燃煤電廠建設(shè)項(xiàng)目節(jié)能評估要點(diǎn)

朱 杰，王德彬，羅 娟，白鳳春，于國續(xù)

(1.東北電力設(shè)計(jì)院 環(huán)境工程分公司 吉林 長春 130021;2.東北電力設(shè)計(jì)院 發(fā)電分公司 吉林 長春 130021)

0 引言

能源是制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)、健康發(fā)展的重要因素。固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目在社會(huì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中占據(jù)重要地位，對能源資源消耗也占較高比例。2010年9月，國家發(fā)展改革委出臺(tái)了《固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估和審查暫行辦法》(國家發(fā)改委令［2010］第6號(hào))，將固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目的節(jié)能評估審查作為項(xiàng)目核準(zhǔn)的前置條件，從源頭上杜絕能源浪費(fèi)，提高能源利用效率。

國家發(fā)改委發(fā)布上述規(guī)章的同時(shí)，同步配套發(fā)布了《節(jié)能評估報(bào)告工作指南》、《固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估報(bào)告書內(nèi)容深度要求》等相關(guān)文件，對固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估工作提出了一系列原則要求。燃煤電廠建設(shè)項(xiàng)目為發(fā)改部門核準(zhǔn)類項(xiàng)目，屬于高耗能行業(yè)，是節(jié)能評估審查的重點(diǎn)對象。但是對于燃煤電廠建設(shè)項(xiàng)目而言，由于能評工作處于摸索階段，其與行業(yè)特點(diǎn)的有效結(jié)合上尚需進(jìn)一步深入研究。根據(jù)前述相關(guān)文件的具體要求，筆者結(jié)合已經(jīng)完成和正在開展的若干燃煤電廠節(jié)能評估工作，提出燃煤電廠項(xiàng)目節(jié)能評估工作的一些想法和觀點(diǎn)，供有關(guān)評估和審查機(jī)構(gòu)和人員參考。

1 燃煤電廠的能源消費(fèi)種類和數(shù)量

1.1 燃煤電廠的用能過程

燃煤電廠的工作原理是通過鍋爐將煤炭中的化學(xué)能先轉(zhuǎn)換為以過熱蒸汽為載體的熱能，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，從而向用戶提供電能。對于熱電廠，在提供電能的同時(shí)，通過汽輪機(jī)的中間抽汽，還可向用戶提供熱能。其中，熱能、機(jī)械能均為從原料(煤炭)到產(chǎn)品(電能和熱能)這一能源加工轉(zhuǎn)換過程中的中間產(chǎn)品，不能作為燃煤電廠消費(fèi)的能源再行單獨(dú)計(jì)列。

1.2 燃煤電廠的能源消費(fèi)種類

在電廠生產(chǎn)過程中，除了消費(fèi)煤炭資源外，各種生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行均需要消耗電力，各種生產(chǎn)生活設(shè)施和人員需要利用蒸汽進(jìn)行加熱和采暖，因此燃煤電廠的能源消耗種類是煤炭、電力、蒸汽(熱力)。出于鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃的需要，電廠有時(shí)還需要消耗少量的柴油。另外，煤場推煤機(jī)等也需消耗少量柴油。對于作為耗能工質(zhì)的水和壓縮空氣等，由于其制備和輸送過程的耗能已在廠用電中體現(xiàn)，因此根據(jù)統(tǒng)計(jì)要求也不重復(fù)計(jì)入。燃煤電廠能源消費(fèi)種類見表1。

表1 燃煤電廠能源消耗品種分類

1.3 燃煤電廠的綜合能源消費(fèi)量

1.3.1 計(jì)算原則

按照《能源統(tǒng)計(jì)工作手冊》等相關(guān)要求，燃煤電廠的綜合能源消費(fèi)量計(jì)算公式為:

式中:Q 綜合能源消費(fèi)量;Qc為生產(chǎn)消費(fèi)的能源合計(jì);Qp為能源加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出合計(jì)。

