一种热力发电厂能量平衡单元的发电能耗评价方法与流程

本发明涉及一种热力发电厂能量平衡单元的发电能耗评价方法。

背景技术：

目前热力发电厂进行机组性能测试时，采用发电标准煤耗和供电标准煤耗作为最终性能指标。在进行发电机发电标准煤耗和供电标准煤耗核算时，由于正平衡的核算方法的燃煤进入锅炉内称重准确度很低，会导致不确定度过大。煤种在锅炉内燃烧后将热量传递给蒸汽后，再进入汽轮机做功带动发电机发电，输出电能。该过程持续的时间较长，一般对于大型热力发电机组，从煤粉燃烧至发电机发电输出电能，需要至少几分钟时间，燃煤与蒸汽之间不存在即时性，动态的变化对结果的影响较大。因此，在热力发电厂进行发电标准煤耗和供电标准煤耗机组性能测试时，均采用反平衡的计算方法。

在常规利用反平衡方法核算发电机组的性能时，采用从微观到宏观的计算过程。即先测试并计算出锅炉的效率、汽轮机各个缸体的效率、汽轮机的热耗率，统计厂用电率，估算管道效率，最后利用汽轮机的热耗、厂用电率、锅炉效率、管道效率来计算出发电机组的发电标准煤耗和供电标准煤耗。整个测试过程需要将整个发电机组所有的相关细部指标全部测试并计算完成后才能计算出最终结果。由于各个测试存在测量误差、计算误差，各类误差叠加起来后，使得不同测试人员最终计算出来的结果偏差往往很大，存在各种准确度的争议。

此外，利用常规反平衡方法核算发电机组的性能时，往往只能对单台机组进行性能核算，不能同时对相同的若干机组甚至全厂进行性能核算。而是需要分别对每台机组进行性能试验后才能核算出一个全厂的平均性能指标。试验周期长、测量点繁多、计算过程累积误差大，核算性能指标的费用高昂且准确度低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种热力发电厂能量平衡单元测试和评价方法，该种方法过程简单易操作，可以快捷、准确的计算出能量平衡单元的发电标准煤耗和供电标准煤耗，发电标准煤耗和供电标准煤耗不存在直接的关联关系，减少了厂用电的统计过程。

解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种热力发电厂能量平衡单元的发电能耗评价方法，包括以下步骤：

(1)计算输入能量平衡单元的燃料总能量q1，其计算方式如下：

其中dgs为主给水流量，hgs为主给水焓值，hzq为主蒸汽焓值，dzr为热段再热蒸汽流量，hzr为热段再热蒸汽焓值，dlzr为冷段再热蒸汽流量，hlzr为冷段再热蒸汽焓值，dzj为再热减温水流量，hzj为再热减温水焓值，q2为锅炉排烟热损失，q3为燃料可燃气体未完全燃烧热损失，q4为固体未完全燃烧热损失，q5为灰渣的物理热损失，q6为锅炉的散热损失；

(2)计算输入能量平衡单元的外来蒸汽、高温介质的能量q2，其计算方式如下：

其中h0为热力系统中凝结水的焓值，dqi为输入蒸汽流量，hqi为输入蒸汽焓值；

(3)计算能量平衡单元输出单元外的介质能量q3，其计算方式如下：

其中doi为输出蒸汽流量，hoi为输出介质焓值；

(4)计算能量平衡单元的发电标准煤耗b1，其计算方式如下：

计算能量平衡单元的供电标准煤耗b2，其计算方式如下：

其中wf为能量平衡单元的外来电能，w1为能量平衡单元的输出发电能量，w3为能量平衡单元输出上网电能。

所述能量平衡单元可以为一个单元制机组或若干机组或整个热力发电厂。相应计算得到的是一个单元制机组的能耗评价，若干机组的能耗评价以及整个热力发电厂的能耗评价。

本发明方法的原理：发电机组输入的能量总和，即为发电机组的总能耗，与发电机组的发电机出线功率相除为发电标准煤耗，与发电机组上网功率相除为供电标准煤耗，该种供电标准煤耗与发电标准煤耗的计算结果与发电机组厂用电率没有直接关系。

发电机组的总能耗有以下三种方式：

1、燃料总能量

利用锅炉的反平衡计算方法，计算出发电机组该负荷状况下的锅炉效率。利用主给水流量计算主给水从锅炉中吸收的能量，锅炉的泄露造成的能量损失等全部归属为从锅炉中吸收的能量；利用冷段再热蒸汽流量和再热器减温水流量计算再热系统从锅炉中吸收的能量；两者之和为蒸汽系统从锅炉中吸收的能量。蒸汽系统吸收的能量与锅炉效率相除，核算出能量体从外界直接输入的燃料总能量。

