1000MW火力發(fā)電機(jī)組燃煤熱值對(duì)發(fā)電成本的影響

摘要：伴隨社會(huì)的全面發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，火力發(fā)電事業(yè)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用與日俱增。文章以1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組燃煤熱值為研究視角，針對(duì)1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組燃煤熱值變化對(duì)發(fā)電成本所產(chǎn)生的影響展開(kāi)討論，旨在為火力發(fā)電事業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電機(jī)組；低位發(fā)熱量；鍋爐效率；廠用電率；發(fā)電成本 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文章編號(hào)：1009-2374（2016）08-0131-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.067

伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)理念的進(jìn)一步深入落實(shí)，火力發(fā)電事業(yè)中高參數(shù)、大容量的發(fā)電設(shè)備逐步開(kāi)始進(jìn)入生產(chǎn)一線(xiàn)為祖國(guó)的電力事業(yè)貢獻(xiàn)力量。假設(shè)發(fā)電量的目標(biāo)不變，那么高參數(shù)情況下的1000MW超超臨界機(jī)組在消耗成本方面具有較大優(yōu)勢(shì)，但是如何能夠進(jìn)一步提高煤炭資源的使用效率一直是困擾火電廠生產(chǎn)發(fā)展的重要因素。因此，筆者在設(shè)定的火力發(fā)電廠工況情形下，針對(duì)“1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組燃煤熱值變化對(duì)發(fā)電成本的影響”的研究具有現(xiàn)實(shí)意義，希望能夠?yàn)榛痣娖髽I(yè)進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)煤結(jié)構(gòu)、構(gòu)建科學(xué)的發(fā)展策略提供依據(jù)。

1 研究背景

伴隨現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，電力資源已經(jīng)成為社會(huì)生產(chǎn)生活的必需品，在社會(huì)生產(chǎn)和人民群眾日常生活中扮演著越來(lái)越重要的角色?？v觀我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，火力發(fā)電依然是我國(guó)發(fā)電事業(yè)的主體力量，火力發(fā)電企業(yè)能否進(jìn)行高效、安全、高質(zhì)量的生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)社會(huì)進(jìn)步將產(chǎn)生巨大影響。而火力發(fā)電企業(yè)中發(fā)電機(jī)組燃煤熱值是一項(xiàng)重要的數(shù)據(jù)，無(wú)論在進(jìn)行成本控制、決策制定、戰(zhàn)略規(guī)劃方面，還是在提高能源利用效率、優(yōu)化進(jìn)煤結(jié)構(gòu)等方面都將發(fā)揮重要作用，所以針對(duì)火力發(fā)電廠的燃煤熱值進(jìn)行分析是關(guān)乎火力發(fā)電事業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展的必要措施。

伴隨經(jīng)濟(jì)體制改革的逐漸深入，火電事業(yè)發(fā)展如火如荼，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制在為火電企業(yè)帶來(lái)全新的發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)，對(duì)火電企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，火電企業(yè)面對(duì)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并行的時(shí)代背景，必須全面進(jìn)行升級(jí)改革。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，高參數(shù)、大容量的發(fā)電機(jī)組進(jìn)入火電行業(yè)的視野中，所有的火電企業(yè)面臨技術(shù)改革和管理理念改革的新形勢(shì)。1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組在火電領(lǐng)域已經(jīng)成為廣泛關(guān)注的話(huà)題，在發(fā)電上具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但是生態(tài)文明理念的產(chǎn)生和深入要求火力發(fā)電必須實(shí)現(xiàn)能源“集約型”發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)管理模式要求各領(lǐng)域企業(yè)在成本控制上必須實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。在火電企業(yè)中，煤炭資源是最為重要的成本投入，在生產(chǎn)過(guò)程中將煤炭的利用效率達(dá)到最高，可以為企業(yè)降低極大的生產(chǎn)成本投入。因此，火電企業(yè)針對(duì)高參數(shù)的1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組燃煤熱值變化對(duì)發(fā)電成本的影響勢(shì)在必行，是確?；痣娖髽I(yè)利潤(rùn)最大化、全面落實(shí)可持續(xù)發(fā)展觀念、提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要基礎(chǔ)。