1.3.2 計(jì)算方法

(1)工業(yè)生產(chǎn)消費(fèi)的能源合計(jì)

燃煤電廠消費(fèi)的能源為原煤和少量柴油，其計(jì)算公式為:

式中:Qc為工業(yè)生產(chǎn)消費(fèi)的能源合計(jì);B 為電廠原煤年消耗量;K1為原煤折標(biāo)系數(shù);G 為電廠柴油年消耗量;K2為柴油折標(biāo)系數(shù)。

(2)能源加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出合計(jì)

燃煤電廠加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出的產(chǎn)品為電力和熱力，其計(jì)算公式為:

式中:Qp為能源加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出合計(jì);Wkc為電廠年供電量，kW·h/a;K3為電力折標(biāo)系數(shù);Qa為電廠年供熱量，GJ/a;K4為熱力折標(biāo)系數(shù)。

值得指出的是，燃煤電廠不同于普通的耗能企業(yè)，其為能源加工轉(zhuǎn)換企業(yè)，外供產(chǎn)品中電力的折標(biāo)系數(shù)必須采用當(dāng)量值即0.1229 kgce/kW·h，這樣才能進(jìn)行合理的能量平衡分析。

2 燃煤電廠的能效指標(biāo)與對標(biāo)體系

節(jié)能評估的核心內(nèi)容首先是核算出建設(shè)項(xiàng)目的綜合能源消費(fèi)量，其次就是對項(xiàng)目所選用設(shè)備的能效指標(biāo)、項(xiàng)目整體的能效指標(biāo)進(jìn)行核算，并與現(xiàn)有能效指標(biāo)體系(包括法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范、行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等)進(jìn)行對標(biāo)，分析評估項(xiàng)目用能的合理性。

2.1 能效指標(biāo)

能效指標(biāo)主要分為兩大類:一是項(xiàng)目選用設(shè)備的能效指標(biāo);二是項(xiàng)目整體的能效指標(biāo)。設(shè)備能效指標(biāo)表征的是項(xiàng)目中耗能設(shè)備單體的能源利用效率水平，項(xiàng)目能效指標(biāo)表征的是作為若干設(shè)備組成的一個(gè)系統(tǒng)整體，即項(xiàng)目的能源利用效率水平。設(shè)備能效指標(biāo)好壞直接定著整個(gè)項(xiàng)目能效指標(biāo)的好壞，項(xiàng)目能效指標(biāo)也是設(shè)備組成的系統(tǒng)在能源利用是否科學(xué)、合理的特征指標(biāo)，兩者關(guān)系緊密、互不替代。

2.1.1 設(shè)備能效指標(biāo)

燃煤電廠的主要用能工藝為鍋爐將燃煤中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能和汽輪發(fā)電機(jī)組將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為電能的過程，鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組則是主要的用能設(shè)備。對于鍋爐，發(fā)生的能量損失主要是排煙熱損失、散熱損失、未完全燃燒熱損失及排污損失等［1］。其能耗指標(biāo)為鍋爐熱效率，指的是鍋爐輸出熱量占輸入熱量的百分比。對于汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)生的能量損失主要是汽輪機(jī)排汽在凝汽器中的放熱量，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹過程中存在著進(jìn)汽節(jié)流、排汽及內(nèi)部損失、機(jī)械損失，發(fā)電機(jī)的摩擦、銅損、鐵損等［1］。能耗指標(biāo)為汽輪發(fā)電機(jī)組熱效率，指的是汽輪發(fā)電機(jī)組每千瓦時(shí)發(fā)電量相當(dāng)?shù)臒崃空及l(fā)電熱耗量的百分比［2］。

2.1.2 項(xiàng)目能效指標(biāo)

