300MW机组空预器压差对能耗影响的统计分析

300MW机组空预器压差对能耗影响的统计分析

李军

(华电国际技术服务分公司 ,山东济南 250014)

摘要：针对火电机组空预器压差升高影响机组能耗多少的问题，研究了基于运行数据获得等工况数据的计算方法，分析了空预器压差变化对风机电流、排烟温度、用电率、供电煤耗影响数值的计算过程，基于多台300MW等级机组运行数据，获得了压差单位值变化对机组能耗的影响，为定量分析空预器压差能耗影响提供了一种基于实际运行数据的统计分析方法。

关键词：空预器；压差；能耗

中图分类号： 文献标志码：A 文章编号：

0 前言

燃煤火力发电机组实施氮氧化物超低排放后，回转式空预器发生硫酸氢铵型堵灰成为普遍问题。空预器堵灰表现为空预器压差（空预器烟气侧进出口压力之差）升高，导致风机电流升高、排烟温度升高，进而导致机组的发电厂用电率和供电煤耗升高^[1]。目前，空预器压差对机组能耗的定量影响关系尚不明确。本文依据300MW等级火电机组实际运行数据，定量分析了空预器压差的单位变化对机组能耗影响的数值范围。

1 基于运行数据的能耗分析方法

1.1空预器压差影响的运行参数

空预器压差（以下简称压差）一般指回转式空预器烟气侧进出口烟气压力的差值，反映了空预器换热元件孔隙的积灰堵灰程度^[2]。根据设备机理和运行数据，随空预器压差变化，变动的运行指标主要有风机电流和排烟温度。

对风机电流的影响：压差升高说明空预器烟气通道、风通道的阻力增大，三大风机（引风机及增压风机、送风机、一次风机）的压头升高、风机功率增大，风机驱动电机电流随之升高，进而导致机组发电厂用电率升高、供电煤耗升高。

对排烟温度的影响：压差升高说明空预器换热元件表面积灰增加，换热元件热阻升高、换热系数降低，空预器换热性能降低，表现为空预器利用度指标（空预器利用度=烟气进出口温度差/烟气空气进口温度差）数值变小，空预器出口排烟温度升高，锅炉排烟损失增大，锅炉效率降低，导致机组供电煤耗升高。

1.2等负荷工况数据的计算

为跟踪分析指标变化趋势，需要计算每日等工况下的运行指标值。压差、风机电流等运行指标随锅炉工况参数（烟气量或蒸发量）随时变化，排除工况参数造成的指标变化，比对相同工况下的运行数据，才能准确反映设备性能变化。锅炉烟气量测点误差较大，且多数机组未设置此测点，一般取锅炉蒸发量表示锅炉工况。同时，为更显著的发现指标变化，一般取常态较高负荷段（85%蒸发量）作为对比工况。

每天相同蒸发量的工况，运行时段可能没有，或者为波动状态，无法直接采集到有效数据。利用指标与蒸发量呈连续函数对应关系的规律，通过拟合曲线、等负荷工况折算，可以获得较为准确的每日等负荷折算值。

等负荷工况压差值的计算过程：将每天短时间间隔（一般每15分钟1次）的数据，与蒸发量数据进行曲线拟合，得到拟合曲线方程，进而得到等负荷工况（850t/h蒸发量）下的压差每日指标变化趋势图。以300MW等级ZB5号机组运行数据为例（图1），10月31日消除吹灰压力偏低缺陷后，降低了空预器压差。图1为压差随蒸发量的日变化趋势图，基于图中拟合曲线计算可得，850t/h蒸发量工况下，10月31日两侧压差平均值为1520Pa，11月3日两侧压差平均值降低为1255Pa、比4天前降低265Pa。

图1：压差随蒸发量的日变化趋势

取每日等负荷折算值，可以得到等负荷折算值日变化趋势图（图2），从图中可看到，随压差的升高和降低，空预器利用度、排烟温度、风机电流发生了关联的趋势变化。

图2：等负荷折算值日变化趋势

1.3 压差对能耗影响的计算

压差变化通过2个途径最终影响到机组供电煤耗变化，一是造成风机电流、风机功率、用电率、供电煤耗的系列变化，二是造成空预器利用度、排烟温度、锅炉效率、供电煤耗系列变化。

