火电厂热经济指标及分析

1. 火电厂热经济指标及分析 华北电力大学动力工程系 杨志平

2. 主要内容 • 火力发电厂热经济性的评价方法 • 火力发电厂的热经济指标及计算方法 • 循环型式和参数对机组热经济性的影响 • 锅炉的主要参数对机组热经济性的影响 • 汽轮机组的主要参数对机组热经济性的影响

3. 火力发电厂热经济性的评价方法 • 热力学第一定律分析方法（定量计算） 从能量转换的数量来评价热功转换的效果 热量法（热效率，热损失） • 热力学第二定律分析方法（定性分析） 从能量的质量（品位）来评价热功转换的效果 熵方法，佣方法（作功能力损失，佣损，佣效率）

4. 热力学第一定律分析方法 热效率：设备或系统有效利用的热量与供给的热量之比的百分数 • 锅炉效率————锅炉热损失 • 管道效率————管道热损失 • 汽轮机热效率————冷源损失 • 机械效率————机械损失 • 发电机效率————发电机损失 • 全厂效率————全厂热损失

5. 热力学第二定律分析方法 • 作功能力损失： • 火电厂典型不可逆过程 有温差的换热过程 有摩阻的绝热膨胀或压缩过程 绝热节流过程 有散热的节流过程

6. 火力发电厂的热经济指标 • 三类：能耗量、能耗率、热效率 煤耗量 • 凝汽式电厂： 煤耗率 全厂热效率 煤耗量 总的指标 总热效率 • 热电厂： 发电方面 分项指标 供热方面

7. 凝汽式机组的热经济指标 • 汽耗量、热耗量 • 汽耗率、热耗率 • 机组热效率

8. 凝汽式机组热经济指标之间的变化关系 • 总效率与分效率之间的变化关系 • 煤耗率与热效率之间的变化关系 • 热效率与热耗率之间的变化关系 • 煤耗率与热耗率之间的变化关系

9. 热电厂及供热机组的热经济指标 • 总的指标：燃料利用系数 热化发电率 • 分项热经济指标： 发电方面：发电热效率 发电热耗率 发电标准煤耗率 供热方面：供热热效率 供热标准煤耗率

10. 供热煤耗的计算 • 热电分摊比：供热用热量占总热量的比例 • 发电供热总热耗量： • 供热用热耗量： • 供热标准煤耗量：总标准煤耗量*热电分摊比 • 供热标准煤耗率：供热标准煤耗量/热负荷 • 发电标准煤耗量：总标准煤耗量*（1-热电分摊比） • 发电标准煤耗率：发电标准煤耗量/发电量 • 供电标准煤耗率：发电标准煤耗量/供电量

11. 厂用电率的计算 • 凝汽式电厂： • 热电厂： 供热用厂用电量：纯供热厂用电量+发电、供热厂用电量*热电分摊比 发电用厂用电量：纯发电厂用电量+发电、供热厂用电量*（1-热电分摊比） 纯发电厂用电量：循环水泵、凝结水泵等 纯供热厂用电量：热网水泵、热网疏水泵等

12. 提高电厂热经济性的途径 • 提高初参数 • 降低终参数 • 采用回热 • 采用再热 • 采用热电联产

13. 蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响 • 对循环热效率的影响 • 对汽轮机相对内效率的影响 • 对机组效率的影响 • 对全厂效率的影响 • 提高初参数的技术限制

15. 蒸汽终参数对电厂热经济性的影响 • 排汽压力对循环热效率的影响 • 排汽压力对汽轮机相对内效率的影响 • 排汽压力对机组热经济性的影响 • 排汽压力对电厂热经济性的影响 • 降低排汽压力的限制

16. 给水回热加热 • 作用：提高给水温度 减小冷源损失 • 给水回热过程的主要参数 回热级数 回热加热分配 给水最终加热温度 • 回热经济性分析：回热作功比

17. 蒸汽中间再热 再热的目的 提高蒸汽初压、降低排汽压力，使湿度增大，降低内效率，危及安全，蒸汽再热是保证汽轮机最终湿度在允许范围内有效措施。 再热参数选择合适，再热是进一步提高初压和热经济性的重要手段 。 • 再热参数 再热温度 再热压力 再热压损