2 廠情設(shè)定

為確保文章能夠?yàn)閺V大讀者構(gòu)建出真實(shí)、直觀的認(rèn)知效果，筆者應(yīng)用情境研究法進(jìn)行相關(guān)討論，以下根據(jù)研究課題需要對(duì)研究情境進(jìn)行詳細(xì)介紹。根據(jù)火電廠生產(chǎn)實(shí)際，影響火力發(fā)電企業(yè)燃煤熱值的關(guān)鍵點(diǎn)在于火力發(fā)電機(jī)組和鍋爐設(shè)計(jì)使用方案。

2.1 機(jī)組設(shè)備簡(jiǎn)介

現(xiàn)設(shè)定研究火力發(fā)電廠的機(jī)組設(shè)備如下：該火力發(fā)電廠的3、4號(hào)燃煤發(fā)電機(jī)組在鍋爐上全部使用由東方廠進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定的DG3100/26.15-‖1型超超臨界鍋爐，該型號(hào)的鍋爐在實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中呈現(xiàn)一次再熱、平衡通風(fēng)等優(yōu)勢(shì)。鍋爐的燃燒方式是前后墻相結(jié)合的對(duì)沖直流燃燒，在機(jī)組中每臺(tái)鍋爐擁有6層燃燒器，前后墻的設(shè)計(jì)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)為3層，每層各有8支燃燒器，總計(jì)48個(gè)燃燒器保證鍋爐的工作。每臺(tái)鍋爐配備6臺(tái)中速磨煤機(jī)，其中5臺(tái)是保證鍋爐正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，1臺(tái)處于“替補(bǔ)隊(duì)員”的角色，以防止設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)補(bǔ)位。同時(shí)，每臺(tái)鍋爐配備6臺(tái)與之相吻合的能夠?qū)崿F(xiàn)電子稱(chēng)重的給煤機(jī)。汽輪機(jī)的應(yīng)用上采用有東方汽輪機(jī)廠研發(fā)制造的C1000/908-26.25/600/600式超超臨界汽輪機(jī)。

2.2 應(yīng)用煤種簡(jiǎn)介

該發(fā)電廠在進(jìn)行1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)實(shí)踐中，煤炭全部來(lái)源于神華煤，設(shè)計(jì)煤種為羊場(chǎng)灣礦和磁二煤礦，校核煤種為清水營(yíng)礦和梅花井礦煤，所有的煤炭資源具有中低灰、含硫量較低、發(fā)熱量中等的特征。煤質(zhì)具體分析如下：第一，在收到基全水分（AR）上，設(shè)計(jì)煤種為7.5%，校核煤種為7.8%；第二，在空氣干燥基水分（MAD）上設(shè)計(jì)煤種為1.6%，校核煤種為1.56%；第三，在干燥無(wú)灰基揮發(fā)分（VDAF）方面，設(shè)計(jì)煤種為36.43%，校核煤種為37.05%；第四，收到基灰份（Aar）層面，設(shè)計(jì)煤種為31.5%，校核煤種為37.8%；第五，收到基低位發(fā)熱值（Qnet·ar）上看，設(shè)計(jì)煤種為19.66MJ/kg，校核煤種為17.24MJ/kg，收到基高位發(fā)熱值（Qnet·ar）層面，設(shè)計(jì)煤種為20.54MJ/kg，校核煤種為18.07MJ/kg；第六，可磨性指數(shù)（HGI）上分析，設(shè)計(jì)煤種為81，校驗(yàn)煤種為78。

3 研究結(jié)果

3.1 燃煤熱值變化對(duì)鍋爐工作的影響

通過(guò)降低燃煤熱值能夠取得熱效率降低的效果，主要基于以下兩點(diǎn)原因：首先，當(dāng)煤炭資源的質(zhì)量變差時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生灰包碳的現(xiàn)象明顯，從而導(dǎo)致煤炭固體不會(huì)被完全燃燒，進(jìn)而使得燃燒過(guò)程中q4損失嚴(yán)重；其次，煤炭質(zhì)量變差的情況發(fā)生，煤粉進(jìn)行燃燒的過(guò)程中火焰的時(shí)間將延長(zhǎng)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致排煙過(guò)程中q2的損害率增加。根據(jù)上述校驗(yàn)煤種的質(zhì)量，如果機(jī)組負(fù)荷率為72%，那么就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)入爐煤低位發(fā)熱量為18.42MJ/kg時(shí)，排煙過(guò)程中造成的熱損失為0.05%，機(jī)械不完全燃燒造成的熱損失影響為0.04%，對(duì)鍋爐造成的綜合性影響為0.09%，影響機(jī)組供電煤耗方面將呈現(xiàn)-0.28g/kWh，每小時(shí)多消耗的標(biāo)煤量為-0.2t，以上方面折合成煤?jiǎn)蝺r(jià)成本為-0.67元/t。