压差造成风机电流变化系列影响的计算过程：根据风机功率公式，可以由电流计算得到风机功率，除以机组发电功率得到发电用电率（即风机用电率），按耗差影响可折算为供电煤耗影响。以ZB5号机组运行数据为例，风机电流随空预器压差升高出现了明显的升高趋势，图3为10月18日至11月3日，850t/h蒸发量等负荷工况下，引风机、送风机、一次风机电流随压差变化趋势。

图3：风机电流随压差变化趋势

压差对风机电流、风机用电率、供电煤耗影响计算如下：10月18日至11月3日，等负荷工况下，ZB5号机组三大风机的电流值随空预器压差出现相关联的升高、降低趋势。压差最低与最高工况相比，空预器压差降低265Pa，三大风机合计电流降低75A。风机功率降低663kW（风机功率降低值=1.732×电压×电流×功率因数=1.732×6kV×75A×0.85=663kW）。风机用电率降低0.28个百分点（850t/h蒸发量下机组负荷为240MW，用电率降低值=用电功率/机组发电功率=663kW/240MW=0.28%）。按1个百分点用电率影响供电煤耗3.1克/千瓦时计算，折算供电煤耗降低0.86克/千瓦时。

压差变化对排烟温度、煤耗影响计算过程：空预器利用度指标，反应了空预器换热性能的高低。将压差变化前后空预器利用度的变化值，与之前的入口温差相乘，得到排烟温度变化值，按排烟温度的耗差影响可折算为对供电煤耗的影响。以图4中ZB5号机组运行数据为例，随空预器压差降低265Pa，空预器利用度提高1.05个百分点，影响排烟温度降低3.4℃（排烟温度降低值=利用度变化值入口温差=1.05%×321℃=3.4℃），按10℃影响煤耗1.5克/千瓦时的耗差值，折算供电煤耗降低0.54克/千瓦时。

图4：空预器利用度随压差变化趋势

对ZB5号机组数据汇总分析（表1），空预器压差降低265Pa，影响风机用电率降低0.28个百分点，排烟温度降低3.4℃，两项合计供电煤耗降低1.4克/千瓦时。

表1：ZB5号机组空预器压差变化影响运行数据汇总表

2 基于多机组运行数据的能耗影响范围分析

对多台机组运行数据统计分析，可以获得压差变化影响的数值范围，为指标分析提供参考依据。取6台300MW等级机组实际运行数据，采用前述统计方法，取实际运行数据，折算为等负荷工况数据，根据每日数据变化，计算压差变化影响，统计分析结果见表2。

由表2数据可知，在85%锅炉负荷下，空预器压差每变化100Pa，影响风机用电率变化范围为0.1～0.15个百分点、平均影响为0.13个百分点，影响排烟温度变化范围为1.3～2.0℃、平均影响为1.7℃，用电率和排烟温度变动合计影响供电煤耗0.51～0.75克/千瓦时、平均影响为0.66克/千瓦时。

表2：6台机组空预器压差变化影响运行数据汇总表

3 结论

（1）空预器压差增大对机组能耗影响明显。根据多台300MW等级机组实际运行数据分析，在85%锅炉负荷下，空预器压差每变化100Pa，影响供电煤耗约0.66克/千瓦时。

（2）空预器压差是一项重要的可控潜力，实际运行中应充分重视对空预器压差的监督和优化控制。

（3）对设备性能参数的比对应排除机组工况变化影响，通过等负荷数值折算、长时间趋势对比，能更准确分析设备性能参数的变化。

参考文献：

[1] 蔡明坤，回转式空气预热器性能变动和锅炉经济性变化间关系探讨[J]，锅炉技术， 2013(11):9-13

[2]刘文，燃煤锅炉烟风系统阻力优化与分析，华电技术，2016(38):6-7