火電機(jī)組發(fā)電煤耗算例對比分析

李澤+++張志強(qiáng)++盧明飛++宋乃秋++李興朔

摘 要：發(fā)電煤耗的定量計(jì)算對于電廠實(shí)際運(yùn)行的重要性是毋庸置疑的，該文系統(tǒng)描述了火力發(fā)電廠正、反平衡煤耗的基本計(jì)算方法以及正平衡煤耗試驗(yàn)結(jié)果與煤場盤煤結(jié)果偏差較大時(shí)的解決辦法，并以某電廠實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)了正平衡煤耗試驗(yàn)結(jié)果與煤場盤煤結(jié)果偏差較大出現(xiàn)的原因，對儀器重新進(jìn)行標(biāo)定后問題得到了結(jié)局。這為火電廠煤耗指標(biāo)管理提供了良好的理論支持及實(shí)踐操作可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組 煤耗率 正平衡 反平衡

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）08（c）-0042-03

對于火力發(fā)電廠來說，發(fā)、供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的第一大經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，發(fā)、供電煤耗的多少，直接影響火力發(fā)電企業(yè)的年度經(jīng)營成果，是計(jì)算企業(yè)年度生產(chǎn)成本的最重要指標(biāo)[1]。隨著近幾年全國經(jīng)濟(jì)增速放緩，社會(huì)用電需求量增幅逐年減少，各發(fā)電企業(yè)發(fā)電利用小時(shí)數(shù)下滑，上網(wǎng)電價(jià)下調(diào)，企業(yè)經(jīng)營壓力越來越大，只有不斷降低生產(chǎn)成本，節(jié)能挖潛，才能度過當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“寒冬”。因此，降低發(fā)、供電煤耗便成為了火力發(fā)電廠降低生產(chǎn)成本的首要任務(wù)，也是火電廠節(jié)能工程師的首要工作[2]，但由于火電機(jī)組的負(fù)荷率、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)隨時(shí)都在改變，如何能夠?qū)⒚吭碌娜珡S發(fā)、供電煤耗準(zhǔn)確報(bào)出，給節(jié)能工程師帶來了很大困難，煤耗報(bào)高了，完成不了集團(tuán)公司下達(dá)的年度煤耗指標(biāo)，煤耗報(bào)低了，會(huì)導(dǎo)致電廠虧煤，影響電廠年終業(yè)績考核成績。因此，只有準(zhǔn)確計(jì)算出火力發(fā)電廠的實(shí)際發(fā)、供電煤耗，才能使節(jié)能工程師在數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)有據(jù)可依、心中有數(shù)。

1 火電廠發(fā)電煤耗的計(jì)算方法

正常情況下，發(fā)電企業(yè)應(yīng)按照實(shí)際入爐煤量和入爐煤機(jī)械取樣分析的低位發(fā)熱量正平衡計(jì)算發(fā)、供電煤耗率。當(dāng)以入廠煤和煤場盤煤計(jì)算的煤耗率和以入爐煤計(jì)算的煤耗率偏差達(dá)到1.0%時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找原因。這時(shí)可以采用反平衡法校核，即通過反平衡試驗(yàn)，計(jì)算出爐鍋爐熱效率[2]，結(jié)合汽輪機(jī)熱耗率與廠用電率計(jì)算出機(jī)組綜合供電煤耗率，并與正平衡煤耗試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，找出煤耗偏差存在的原因[3]。

2 正平衡煤耗試驗(yàn)法

正平衡煤耗試驗(yàn)是通過計(jì)算期內(nèi)機(jī)組的入爐煤量和入爐煤機(jī)械取樣分析的低位發(fā)熱量與發(fā)電量來計(jì)算發(fā)電煤耗的試驗(yàn)方法，即將計(jì)算期內(nèi)的機(jī)組的總?cè)霠t煤量折算成標(biāo)煤量后除以發(fā)電量的結(jié)果即為發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，這種方法優(yōu)點(diǎn)為計(jì)算方法簡單，涉及的計(jì)算參數(shù)較少，容易產(chǎn)生誤差的參數(shù)也就較少，計(jì)算結(jié)果較準(zhǔn)確，缺點(diǎn)為入爐煤量不易計(jì)算，因?yàn)橛捎诟髟憾烦叽巛^大，且多為倒圓錐形，試驗(yàn)開始和結(jié)束節(jié)點(diǎn)的煤位不易準(zhǔn)確測量，導(dǎo)致入爐煤量出現(xiàn)偏差[4]。

2.1 正平衡煤耗試驗(yàn)注意事項(xiàng)

