火力发电厂技术经济指标计算方法常规燃煤发电机组单位产品能源消耗限额解读及节能技术介绍

《火力发电厂技术经济指标计算方法》（DL/T904-2015）《常规燃煤发电机组单位产品能源消耗限额》（GB21258-2013）解读及节能技术中国国际工程咨询公司目录一、背景介绍2014年9月12日，国家发展改革委、环境保护部和国家能源局联合印发了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改能源[2014]2093号），提出全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时，到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时，其中现役60万千瓦及以上机组（除空冷机组外）改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时等能效指标和超低排放指标要求。同时提出开展严控大气污染物排放，积极发展热电联产，深入淘汰落后产能，实施综合节能改造，推进环保设施改造等工作。一、背景介绍2015年12月11日，环境保护部、国家发展改革委和国家能源局联合印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知（环发[2015]164号），提出到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米）；全国新建燃煤发电项目原则上要采用60万千瓦及以上超超临界机组，平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时（以下简称克/千瓦时），到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时；落后产能和不符合相关强制性标准要求的机组要实施淘汰。一、背景介绍2016年3月17日，国家发展改革委、国家能源局印发《关于促进我国煤电有序发展的通知》（发改能源[2016]565号），提出加大淘汰落后产能力度。各省（区、市）要按照国家相关规定，进一步提高标准、加大力度，逐步淘汰服役年限长，不符合能效、环保、安全、质量等要求的火电机组，优先淘汰30万千瓦以下运行满20年的纯凝机组和运行满25年的抽凝热电机组。2016年3月22日，国家发展改革委、国家能源局等五部委联合印发《热电联产管理办法》（发改能源[2016]617号），提出规划新建2台30万千瓦级抽凝热电联产机组的，须满足采暖期热电比应不低于80%。一、背景介绍2016年4月18日，国家发展改革委、国家能源局印发《关于进一步做好煤电行业淘汰落后产能工作的通知》（发改能源[2016]855号），其淘汰标准之一：改造后供电煤耗仍达不到《常规燃煤发电机组单位产品能源消耗限额》（GB21258-2013）规定的机组（不含超（超）临界机组）。2016年10月10日，《国家能源局关于进一步调控煤电规划建设的通知》（国能电力[2016]275），提出民生热电是指承担民生采暖供热负荷，且根据近期规划热负荷预测情况，采暖期热电比不低于80%的热电联产项目。一、背景介绍以上这些文件中涉及到很多能效和环保指标要求，以及行业和国家强制标准等依据。因此需要了解《火力发电厂技术经济指标计算方法》（DL/T904-2015）、《常规燃煤发电机组单位产品能源消耗限额》（GB21258-2013）以及优秀节能技术，清楚能效指标的计算方法、影响因素、国家强制标准的要求和提高机组能效水平的技术措施。二、《火力发电厂技术经济指标计算方法》《火力发电厂技术经济指标计算方法》（DL/T904-2004）于2004年12月14日首次发布，2005年6月1日开始实施，自实施以来在电力行业得到了广泛应用和关注。根据《国家能源局关于下达2013年第一批能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技[2013]235号），在结合当前最新的产业政策、技术水平和各方意见的基础上，对标准内容进行了修订，并于2015年4月2日发布了《火力发电厂技术经济指标计算方法》（DL/T904-2015），自2015年9月1日开始实施。二、《火力发电厂技术经济指标计算方法》《火力发电厂技术经济指标计算方法》（DL/T904）实施十余年来，已经为火力发电厂节能降耗分析和能效指标控制方面重要的基础标准，在很多相关标准中得到引用，部分见下：《燃煤电厂能耗状况评价技术规范》（DL/T255）《火力发电机组煤耗在线计算导则》（DL/T262）《电力节能技术监督导则》（DL/T1052）《常规燃煤发电机组单位产品能源消耗限额》（GB21258）《热电联产机组单位产品能源消耗限额》（待发布）二、《火力发电厂技术经济指标计算方法》能耗指标分析是指通过对能耗指标的实际值与设计值或目标值的对比，分析能耗指标偏差，发现设备运行中经济性方面存在的问题，从而为运行优化调整、设备治理和节能改造提供依据和方向。火电机组能耗指标体系主要由锅炉、汽轮发电机组以及附属设备及其系统的各类能耗指标等组成。二、锅炉相关能耗指标二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》锅炉热效率：指锅炉的有效利用热量占锅炉输入燃料低位发热量的百分比。（正平衡法）——锅炉热效率，%；——每千克燃料的低位发热量，kJ/kg；——每千克燃料低位发热量中有效利用的部分，也可称为输出热量，kJ/kg。1gar,net100%QQgnetar,Q1Q（反平衡法）——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，%；——锅炉散热热损失，%；——灰渣物理显热热损失，%；——每千克燃料由于石灰石热解反应和脱硫反应而产生的热损失，仅炉内脱硫的锅炉存在，%。234567gar,net2345671100%100()QQQQQQQqqqqqq2q3q4q5q6q7q二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》排烟热损失（）是影响锅炉效率的各项热损失中最大的一项热损失。——每千克燃料的排烟损失热量，kJ/kg；——空预器出口干烟气带走的热量，kJ/kg；——空预器出口烟气所含水蒸气的显热，kJ/kg。%100netar,22QQq2Q2HOgy222QQQgy2Q2HO2Q2q二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》排烟温度和烟气量是影响排烟热损失的重要因素。