3.2 燃煤熱值的變化對(duì)電廠電率的影響

當(dāng)燃煤熱值降低，必然會(huì)引起火力發(fā)電廠廠用電率的增加，原因有三：第一，當(dāng)煤質(zhì)出現(xiàn)變差的情況，磨煤機(jī)的運(yùn)行發(fā)過(guò)程中需要發(fā)力的因素增加，制粉過(guò)程中的單次消耗量必然增加；第二，煤質(zhì)變差的情況下，磨煤機(jī)在正常運(yùn)行過(guò)程中受到的阻力將會(huì)增加，將會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓頭的增加，從而使得鍋爐的風(fēng)機(jī)耗電量大增；第三，煤質(zhì)變差情況發(fā)生的同時(shí)會(huì)使得鍋爐在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的灰量大幅度增加，灰渣的數(shù)量隨之增加，那么在除塵、去灰的過(guò)程中必然要下更大的功夫，從而導(dǎo)致電耗的增加?，F(xiàn)以校核煤種低位發(fā)熱量為17.24MJ/kg的情況進(jìn)行分析，機(jī)組的負(fù)荷率設(shè)定為72%，那么當(dāng)入爐煤低位發(fā)熱量為18.42MJ/kg時(shí)，煙氣量增加影響通風(fēng)的廠用電率為-0.06%，制粉系統(tǒng)電耗增加影響廠用電率為-0.04%，去灰、輸煤影響的廠用電率為-0.035%，影響總廠用電率為-0.135%，每小時(shí)將會(huì)增加廠用電率為-0.194萬(wàn)kWh，折合為標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)成本為-4.089元/t。

3.3 燃煤熱值的變化對(duì)制粉設(shè)備的影響

當(dāng)燃煤熱值降低時(shí)，燃煤灰分的比例必然會(huì)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。這種情況對(duì)機(jī)組的受熱面磨損、吹灰頻次都會(huì)產(chǎn)生增加的效應(yīng)，同時(shí)也會(huì)使得中速磨煤機(jī)的設(shè)備本身、煤粉輸送中的各項(xiàng)配套設(shè)施的磨損增加，從而使得電力機(jī)組設(shè)備的檢修成本增加，使用周期縮短，必然造成成本的提高。

3.4 燃煤熱值的變化對(duì)電廠成本的影響

根據(jù)上述研究可以將火力發(fā)電廠的總體成本與入爐煤熱值變化表述成為以下函數(shù)關(guān)系：y=-08.16x-124.73。通過(guò)對(duì)此函數(shù)的研究可以發(fā)現(xiàn)，煤質(zhì)變差情況發(fā)生時(shí)，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)會(huì)隨之降低，所以火力發(fā)電廠的燃煤熱情一般情況下不應(yīng)當(dāng)高于校核煤種熱值，可以下定以下結(jié)論：在把握燃煤熱值的過(guò)程中，入爐煤是校核煤種的情況下，燃煤熱值對(duì)發(fā)電總成本不產(chǎn)生影響。如果實(shí)際燃煤熱值高于校核煤種時(shí)，會(huì)有效降低熱力發(fā)電廠的成本投入，進(jìn)而提高生產(chǎn)過(guò)程中的邊際利潤(rùn)。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，火力發(fā)電是我國(guó)電力系統(tǒng)中發(fā)電的主力軍，在我國(guó)電力供應(yīng)系統(tǒng)中扮演重要角色。而伴隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制逐步深化的背景，火力發(fā)電企業(yè)面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，面對(duì)新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，火電企業(yè)必須合理地對(duì)燃煤熱范圍進(jìn)行有效把握，實(shí)現(xiàn)成本降低、利潤(rùn)提高的效果，對(duì)火電廠進(jìn)行科學(xué)決策提供依據(jù)，最終達(dá)到企業(yè)附加增量最大化，提高火電企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，保證其能夠在紛繁復(fù)雜的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，保證現(xiàn)代化建設(shè)的順利進(jìn)行。

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作者簡(jiǎn)介：張恩德（1983-），男，河南登封人，神華福能發(fā)電有限責(zé)任公司值長(zhǎng)，助理工程師，研究方向：1000MW火力發(fā)電機(jī)組鍋爐或汽輪機(jī)運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：小 燕）