19. 火电厂技术经济指标体系 火力发电厂的技术经济指标体系是指影响火力发电厂锅炉、汽轮机、发电机设备及其整个系统经济性能的全部技术经济指标。分为四级： • 一级指标：发电厂热力经济性的总指标——供电煤耗率等； • 二级指标：供电量、发电煤耗率、燃料等指标； • 三级指标：发电量、厂用电率、汽机效率、锅炉效率、管道效率等指标； • 四级指标：汽轮机、锅炉、辅机设备、热力系统和燃料质量、数量的各项小指标。

20. 一级指标（供电煤耗率） 供电煤耗水平是发电厂各方面工作总的反映。包括：设备健康、检修工艺、检修质量、运行操作、专业管理、燃料管理、节能管理等多方面的工作水平。 发电厂单元机组供电煤耗水平与供电量、厂用电率、发电煤耗率和燃料管理水平等有关。全厂供电煤耗水平：一是与单元机组供电煤耗水平有关，二是与单元机组供电量权数构成比例有关。特别是机组参数、单机容量相差较大时单元机组供电量权数变化对供电煤耗率的影响。

21. 供电煤耗率计算方法 • 供电煤耗率＝ • 供电煤耗率＝

22. 二级指标（厂用电率） 厂用电率：是指发电厂发电辅机设备的自用电量占发电量的比例。单位：％。厂用电率变化0.25％(百分点)左右影响发电煤耗变化1g/kW·h。厂用电率计算公式为： 厂用电率＝ ×100（％）

23. 影响厂用电率的主要指标 • 磨煤机单耗 、磨煤机耗电率 • 排粉机单耗 、排粉机耗电率 • 给水泵单耗 、给水泵耗电率 • 送风机单耗 、送风机耗电率 • 吸风机单耗 、吸风机耗电率 • 循环水泵耗电率 • 输煤(燃油)系统耗电率 • 除灰系统耗电率

24. 磨煤机单耗：是指磨煤机每磨制一吨煤粉所耗用的电量。单位：kWh/t(煤)。表示磨煤机运行的经济性。与煤的可磨性系数，磨煤机装球量、装煤量，磨煤机出、入口压差，磨煤机出口温度，磨煤、制粉系统设备效率及健康水平，运行人员调整操作水平、监盘质量等有关磨煤机单耗：是指磨煤机每磨制一吨煤粉所耗用的电量。单位：kWh/t(煤)。表示磨煤机运行的经济性。与煤的可磨性系数，磨煤机装球量、装煤量，磨煤机出、入口压差，磨煤机出口温度，磨煤、制粉系统设备效率及健康水平，运行人员调整操作水平、监盘质量等有关 磨煤机单耗＝

25. 磨煤机耗电率。是指磨煤机磨煤粉所耗用的电量占计算期发电量的比例。单位：％。表示电厂燃用煤粉的经济性。除与影响磨煤机单耗的因素有关外，还与燃料质量，主、辅机设备、系统的经济性能有关。磨煤机耗电率。是指磨煤机磨煤粉所耗用的电量占计算期发电量的比例。单位：％。表示电厂燃用煤粉的经济性。除与影响磨煤机单耗的因素有关外，还与燃料质量，主、辅机设备、系统的经济性能有关。 磨煤机耗电率＝ ×100(％)

26. 给水泵单耗：是指给水泵每给锅炉供一吨水所耗用的电量。表示给水泵及其给水系统的运行经济性，与给水泵效率、给水系统阻力、系统运行调整方式、运行人员调整操作水平等有关。单位：kWh/t(水)。给水泵单耗：是指给水泵每给锅炉供一吨水所耗用的电量。表示给水泵及其给水系统的运行经济性，与给水泵效率、给水系统阻力、系统运行调整方式、运行人员调整操作水平等有关。单位：kWh/t(水)。 给水泵单耗＝（kW•h/t)

27. 送风机单耗：指送风机在锅炉生产一吨蒸汽时所耗用的电量。单位：kWh/t(汽)。表示送风机及其系统的运行的经济性。与送风机效率，送风系统阻力，空气预热器及风系统设备的健康水平以及各送风调整门开度、阻力等有关。送风机单耗：指送风机在锅炉生产一吨蒸汽时所耗用的电量。单位：kWh/t(汽)。表示送风机及其系统的运行的经济性。与送风机效率，送风系统阻力，空气预热器及风系统设备的健康水平以及各送风调整门开度、阻力等有关。 送风机单耗＝（kW•h/t)