——空预器出口基于每千克燃料燃烧生成的实际干烟气体积，m3/kg；——空预器出口每千克燃料燃烧产生的水蒸气及相应空气湿分带入的水蒸气体积，m3/kg——空预器出口的排烟温度，℃；——空预器入口空气温度，℃，由该处的一、二次风空气温度按流量加权平均计算而得；——干烟气从到的平均定压比热容，kJ/(kg·K)；——水蒸气从到的平均定压比热容，kJ/(kg·K)。gy2gyp,gypy0()QVct222HO2HOp,HOpy0()QVctgyVpy0tp,pyc2p,HOc2HOV0t0tpypy二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》影响锅炉排烟温度的主要因素有锅炉负荷、锅炉入口空气温度（指空气预热器入口处的空气温度）、空预器换热效果、受热面及尾部烟道积灰、送风量以及燃烧调整等。初步估算，60万千瓦超临界湿冷燃煤发电机组排烟温度每变化10℃，影响锅炉效率约0.5%，影响发电煤耗约1.5gce/kWh左右。二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》锅炉系统漏风是影响锅炉烟气量重要因素，漏风包括空预器漏风、炉本体漏风和电除尘漏风等。其中空气预热器漏风率按下式计算：——空气预热器漏风率，%；——空气预热器入口烟气质量流量，t/h；——空气预热器出口烟气质量流量，t/h。'L'100%GGAGLA'GG二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》漏风不仅造成锅炉排烟热损失增大，降低锅炉效率，还会使风机耗电量增加，增加厂用电消耗，因此需要尽量降低空预期漏风率，新建项目一般控制在第一年4%，常年5%。在运机组可以通过空预期柔性密封改造等技术降低漏风率，初步估算可降低供电煤耗约0.2-0.5gce/kWh。二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》运行中的空气预热器漏风率可由空预器出入口的过量空气系数估算，公式为：——空气预热器入口烟气的过量空气系数；——空气预热器出口烟气的过量空气系数。''L'90A'二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》过量空气系数表示燃烧时供给的空气量和理论空气量的比值，可由干基氧量按下式计算而得：——过量空气系数；——锅炉干基氧量，%。AA2d2121O2dO二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》锅炉氧量（锅炉氧量是指烟气中氧气占烟气总容积的百分比）是体现锅炉系统漏风情况的主要指标。干基氧量：烟气总容积不包含烟气水蒸气容积时测得的氧量；湿基氧量：烟气总容积包含水蒸气容积时所测得的氧量。注意：采用氧化锆就地测量的氧量为湿基氧量。二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》干基氧量与湿基氧量换算关系：——干基氧量，%；——湿基氧量，%；——烟气中干烟气体积，m3；——烟气中水蒸气体积，m3。2gyHO2d2gyVVOOVgyV2HOV2O2dO二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）和《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改能源[2014]2093号）规定的污染物排放指标都是在干基氧量，且在基准氧含量条件下。比如根据《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号）规定：到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米）二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》实测氧含量与基准氧含量下大气污染物排放浓度换算：——大气污染物基准氧含量排放浓度，mg/m3；——实测的大气污染物排放浓度，mg/m3；——实测的氧含量，%；——基准氧含量，%。2221'21'ddOccO2'dO2dO'cc二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》锅炉氧量是锅炉燃烧调整不可缺少的重要指标，对锅炉的排烟热损失、可燃气体未完全燃烧热损失、固体未完全燃烧热损失等都有不同程度的影响，是日常运行应重点监控和分析的指标。初步估算，60万千瓦超临界湿冷燃煤发电机组锅炉氧量每变化1%，影响锅炉效率约0.3%。二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》可燃气体未完全燃烧热损失（）：指排烟中可燃气体成分未完全燃烧而造成的热量损失占输入燃料低位发热量的百分比，与排烟中的CO、H2、CH4等气体的浓度相关。由于烟气中H2、CH4等可燃气体含量很低，未燃尽气体主要是CO，因而计算公式为：——空预器出口干烟气中一氧化碳的容积含量百分比，%。注意：影响化学不完全燃烧热损失的主要因素是燃料性质、锅炉氧量，燃用高挥发分煤种的机组（如褐煤、烟煤）应重点关注。3qgy3ar,net126.36100%COVqQCO二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》固体未完全燃烧热损失（）：指锅炉灰渣可燃物造成的热量损失和中速磨煤机排出石子煤的热量损失占输入燃料低位发热量的百分比。——中速磨煤机排出石子煤的热量损失率；——中速磨煤机排出石子煤的收到基低位发热量，kJ/kg；——锅炉燃料消耗量，t；——石子煤排放量，t；——灰渣中平均含碳量与燃煤灰量之百分比。4qszar44ar,net337.27100%ACqqQszszar,netsz4Lar,net100%BQqBQsz4qszar,netQLBszBC二、锅炉相关能耗指标-《火力发电厂技术经济指标计算方法》影响固体未完全燃烧热损失的主要因素是燃料性质和锅炉燃烧状况。对于固态排渣煤粉锅炉飞灰占燃煤总灰量的质量含量百分比约为90%，因此飞灰可燃物是体现固体未完全燃烧热损失的重要指标。根据某600MW超临界燃煤锅炉试验结果，飞灰可燃物变化1%，约可影响锅炉效率约0.25%。二、锅