2、蒸汽总能量

发电机组间接从外界进入的各类不同品质蒸汽，用于不同的用途，各类蒸汽的焓值与汽轮机凝汽器产生的凝结水焓值之差为单位蒸汽的内能，各类蒸汽输入的能量为其蒸汽流量与单位蒸汽内能相乘的总和，计算出蒸汽总能量。

3、电能总量

发电机组间接从外界输入用于各类用途的电能总量之和。

该种发电能耗计算方法不仅适用于单个发电机组的能耗计算；同样也适用于以若干相邻的发电机组乃至整个热力发电厂作为一个整体能量平衡单元，来核算若干同类发电机组的整体能耗甚至整个热力发电厂的整体能耗水平。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的发电厂能耗评价方法，采用整体能量平衡的方式，以单个发电机组或若干相同类型甚至整个热力发电场作为一个整体能量平衡单元，仅测试计算出能量平衡单元输入的能量和输出的能量就可以计算出能量平衡单元的发电标准煤耗和供电标准煤耗，发电标准煤耗和供电标准煤耗不存在直接的关联关系，减少了厂用电的统计过程；

(2)本发明的发电厂能耗评价方法采用从宏观计算的方法，不需要对整个能量平衡单元进行各种不同的微观核算，如核算汽轮机热耗率、统计厂用电率等，计算过程中不存在多种计算环节的误差累计，试验取用的测量点少，计算过程简短，核算的最终准确度较传统的评价方法更准确、直观；

(3)本发明的发电厂能耗评价方法在计算能量平衡单元输入能量时，由于燃料总能量的计算误差较大，采用锅炉输入能量反平衡的计算方式，仅需核算出锅炉效率，及主给水全部成为主蒸汽的内能增加、再热蒸汽内能增加，就可准确的核算出燃料总能量；蒸汽总能量以输入蒸汽的焓值与低压凝结水的焓值差作为其单位质量能量，就可相应计算出不同质量、品质蒸汽的总能量；输入电能的核算，以全部完全从本能量平衡单元外界进入本单元的电能总和，不包括从本单元汽轮发电机供高厂变压器取用的用于本单元辅机用的电能。

(4)本发明的发电厂能耗评价方法将发电机组在发电过程中出现的变压器损耗、电能输送过程的损耗、电机效率损耗等也作为发电过程中的能量输入部分，避免厂用电统计过程仅统计本单元所用电动类辅机的直接耗用电能，而将该部分能耗忽略的计算漏洞；

(5)本发明的发电厂能耗评价方法，可以同时对相同的若干机组甚至全厂进行性能核算，测试评价周期短、过程简单、准确度高，成本低廉。

附图说明

图1为本发明发电能耗评价方法能量平衡单元的输入燃料能量计算流程图；

图2为本发明发电能耗评价方法能量平衡单元的高温介质能量计算流程图；

图3为本发明发电能耗评价方法能量平衡单元的能耗计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例详细说明本发明的技术方案。

如图1-3所示一台600mw热力发电机组的发电能耗评价方法，其包括以下步骤：

(1)计算输入热力发电机组的燃料总能量q1，其计算方式如下：

其中dgs为主给水流量，hgs为主给水焓值，hzq为主蒸汽焓值，dzr为热段再热蒸汽流量，hzr为热段再热蒸汽焓值，dlzr为冷段再热蒸汽流量，hlzr为冷段再热蒸汽焓值，dzj为再热减温水流量，hzj为再热减温水焓值，q2为锅炉排烟热损失，q3为燃料可燃气体未完全燃烧热损失，q4为固体未完全燃烧热损失，q5为灰渣的物理热损失，q6为锅炉的散热损失；

(2)计算输入热力发电机组的外来蒸汽、高温介质的能量q2，其计算方式如下：

其中h0为热力系统中凝结水的焓值，dqi为输入蒸汽流量，hqi为输入蒸汽焓值；

(3)计算热力发电机组输出单元外的介质能量q3，其计算方式如下：

其中doi为输出蒸汽流量，hoi为输出介质焓值；

(4)计算热力发电机组的发电标准煤耗b1，其计算方式如下：

计算能量平衡单元的供电标准煤耗b2，其计算方式如下：

其中wf为能量平衡单元的外来电能，w1为能量平衡单元的输出发电能量，w3为能量平衡单元输出上网电能。

本实施例中发电机组的相关参数及常规计算方法、本发明发电能耗评价方法计算结果见表1。

表1发电机组发电能耗常规计算方法和本发明发电能耗评价方法计算结果

由表1可见，本发明热力发电机组的发电能耗方法可以准确的计算出发电机组的发电标准煤耗和供电标准煤耗，与常规的计算方法相比，发电标准煤耗和供电标准煤耗不存在直接的关联关系，减少了厂用电的统计过程。