28. 二级指标（发电煤耗率） 发电煤耗率表示发电厂热力设备、热力系统的运行经济性。单元发电机组的发电煤耗率与锅炉效率、汽机效率、管道效率有关。全厂发电煤耗率水平除与单元发电机组的发电煤耗率水平有关外，还与单元机组发电量权数有关。 正平衡计算方法：发电煤耗率＝ （g/kWh） 反平衡计算方法：发电煤耗率= (kg/kwh) 发电煤耗率＝ (kg/kwh)

29. 三级指标（锅炉效率） 锅炉正平衡效率：指锅炉产出热量与计算期皮带秤称重的锅炉耗用煤量的热值的比例。： 锅炉反平衡效率＝100－（排烟损失(％)+化学未完全燃烧损(％)+机械未完全燃烧损失(％)+散热损失(％)+灰渣物理热损失(％)） 锅炉效率变化0.18％～0.28％(百分点)影响发电煤耗率相应变化1g/kW•h。

30. 锅炉设备及系统的技术经济指标 • 主蒸汽压力 ，主蒸汽温度 • 再热蒸汽压力 ，再热蒸汽温度 • 锅炉入风温度:是指送风机入口的进风温度 • 氧量:计算排烟损失的氧量应是空气预热器烟气出口处(空气预热器空气入口后)的氧量,锅炉出口氧量变化1％(百分点)，约影响锅炉效率变化0．46％(百分点)，影响发电煤耗变化1.6g/kW•h左右。 • 排烟温度 • 锅炉尾部烟道漏风系数与漏风率 • 化学未完全燃烧损失

31. 锅炉设备及系统的技术经济指标（续） • 飞灰含碳量，灰渣含碳量 • 入炉煤低位热量 • 入炉煤挥发分 • 入炉煤灰分 • 入炉煤水分 • 煤粉细度

32. 氧量对锅炉效率的影响 计算排烟损失的氧量应是空气预热器烟气出口处(空气预热器空气入口后)的氧量,锅炉出口氧量变化1％(百分点)，约影响锅炉效率变化0．46％(百分点)，影响发电煤耗变化1.6g/kW•h左右。

33. 锅炉尾部烟道漏风系数与漏风率 空气预热器漏风系数计算： 漏风率：

34. 排烟温度影响分析 排烟温度是锅炉运行中，可控的一个综合性指标。它在很大程度上体现了锅炉燃烧时通风量是否合理，如果通风量不合适，炉膛温度偏低，炉膛吸热呈四次方减少，则排烟温度升高，降低锅炉运行经济性，浪费燃料；锅炉尾部烟道、空气预热器漏风等都会使排烟温度降低，排烟温度低于露点，则空气预热器低温段将发生结露、堵灰腐蚀，以至造成损坏设备。 排烟温度升高1T，影响锅炉效率降低0.041％(百分点)左右，影响煤耗升高0.14g/kW•h。

35. 排烟损失计算公式如下： 排烟损失＝系数×(排烟温度—送风机入口温度) 系数＝

36. 汽轮机效率及其指标 汽轮机效率：全称是汽轮发电机绝对电效率。专业上一般简称汽轮机效率。日常也常用汽轮机热耗率表示 汽轮机效率变化0.08％-0.14％(百分点)左右，影响发电煤变化1g/kW•h。影响值大、小与机组容量、参数、效率等有关（下同)。 汽轮机负荷变化1万kW•h影响汽机效率变化0.305％(百分点)左右，影响发电煤耗变化3g/kW•h左右。 全厂综合汽轮机效率变化除与汽轮机组效率水平有关外，还与单元机组发电量权数变化有关

37. 汽轮机设备及系统的技术经济指标 • 主汽压力：是指汽轮机主汽门前的蒸汽压力， 汽轮发电机组在额定负荷下运行，主蒸汽压力降低1MPa使汽轮机效率降低0.2％(百分点)左右，影响发电煤耗升高1.4g/kW•h左右。 • 主汽温度： 主蒸汽温度降低1、，影响汽轮机效率降低0.013％(百分点)左右，影响发电煤耗升高0.11g/kW•h。 • 速度级压力。是汽轮机进汽量的反映，也是汽轮机运行经济性的反映。是分析汽轮机运行经济性的一个重要依据。

38. 再热蒸汽压力降：指高压缸排汽压力至中压缸进汽压力间的压力降低值再热蒸汽压力降：指高压缸排汽压力至中压缸进汽压力间的压力降低值 • 再热蒸汽温度：指进入汽轮机中压缸前的蒸汽温度 ，再热蒸汽温度降低1 ℃，影响汽轮机效率降低0.011％左右，影响发电煤耗升高0.19g/kW•h左右。 • 给永温度。是指汽轮机回热系统末级高压加热器出口的给水温度。 一般情况下给水温度降低1℃，影响汽轮机效率降低0.011％(百分点)左右，影响发电煤耗率升高0.16/kW.h。

