰分，所以通过折算实际入炉燃料与典型燃料水分和灰分的差异，拟合实际入炉燃料元素分析的方法来解决。 （1）典型燃料元素分析成分 因入炉燃料种类多，所以选择国能高唐电厂性能试验时入炉燃料作为典型燃料。具体如下： 燃料种类 碳Car (％) 氢Har(％) 氧Oar（％） 氮Nar（％） 硫Sar（％） 灰分Aar（％） 水分Mar（％） 收到基低位发热量Qne,tar（kJ/kg） 棉花秸秆 37.24 4.33 30.66 0.71 0.12 6.35 20.59 13348 （2）入炉燃料元素成分的拟合方法 根据现场工业分析所得的水分（Mar）和灰分(Aar)数值，按照公式（1-4）进行拟合计算入炉燃料的元素成分： (1-4) 式中：——拟合的入炉燃料收到基下含碳量； 、——入炉燃料工业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。 含氢量、含氧量、含氮量和含硫量计算同含碳量。 2、反平衡热效率计算（η2） (1-5) 式中：——锅炉热效率，%； ——排烟热损失，%； ——可燃气体未完全燃烧热损失，%； ——固体未完全燃烧热损失，%； ——散热热损失，%； ——灰渣物理热损失，%。 3、排烟热损失(q2) 锅炉排烟热损失为末级热交换器（烟冷器）后排出烟气带走的物理显热占输入热量的百分率，按式(1-6)和式(1-7)计算： (1-6) (1-7) 式中：——排烟热损失，%; ——排烟带走热量，kJ/kg; ——干烟气带走热量，kJ/kg; ——烟气所含水蒸气显热，kJ/kg。 （1）干烟气带走热量（） (1-8) 式中：——干烟气带走热量，kJ/kg; ——干烟气体积，m3/kg; ——干烟气平均比热，kJ/m3·℃,为简化计算，一般选取为1.38 kJ/m3·℃； ——排烟温度，℃； ——送风机入口空气温度，℃。 （2）干烟气体积（） (1-9) 式中：——干烟气体积，m3/kg; ——排烟过量空气系数； (1-10) ——排烟氧量，%。 ——实际燃烧碳所需理论空气量，m3/kg; ——实际燃烧碳产生理论干烟气量，m3/kg。 （3）实际燃烧碳所需理论空气量 (1-11) 式中：——实际燃烧碳产生理论干烟气量，m3/kg; ——实际燃碳量，%； 、和——燃料收到基下的含硫量、含氢量和含氧量，%。 （4）实际燃碳量 （1-12） 式中：——实际燃碳量，%； 、——燃料收到基下的含碳量、灰分含量，%； ——灰渣中平均碳量与燃料灰量之比，详细计算见式（1-13）%。 （1-13） 、和——炉渣、炉灰和飞灰占灰渣总量的质量百分数，%；