生物质直燃发电机组效率计算全解

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（n 1）

n = —xlOO%

（1-1）

式中：如——锅炉热效率，%；

仑 --- 输入热量，kJ;

久――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Qr （爲严（1-2）式中：0祕严——燃料收到基低位发热量，kJ/kg。

3、输出热量（Q1）

⑴3

）

式中：

B――燃料消耗量，kg;

% ---- 锅炉主汽流量，kg/h ；

如一一锅炉主蒸汽出口焓值，kJ/kg ；

〜一一锅炉给水焓值，kJ/kg ；

作一一锅炉排污水量，％；

人一一锅炉排污水的焓值，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：

)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：

—…宀

(1-4)

式中：C.——拟合的入炉燃料收到基下含碳量；

M八A虚--- 入炉燃料工业分析收到基下水分和灰分；

(：祁、M和、A呼――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(n 2)

(1-5) 式中：瓜——锅炉热效率，%

的一一排烟热损失，%

力 ---- 可燃气体未完全燃烧热损失， %

力 ---- 固体未完全燃烧热损失， %

為——散热热损失，% 切——灰渣物理热损失，%

3、排烟热损失（q 2）

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：

a

的二空X100

2

Q r

0二毀+脣°

式中：的一一排烟热损失，%；

仏 ---- 排烟带走热量，kJ/kg;

0, ----- 干烟气带走热量，kJ/kg; W ――烟气所含水蒸气显热，kJ/kg

（1 ）干烟气带走热量（）

式中：2T ------ 干烟气带走热量，kJ/kg;

"耳 --- 干烟气体积，m3/kg;

"总――干烟气平均比热，kJ/m 3 〃 C ,为简化计算，

般选取为1.38 kJ/m 3 〃C ；

(1-6) (1-7)

(1-8)

J――排烟温度，C；

6――送风机入口空气温度，c。

（2）干烟气体积（6 ）

(1-9)

式中：——干烟气体积，m3/kg;

%――排烟过量空气系数；

_ 21

□冋一21 Q （1-10）

S――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

=0（^ （C；+0375SJ +003330. ⑴伯）

式中：卩耳）--- 实际燃烧碳产生理论干烟气量，m3/kg;

--- 实际燃碳量，%

©、磴和4――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，%

、无燃料收到基下的含碳量、灰分含量，

式（1-13） %

Q _ %-4 * a 虻C 险+

孤

（1-13 ）

化、％和作——炉渣、炉灰和飞灰占灰渣总量的质

量百分数，%根据机组性能试验结果，建议选取： 130t/h

锅炉炉渣、炉灰和飞灰占灰渣总量的质量百分数分别为：

60、

30和10;48t/h 黄秆锅炉炉渣和飞灰占灰渣总量的质量百分

数分别为：60、40；

和。一一炉渣、炉灰和飞灰的含碳量，

%

（5）实际燃烧碳产生理论干烟气量

式中：£；——实际燃碳量，%

»、W 燃料收到基下的含硫量、含氮量，

% 卩耳） -- 实际燃烧碳产生理论干烟气量，

m3/kg

（6）烟气所含水蒸气显热（。丁7）

二 了妙如/r （陰 F ）

式中：0?"——烟气所含水蒸气显热，

——水蒸气平均定压比热，

算，一般选取为1.51 kJ/m 3〃C ；

J ――排烟温度，C ；

6――送风机入口空气温度，C ；

二1昨 •

579叩汀+口冀靠

(1-14)

(1-15) kJ/kg;

kJ/m 3〃C ,为简化计