39. 高加投入率：是指汽轮机回热系统的高压加热器运行小时与计算期汽轮机运行小时的比例。单位：％。与检修工艺、检修质量、高压加热器启动方式、运行操作水平、运行中给水压力的稳定程度等有关高加投入率：是指汽轮机回热系统的高压加热器运行小时与计算期汽轮机运行小时的比例。单位：％。与检修工艺、检修质量、高压加热器启动方式、运行操作水平、运行中给水压力的稳定程度等有关 • 循环水入口温度：是指进入汽轮机凝汽器前的循环水温度 ，一般情况下循环水温度变化1t影响煤耗变化1g/kW•h左右，约等于8-10℃主蒸汽温度变化对煤耗的影响值；当循环水温度升高，并使排汽温度或凝汽器真空达到极限值而限制汽轮发电机组负荷时，这种情况下1 ℃循环水温度影响煤耗升高3.5g/kW•h以上。与循环水塔清洁程度、冷却效率、循环水塔水量分配、调整等有关。

40. 循环水温升 ：主要与循环水泵出力、循环水系统阻力、凝汽器铜管结垢、堵杂物造成的循环水量变化有直接关系。循环水温升变化对运行经济性——煤耗的影响值同循环水入口温度 • 凝汽器端差：是指汽轮机排汽温度与凝汽器循环水出口温度的差值。单位：℃。是发电厂运行经济性的一个十分重要指标之一。与凝汽器真空系统严密性和凝汽器铜管结垢、堵杂物有关。凝汽器端差变化对运行经济性——煤耗的影响值同循环水入口温度。计算公式为： 凝汽器端差＝排汽温度－循环水出口温度(℃)

41. 凝汽器真空度：是指凝汽器内的压力比工程大气压力低(小)的程度。单位：％。是表示凝汽器运行经济性的一个综合性的重要指标。是凝汽器真空度与汽轮机排汽温度相对应的指标。凝汽器真空度是汽轮机凝汽器运行经济性的一个综合指标，它是循环水入口温度、循环水温升、凝汽器端差、凝汽器漏真空速度等因素影响的一个综合性指标。凝汽器真空度变化1个百分点，约影响汽机效率变化0.305％左右，影响煤耗变化3g/kW·h。计算公式为：凝汽器真空度：是指凝汽器内的压力比工程大气压力低(小)的程度。单位：％。是表示凝汽器运行经济性的一个综合性的重要指标。是凝汽器真空度与汽轮机排汽温度相对应的指标。凝汽器真空度是汽轮机凝汽器运行经济性的一个综合指标，它是循环水入口温度、循环水温升、凝汽器端差、凝汽器漏真空速度等因素影响的一个综合性指标。凝汽器真空度变化1个百分点，约影响汽机效率变化0.305％左右，影响煤耗变化3g/kW·h。计算公式为：

42. 给水温度降低对发电煤耗的影响 (1)100MW机组，高压加热器给水受热度每降低10％运行，发电煤耗率升高0.7g/kW。h。 (2)200MW机组，高压加热器给水受热度每降低10％运行，发电煤耗率升高1g/kW•h。 (3)300MW机组，高压加热器给水受热度每降低10％运行，发电煤耗率升高1.4G/kW•h。

43. 高加投入率的影响 (1)高加投与不投对发电煤耗率的影响： ①100MW机组，热耗率变化1.9％，发电煤耗率变化7g/kW·h。 ②200MW机组，热耗率变化2.6％，发电煤耗率变化10g/kW•h。 ③300MW机组，热耗率变化4.6％，发电煤耗率变化14g/kW•h。 (2)高加投入率每降低1％，使发电煤耗率升高： ①100MW机组，发电煤耗率升高0.07g/kW•h。 ② 200MW机组，发电煤耗率升高0.1g/kW。h。 ③300MW机组，发电煤耗率升高0.14g/kW•h。

44. 管道效率及其指标 管道效率：一般有两种理解：一是狭义的，是指汽轮机、锅炉设备间蒸汽、给水等高温管道的散热损失。二是广义的，管道效率应包括高温管道的散热损失、系统汽、水泄漏损失、排污热损失等机、炉效率未包括的各项热损失。影响管道效率的指标有5项。