試驗(yàn)開始前、進(jìn)行中均應(yīng)定期進(jìn)行皮帶秤校驗(yàn)，以一次持續(xù)15天的正平衡煤耗試驗(yàn)為例，試驗(yàn)開始前應(yīng)先使用鏈碼對皮帶秤進(jìn)行校驗(yàn)，合格后還應(yīng)與軌道衡進(jìn)行比對試驗(yàn)，即將已經(jīng)通過軌道衡稱重的煤車，直接通過皮帶秤進(jìn)行上煤，中間不經(jīng)過煤場堆卸，比對試驗(yàn)合格后，才可開始試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中應(yīng)該每隔3天進(jìn)行一次皮帶秤鏈碼校驗(yàn)，防止誤差的產(chǎn)生。

試驗(yàn)過程中，每次上煤均應(yīng)進(jìn)行取樣化驗(yàn)，取樣時(shí)應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)入爐煤取樣機(jī)進(jìn)行取樣，一次上煤中的不同煤種應(yīng)分別取樣化驗(yàn)，并記錄好不同煤種的上煤量。試驗(yàn)開始前、結(jié)束后試驗(yàn)人員均應(yīng)對各煤斗的煤位進(jìn)行測量，并根據(jù)煤斗尺寸圖、入爐煤的堆積密度，分別計(jì)算出試驗(yàn)開始前、結(jié)束后兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的煤斗儲(chǔ)煤量。

2.2 正平衡煤耗試驗(yàn)計(jì)算方法

2.2.1 燃煤計(jì)量方式

按照皮帶秤稱量的上煤量統(tǒng)計(jì)的結(jié)果為，入爐的標(biāo)準(zhǔn)煤量按下式計(jì)算：

式（1）中：為計(jì)算期內(nèi)的標(biāo)煤耗用量；為計(jì)算期內(nèi)入爐標(biāo)煤量；為鍋爐各原煤倉因計(jì)算期初日到計(jì)算期末日高度變化所修正的標(biāo)煤量總和。

2.2.2 標(biāo)煤折算

式（2）中：為計(jì)算期內(nèi)全部入爐原煤折算標(biāo)煤量，各原煤斗因計(jì)算期初日到計(jì)算期末日高度變化修正后的標(biāo)煤量總和；Bn為計(jì)算期內(nèi)第n次入爐原煤量；為計(jì)算期內(nèi)第n次入爐原煤收到基低位發(fā)熱量。

2.2.3 計(jì)算期發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率

式（3）中：為計(jì)算期內(nèi)機(jī)組發(fā)電量；為計(jì)算期內(nèi)的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率。

2.2.4 計(jì)算期內(nèi)綜合供電煤耗率

式（4）中：為計(jì)算期內(nèi)的上網(wǎng)電量；為計(jì)算期內(nèi)的綜合供電煤耗。

3 反平衡煤耗試驗(yàn)法

當(dāng)正平衡煤耗試驗(yàn)的結(jié)果和實(shí)際煤場盤煤結(jié)果偏差較大時(shí)，發(fā)電企業(yè)可以通過反平衡煤耗試驗(yàn)進(jìn)行校核計(jì)算，并找到煤耗偏差較大的原因。反平衡試驗(yàn)計(jì)算發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的公式為：

式（5）中：為發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率；為汽輪機(jī)熱耗率；為鍋爐效率；為管道效率，一般取98.5%。

反平衡試驗(yàn)計(jì)算供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的公式為：

式（6）中：為供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率；為總廠用電率。

式（7）中：為試驗(yàn)期間機(jī)組發(fā)電量；為試驗(yàn)期間的上網(wǎng)電量。

并且，汽輪機(jī)熱耗率根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《電站汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程》GB8117.2-2008，參考美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)《汽輪機(jī)性能試驗(yàn)規(guī)程》ASME PTC6-2004進(jìn)行計(jì)算。鍋爐效率根據(jù)《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》GB10184-88計(jì)算。

4 正、反平衡試驗(yàn)結(jié)果偏差較大時(shí)解決辦法

當(dāng)正、反平衡試驗(yàn)結(jié)果偏差較大時(shí)（煤耗偏差超過1%），應(yīng)查找原因，對于純凝鍋爐和汽輪機(jī)來說，正常運(yùn)行時(shí)鍋爐效率和汽輪機(jī)熱耗變化不大，應(yīng)重點(diǎn)對正平衡試驗(yàn)的計(jì)算參數(shù)進(jìn)行校核，由于現(xiàn)在的燃煤電廠給煤機(jī)大多為稱重給煤機(jī)，并且生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)（SIS）可以對各項(xiàng)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集，這就為熱力試驗(yàn)提供了非常便利的條件，我們可以用SIS采集正平衡煤耗試驗(yàn)期間的各臺(tái)給煤機(jī)給煤量，用給煤量計(jì)算試驗(yàn)期間的入爐煤量，并與皮帶秤計(jì)量得出的入爐煤量進(jìn)行比對，檢查是否存在偏差，比對結(jié)果如果存在偏差時(shí)，可將SIS統(tǒng)計(jì)的入爐煤量替換式（2）中的入爐煤量，計(jì)算出入爐標(biāo)煤量，并代入式（3），重新計(jì)算發(fā)電煤耗，然后與原正平衡煤耗結(jié)果進(jìn)行比較，兩者的差值即為皮帶秤誤差導(dǎo)致的煤耗偏差，如果比對結(jié)果不存在偏差，則說明入爐煤低位熱值化驗(yàn)結(jié)果存在偏差，此時(shí)可將反平衡試驗(yàn)式（5）計(jì)算出的發(fā)電煤耗代入到式（3）中，反推出正平衡入爐標(biāo)煤量，再通過公式（2）反推出實(shí)際入爐煤加權(quán)低位熱值，并與入爐煤化驗(yàn)出的熱值進(jìn)行比較，找出偏差大小，并對熱值化驗(yàn)儀器進(jìn)行重新標(biāo)定。

