煤質變化對煤水比影響的分析

馬棟梁,朱延海

(神華江蘇國華陳家港發電有限公司安全技術部,江蘇鹽城 224631）

煤質變化對煤水比影響的分析

馬棟梁,朱延海

(神華江蘇國華陳家港發電有限公司安全技術部,江蘇鹽城 224631）

煤水比的控制調節在給水和過熱汽溫控制中起著決定性的作用。煤質的變化對于煤水比數值的影響很大。目前,煤炭供應已日趨緊張,電站鍋爐采用各種煤作為燃料已成常例。因此,煤質的變化會對機組運行產生影響。現以煤水比計算公式為基礎,推導了因煤質變化對煤水比影響的矩陣方程。通過該矩陣方程,可計算出煤質中各種成分的變化對煤水比變化的影響大小。對于超臨界機組控制理論及策略的研究具有參考意義。

超臨界;機組;煤質;煤水比;控制;策略;計算;方程

1 概 述

超臨界機組由于控制系統的高耦合性,所以常采取比例控制。其中,煤水比的控制調節在給水和過熱汽溫控制中起著決定性的作用。煤水比不是一個固定的數值,而是隨著煤質和負荷工況的變化而改變的。在煤炭資源日益緊張的今天,鍋爐燃燒的燃煤,往往不是設計時選用的煤種,煤質成分的變化對于煤水比數值的大小影響很大。所以確定煤質成分變化對煤水比數值影響的大小,進而更好的控制鍋爐給水和過熱蒸汽溫度,具有重要的意義[1-5]。

2 煤水比計算公式

現依據的鍋爐煤水比計算公式,即國家標準電站性能試驗規程(GB 10184—88）中的鍋爐煤水比計算公式[6]。計算公式如式1所示:

式中:ist ——過熱器出口焓值,kJ/kg;

ifw——省煤器進口焓值,kJ/kg;

F ——給煤量,t/h;

W ——給水量,t/h;

Qnet——低位發熱量,kJ/kg;

3 公式的化簡與推導

計算煤水比變化量的時候,作如下化簡:

取 q3,q5,q6為定值 ,分別為 0.1、0.4、0.32。取冷空氣的焓值為30℃時的焓值,為39 k J/Nm3。由于灰渣率所占的份額很小,通常不到10%,所以灰渣率和爐渣含碳量分別取為定值。灰渣系數取為0.1,飛灰系數αfh取為0.9。

由于目前的電廠鍋爐排煙溫度為110～160℃,在這個溫度范圍之內,排煙氣體的比熱容變化不大,所以可以取為定值。取定在溫度為135℃時的各種氣體成分的比熱容。

經過對計算煤水比的公式進行化簡和求導,得到如下計算F/W變化量的式子:

——煤質變化以后C,S,H,O,N,水分,灰分的應用基成分變化量;

dυ ——排煙溫度變化量;

dαpy——由于排煙含氧量的變化,過量空氣系數的變化量;

dQnet——燃料低位發熱量的變化量;

dq4——機械不完全燃燒熱損失的變化量。

4 公式的計算驗證及分析

以某電廠660MW超臨界機組額定負荷工況為例進行計算,性能計算的原始數據如表1所示:

表1 原始數據

表2 原公式計算結果與推導公式計算結果的對比[7]

通過對推導得出的公式進行驗證,發現用新的公式所得出的結果與原公式得出的結果相比較,其相對誤差和絕對誤差都很小,能滿足實際工程上的需要。

通過該矩陣方程,可以直接得出煤質各種成分變化量的大小對煤水比變化的影響。過量空氣系數(煙氣含氧量）的變化量對煤水比的影響大小,是與煤質的應用基C,H,O,S成分有關系的。當煙氣氧量增大 1%(絕對值）時,造成鍋爐效率變小0.22542154%,進而造成煤水比增大2.574×10-4。當燃煤發熱量變化100 kJ/kg時,造成鍋爐效率變化0.01958%,進而造成煤水比變化為 5.165×10-4。當燃煤灰分變化1%時,造成鍋爐效率變化為0.085%,進而造成煤水比變化為9.66×10-5。

5 結 語

(1）通過對煤水比計算公式的推導化簡,可以分析出煤質應用基各種成分的變化,以及煤種低位發熱量的變化,煙氣含氧量的變化對煤水比變化的影響,對于給水和過熱汽溫的控制具有指導意義。

(2）簡化的煤水比計算模型,直觀的反映了煤質各種成分變化對煤水比變化影響的大小。

(3）煤質變化對煤水比的影響計算分析,為超臨界機組協調控制的分析打下了基礎。

[1]胡武奇,忻建華,葉敏.600MW超臨界鍋爐基于中間點焓校正的給水控制系統[J].能源技術,2008,(3）:136-139.

[2]錢慶生.600MW超臨界機組控制系統特點與協調控制策略[J].熱電技術,2008,(2）:53-56.

[3]俞成立.超(超）臨界機組中間點溫度過熱度控制策路[J].中國電力,2008,(7）:60-64

[4]王志剛,雷兆團,張廣才.超臨界 600MW機組直流鍋爐動態特性研究[J].熱力發電,2010,(9）:14-20.

[5]王建偉,楊培成.超臨界600WM 機組給水控制策略[J].熱力發電,2010,(2）:79-81

[6]范從振.鍋爐原理[M].中國電力出版社,1986,(5）.

[7]李永華,馬棟梁.水和蒸汽[火用]值計算模型的分析及實現[J].汽輪機技術,2008,(4）:253-254.

Analysison the Influence of Coal Quality against the Coal-water ratio

MA Dong-liang,ZHU Yan-hai
(Security Technology Department,Shenhua Jiangsu Guo Hua Chenjiagang Pow er Co.Ltd,Yancheng,Jiangsu,224631,China）

The control®u lation of coal-w ater ratio plays a decisive role in the contro l of feeding water and superheated steam temperature.The changes of coalquality w illgreatly affect the value of coal-w ater.Coal supp ly is increasing day by day at p resentand all kinds of coa lsmay be common used in the boilers of power p lants.Therefore,the changes of coal quality w ill greatly affect the operation of pow er unit.Thematrix equation of affected coal-w ater ratio has been deduced w ith the change of coal quality based on the calcu lated formu la of coal-w ater ratio.Through this equation,the effective degree of the change of coal components can be calcu lated against change of coal-w ater ratio,w hich has a reference to the research of the control theory and strategy of supercritical power unit.

supercritical;power unit;coal quality;coal-w ater ratio;contro l;strategy;ca lculation;equation

TK265

A

1672-0210(2011）02-0033-03

2011-04-01

2011-04-27

馬棟梁(1982-）,男,碩士,工程師,現從事電廠熱控維護方面的管理工作。

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