我國政府部門和電力企業(yè)對于燃煤電廠能效管理高度重視，已經(jīng)形成了一套較為完善的能效體系。現(xiàn)行的燃煤電廠能效指標(biāo)體系全面涵蓋了煤耗、油耗、電耗、水耗等各個(gè)方面，結(jié)合《節(jié)能評估工作指南》提出的相關(guān)要求，以下幾個(gè)指標(biāo)可以作為燃煤電廠項(xiàng)目能效指標(biāo)用于節(jié)能評估工作:發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗、供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗、供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗、全廠熱效率、廠用電率、水耗。這些指標(biāo)分別從發(fā)供電、供熱的標(biāo)煤消耗、廠用電的消耗、油耗、水耗和總的能源利用轉(zhuǎn)換效率等方面表征了燃煤電廠的整體能效水平，評價(jià)出發(fā)點(diǎn)互為不同、互相補(bǔ)充，可以有效評估燃煤電廠項(xiàng)目能源利用的合理性和科學(xué)性。

2.2 對標(biāo)體系

通過能效指標(biāo)的對標(biāo)，可以查找用能設(shè)備和項(xiàng)目整體能效的薄弱點(diǎn)，為實(shí)施節(jié)能技術(shù)措施、提高能源利用效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗科學(xué)管理提供依據(jù)。

2.2.1 設(shè)備能效指標(biāo)對標(biāo)

《節(jié)能評估工作指南》明確指出，燃煤電廠通用的主要評估方法包括標(biāo)準(zhǔn)對照法、類比分析法及專家判斷法，上述方法的嚴(yán)謹(jǐn)性是由強(qiáng)到弱的，在條件允許的情況下，應(yīng)首先選擇標(biāo)準(zhǔn)對照法。目前，我國尚未發(fā)布燃煤電廠主要用能設(shè)備的能效指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)體系，因此無法適用標(biāo)準(zhǔn)對照法。但是，對于不同類型的燃煤機(jī)組，評估單位完全可以根據(jù)已積累的相關(guān)工程資料，即對評估對象采用類比分析法進(jìn)行評估，其關(guān)鍵在于根據(jù)燃煤電廠的機(jī)組規(guī)模、特點(diǎn)等進(jìn)行合理選擇。

2.2.2 項(xiàng)目能效指標(biāo)對標(biāo)

如前所述，對于燃煤電廠項(xiàng)目的能效指標(biāo)，我國電力行業(yè)已經(jīng)形成了一套較為完善的指標(biāo)體系和對標(biāo)體系，為采用標(biāo)準(zhǔn)對照法進(jìn)行節(jié)能評估創(chuàng)造了良好的條件，對標(biāo)體系來源包括國家標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。例如《常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB 21258－2007)、《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》(DL/T 783－2001)、《供熱綜合能耗限額》(DB 371778－2007)等。在上述指標(biāo)體系中，中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)作為電力行業(yè)能效指標(biāo)數(shù)據(jù)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)組織，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不但分類最細(xì)，而且每年更新、時(shí)效性最好，對于燃煤電廠節(jié)能評估工作對標(biāo)具有很好的適用性，也符合“與時(shí)俱進(jìn)、持續(xù)改進(jìn)”的能效管理原則。

3 能量平衡表和能源網(wǎng)絡(luò)圖

編制能量平衡表和繪制能源網(wǎng)絡(luò)圖，是在完成項(xiàng)目綜合能源消費(fèi)量核算、能效指標(biāo)核算和對標(biāo)后，節(jié)能評估工作的又一核心工作內(nèi)容。能量平衡表是分析企業(yè)在能源的購入貯存、加工轉(zhuǎn)換、輸送分配、最終使用等環(huán)節(jié)的能源使用情況，每個(gè)環(huán)節(jié)均有供入能量、有效能量和損失能量、能量利用率等分項(xiàng)。通過能量平衡表，可以看出企業(yè)能源逐級利用的數(shù)量、效率等情況，它也是繪制能源網(wǎng)絡(luò)圖的基礎(chǔ)。能源網(wǎng)絡(luò)圖是顯示項(xiàng)目能源逐級利用情況的圖件，具有清晰、直觀的特點(diǎn)，其數(shù)據(jù)來源于能量平衡表。