正平衡煤耗試驗(yàn)過程中，為了減小入爐煤低位熱值造成的偏差，可由入爐煤化驗(yàn)室和燃管部化驗(yàn)室同時(shí)對入爐煤樣進(jìn)行化驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后，熱力試驗(yàn)室對兩個(gè)部門的化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總、比對，并結(jié)合稱重給煤機(jī)煤量反推的結(jié)果，對入爐煤低位熱值進(jìn)行綜合修正，最終計(jì)算出準(zhǔn)確的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率。

5 煤耗計(jì)算實(shí)際案例分析

案例機(jī)組為汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，型號(hào)為CN250/300-16.67/537/537型亞臨界，一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、抽凝汽式汽輪機(jī)，該電廠鍋爐為哈爾濱鍋爐有限公司生產(chǎn)的HG-1025/17.5-YM36型鍋爐，鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，給煤機(jī)為皮帶稱重式給煤機(jī)，試驗(yàn)期間該電廠單機(jī)運(yùn)行。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)：試驗(yàn)時(shí)間為10天，試驗(yàn)期間發(fā)電量為47 718 000 kW·h，上網(wǎng)電量為44 066 000 kW·h，總?cè)霠t煤量為28 928 t，入爐煤加權(quán)低位熱值為14.769 MJ/kg，根據(jù)公式（3）可計(jì)算出該廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為：305.53 g/kW·h，根據(jù)公式（4）可計(jì)算出綜合供電煤耗率為330.86 g/kW·h，試驗(yàn)結(jié)果較該廠報(bào)出的煤耗均偏高，需要采用反平衡煤耗試驗(yàn)的方法進(jìn)行校核，該廠鍋爐效率為92.12%，汽輪機(jī)熱耗率為：7 936 kJ/kW·h，總廠用電率為：7.65%，根據(jù)公式（5）可計(jì)算出發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為298.8 g/kW·h，綜合供電煤耗率為324.42 g/kW·h，正、反平衡試驗(yàn)的結(jié)果，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗相差6.73 g/kW·h，綜合供電煤耗相差6.44 g/kW·h，通過SIS對皮帶給煤機(jī)給煤量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)，得出的入爐煤量與皮帶秤計(jì)量出的煤量一致，因此可以用反平衡試驗(yàn)計(jì)算出的發(fā)電煤耗與入爐煤量反推實(shí)際入爐煤加權(quán)熱值，將發(fā)電煤耗與入爐煤量代入到公式（3）中，反推出正平衡入爐標(biāo)煤量為14 257.71 t，再將入爐標(biāo)煤量代入公式（2）反推出實(shí)際入爐煤加權(quán)低位熱值為14.443 MJ/kg，較入爐煤化驗(yàn)結(jié)果14.769 MJ/kg低0.326 MJ/kg，后經(jīng)廠家對燃煤熱值化驗(yàn)儀器進(jìn)行了校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)化驗(yàn)儀器存在2.28%的正誤差，對儀器重新進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定后電廠又重新進(jìn)行了正、反平衡煤耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與煤場盤煤結(jié)果相符合。

參考文獻(xiàn)

[1] 焦明發(fā)，郭寶仁.火電機(jī)組熱力試驗(yàn)與實(shí)際運(yùn)行煤耗率的比較[J].中國電力，2007（11）：82-84.

[2] 李火銀，邱智偉，周俊杰，等.煤炭火力發(fā)電廠能源管理體系的建立[J].節(jié)能技術(shù)，2016（4）：372-376.

[3] 徐威，陳勇，王文慶，等.煤耗在線性能試驗(yàn)系統(tǒng)在超臨界600MW機(jī)組的應(yīng)用[J].熱力發(fā)電，2012（3）：71-73.

[4] 宋金玲.影響正平衡計(jì)算煤耗準(zhǔn)確性的要因分析及措施[C]//第四屆火電行業(yè)化學(xué)（環(huán)保）專業(yè)技術(shù)交流會(huì)論文集.全國電力技術(shù)市場協(xié)會(huì)，2013.

[5] 李青，張興營，徐光照.火力發(fā)電廠生產(chǎn)指標(biāo)管理手冊[M].中國電力出版社，2007.