45. 影响管道效率的指标 • 高温管道散热损失 • 高温管道保温表面温度 • 补水率 ：是指补入锅炉、汽轮机设备及其热力系统并参与汽、水系统循环的除盐水补充量占计算期内锅炉蒸汽量的比例。单位：％。补水率又分为发电补水率、外供热(汽)补水率和非发电补水率。发电补水率包括：汽、水损失率，空冷塔补水率，锅炉排污损失率，电厂自用汽损失率，锅炉、汽轮机启动时的汽、水排放损失率，事故放水损失率等。非发电补水率包括：厂区外油区用汽、厂区外非发电生产直接供热、厂区外食堂、浴室用汽等。 补水率对发电煤耗率的影响，很难有一个确切的数值。因为一台机组、一个电厂补水量中汽、水损失量的比例很难确定。根据推测、估算补水率升高1％，约影响发电煤耗率升高3g/kW·h左右(仅供参考)。

46. 燃料数量、质量指标 电厂的燃料成本，约占电厂总成本的50％～75％。燃料的数量、质量指标直接关系到电厂的安全、经济运行和经营效益 燃料数量指标：是指电厂进厂煤经检斤收到的煤量与矿方发煤大票上的发货煤重量有关的4项指标。不但是电厂经营的重要指标，它还关系到发电厂供电煤耗率水平的正确性、准确性。 燃料质量指标：是指矿方发给电厂的煤炭质量指标是否达到订货合同规定的要求、计价质量的规定。质量指标是电厂安全、经济运行的重要的先决条件。质量指标有入厂煤低位热量、入厂煤挥发分等8项指标。

47. 燃料数量指标 • 入厂煤检斤率：是指进厂煤经过轨道衡、汽车衡等检斤的煤量占计算期进厂煤炭总量的比例。单位：％。 • 入厂煤检斤合格率：是指进厂煤检斤合格的煤量占计算期进厂检斤煤总量的比例。单位：％。 • 入厂煤检斤亏吨率：是指进厂煤检斤结果的亏吨煤量占计算期进厂检斤煤炭总量的比例。单位：％。 • 亏吨拒付、索赔率：是指电厂对进厂煤检斤出现的亏吨，经发电厂与矿方交涉后矿方同意拒付、退赔的煤款占计算期亏吨应退赔总煤款的比例。单位：％ • 存损：是指煤炭在煤场存放期间，受刮风，下雨等因素影响造成的煤炭损失量，月存煤损失量按国家规定为日均煤量的0.5％。

48. 燃料质量的指标 • 入厂煤低位热量 • 入厂煤灰分 • 入厂煤水分 • 入厂煤挥发分 • 入厂煤检质率 • 亏卡拒付、索赔率 • 入厂煤与入炉媒热值差 • 入厂煤与入炉煤水分差

49. 入厂煤低位热量：是指入厂煤的收列基低位热量。单位：kJ/kg。是电站锅炉安全、经济运行的一个重要指标。要按设计煤种、热量选择供煤单位；要按燃料订货合同要求进厂煤的收列基低位热量。与矿方煤质、信誉有关；与驻矿监装、发电厂对矿方的要求、态度有关；与发电厂取样的正确性、代表性有关。是考核入厂煤采、制、化工作的一个重要指标。入厂煤低位热量：是指入厂煤的收列基低位热量。单位：kJ/kg。是电站锅炉安全、经济运行的一个重要指标。要按设计煤种、热量选择供煤单位；要按燃料订货合同要求进厂煤的收列基低位热量。与矿方煤质、信誉有关；与驻矿监装、发电厂对矿方的要求、态度有关；与发电厂取样的正确性、代表性有关。是考核入厂煤采、制、化工作的一个重要指标。

50. 入厂煤灰分：是指入厂煤的空气干燥基灰分。单位：％。是电站锅炉安全、经济运行的又一个重要指标。是一个与入厂煤的收列基低位热量相互呼应的指标。是造成锅炉尾部设备、烟道磨损的重要因素。要防止矿方以次充好，如车皮底部装含矸率高的煤，车皮上面装质量好的煤的弄虚作假的欺骗行为。入厂煤灰分：是指入厂煤的空气干燥基灰分。单位：％。是电站锅炉安全、经济运行的又一个重要指标。是一个与入厂煤的收列基低位热量相互呼应的指标。是造成锅炉尾部设备、烟道磨损的重要因素。要防止矿方以次充好，如车皮底部装含矸率高的煤，车皮上面装质量好的煤的弄虚作假的欺骗行为。