能量平衡表中宜將電廠的能源利用分析分為購入貯存、加工轉(zhuǎn)換、外部使用三個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)均有供入能量、有效能量和損失能量、能量利用率等分項(xiàng)。在計(jì)算燃煤電廠能源網(wǎng)絡(luò)圖的廠用電和廠用熱時(shí)，不能采用當(dāng)量值進(jìn)行計(jì)算，而應(yīng)該按照電廠的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗和供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗進(jìn)行計(jì)算。

對于廠用熱，筆者認(rèn)為電廠的高壓加熱器、低壓加熱器、除氧器等需要蒸汽進(jìn)行加熱的生產(chǎn)設(shè)施，其本身作為電廠熱力系統(tǒng)的組成部分，它們所用的蒸汽能量消耗是整個(gè)熱力系統(tǒng)能量利用、轉(zhuǎn)換的一個(gè)部分，因此不應(yīng)單獨(dú)計(jì)算。而作為獨(dú)立于熱力系統(tǒng)能量利用轉(zhuǎn)換過程之外的采暖通風(fēng)耗熱，應(yīng)該作為電廠廠用熱量單獨(dú)計(jì)算。

4 節(jié)能技術(shù)措施和單項(xiàng)節(jié)能工程的界定

節(jié)能技術(shù)措施和單項(xiàng)節(jié)能工程，是項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)能效指標(biāo)先進(jìn)的技術(shù)保障。根據(jù)《固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評估報(bào)告書內(nèi)容深度要求》的規(guī)定，未納入建設(shè)項(xiàng)目主導(dǎo)工藝流程的節(jié)能措施為單項(xiàng)節(jié)能工程。據(jù)此分析，目前符合此條件有煙氣余熱回收系統(tǒng)、濕法脫硫凈煙氣冷凝水回收系統(tǒng)。

節(jié)能技術(shù)措施是指燃煤電廠中所采用的以節(jié)煤、節(jié)電、節(jié)油、節(jié)水、建筑節(jié)能等為目的的措施。但是，對于某些不以節(jié)能為目的、實(shí)際采用后具有節(jié)能效益的技術(shù)措施，比如基于環(huán)保要求采用布袋除塵器代替靜電除塵器，雖然客觀上降低了電廠廠用電率，但是不應(yīng)該作為節(jié)能技術(shù)措施列入。

5 結(jié)語

為規(guī)范節(jié)能評估工作，所提及的燃煤電廠建設(shè)項(xiàng)目節(jié)能評估的各項(xiàng)要點(diǎn)可供同類項(xiàng)目的節(jié)能評估工作參考、借鑒。由于燃煤電廠節(jié)能評估工作處于摸索階段，還有一些不太完善的地方，如設(shè)備能效指標(biāo)體系不夠完善、與項(xiàng)目可行性研究階段工作深度不夠協(xié)調(diào)等問題，建議相關(guān)部門進(jìn)一步建立和完善相關(guān)指標(biāo)體系、增強(qiáng)節(jié)能評估工作的可操作性，為實(shí)現(xiàn)“從源頭上加強(qiáng)能源合理利用、促進(jìn)電力事業(yè)的科學(xué)發(fā)展和結(jié)構(gòu)優(yōu)化”創(chuàng)造更有利的條件。

［1］葉 濤，馮慧文，陳愛萍，等.熱力發(fā)電廠［M］.北京:中國電力出版社，2004.

［2］DL/T 904－2004，火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法［S］.

［3］董 青，王頭武，張照彥.火電廠節(jié)能評價(jià)指標(biāo)體系統(tǒng)研究［J］.中國電力教育，2011，(9):56－57.

［4］焦慶豐，朱光明，李 明，等.我國火電廠能耗現(xiàn)狀及節(jié)能潛力分析［J］.湖南電力，2008，28(1):20－23.