正平衡供電煤耗升高原因分析及煤耗修正計(jì)算

蘇攀，沈陽(yáng)，于鵬峰，韓靜

(華電電力科學(xué)研究院有限公司， 杭州 310030)

0 引言

燃煤電廠節(jié)能技術(shù)監(jiān)督工作重點(diǎn)是保證機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，供電煤耗作為一個(gè)重要的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，直接反映了電廠的能耗水平。各電廠重視供電煤耗數(shù)據(jù)變化，并以此作為各部門生產(chǎn)考核的依據(jù)。在經(jīng)濟(jì)分析活動(dòng)中，電廠可根據(jù)供電煤耗及能耗小指標(biāo)的變化分析機(jī)組設(shè)備及運(yùn)行方面的問(wèn)題，從而更好地提高電廠節(jié)能管理水平。燃煤電廠通常依據(jù)《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》采用正平衡方法計(jì)算供電煤耗[1]，根據(jù)入爐煤煤量、發(fā)熱量及供電量等數(shù)據(jù)計(jì)算得到日均、月均及年均供電煤耗，分析供電煤耗環(huán)比及同比變化趨勢(shì)。

針對(duì)某電廠2×300 MW機(jī)組正平衡月均供電煤耗升高的問(wèn)題，查驗(yàn)入爐煤煤質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告、灰渣可燃物、摻配方案、日耗煤量、日發(fā)電量、機(jī)組指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表等相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)對(duì)供電煤耗同比異常升高的原因進(jìn)行分析及煤耗修正計(jì)算，提出了相關(guān)建議。

表1 #2 機(jī)組與#1機(jī)組小指標(biāo)耗差分析數(shù)據(jù)Tab.1 Small index energy loss analysis of No.2 unit and No.1 unit

表2 #2機(jī)組與 #1機(jī)組汽機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)Tab.2 Machine-side data analysis of No.2 unit and No.1 unit

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

該電廠#1，#2機(jī)組配置上海鍋爐廠設(shè)計(jì)、制造的SG-1113/17.50-M887型亞臨界、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐；鍋爐采用全擺動(dòng)直流式燃燒器，四角布置、切圓燃燒；采用冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配3臺(tái)MGS4060雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)；配置上海汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)、制造的330 MW、亞臨界、一次中間再熱、高/中壓缸分缸、單軸、三缸兩排汽、雙抽可調(diào)整抽汽沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。

2 問(wèn)題概述

該電廠2018年4月和5月，全廠月均供電煤耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)同比升高了12.51 g/(kW·h)和16.85 g/(kW·h)。2018年4—5月，#2機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，而#1機(jī)組啟停機(jī)各2次，且停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)機(jī)組供電煤影響較大。2017年4—5月，#1機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，#2機(jī)組停運(yùn)，且2017年4月入爐煤采樣機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改革，部分時(shí)間段在煤倉(cāng)落煤口使用人工采樣，采樣缺乏代表性?，F(xiàn)選擇2018年5月#2機(jī)組供電煤耗與2017年5月#1機(jī)組供電煤耗的統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行比較。

2018年5月#2機(jī)組月均供電煤耗為349.31 g/(kW·h)，2017年5月#1機(jī)組月均供電煤耗為335.41 g/(kW·h)，同比升高了13.90 g/(kW·h)，而這2個(gè)月的燃用煤煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)明顯偏差，因此可排除煤質(zhì)變化對(duì)2臺(tái)機(jī)組供電煤耗差異的影響[2]?，F(xiàn)對(duì)2臺(tái)300 MW機(jī)組正平衡供電煤耗統(tǒng)計(jì)值的異常升高進(jìn)行原因分析及煤耗修正計(jì)算。

3 耗差對(duì)比分析

3.1 鍋爐側(cè)指標(biāo)分析

#2機(jī)組與#1機(jī)組的月均能耗小指標(biāo)同期數(shù)據(jù)見表1。由表1可知，小指標(biāo)影響供電煤耗合計(jì)約6.26 g/(kW·h)，其中主要原因?yàn)榘l(fā)電廠用電率和飛灰可燃物含量的增加[3-4]。

3.2 汽機(jī)側(cè)指標(biāo)分析

兩時(shí)間段內(nèi)機(jī)組供熱比接近，#2與#1機(jī)組汽機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)見表2。對(duì)#2機(jī)組與#1機(jī)組汽機(jī)側(cè)月均能耗小指標(biāo)進(jìn)行同期數(shù)據(jù)耗差分析[5]，在2臺(tái)機(jī)組負(fù)荷基本相同且循環(huán)水運(yùn)行方式完全一致的情況下，#2機(jī)組排汽壓力比#1機(jī)組高0.21 kPa，增加供電煤耗約0.63 g/(kW·h)。利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)計(jì)算2臺(tái)機(jī)組缸效率，#1高壓缸效率比#2機(jī)高壓缸效率高5.87%，中壓缸效率比#2機(jī)偏低2.47%，整體考慮高/中壓缸效率對(duì)煤耗的影響，#2機(jī)比#1機(jī)煤耗將高出大約1.20 g/(kW·h)。2臺(tái)機(jī)組汽機(jī)側(cè)其他因素相差不大，影響供電煤耗約1.83 g/(kW·h)，其中主要原因?yàn)楦?中壓缸效率增加所致。

4 煤耗偏差分析

為使供電煤耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更接近真值，對(duì)2018年5月#2機(jī)組供電煤耗進(jìn)行采樣修正、化驗(yàn)修正、計(jì)量修正及統(tǒng)計(jì)過(guò)程修正后，得到供電煤耗修正值的區(qū)間范圍。

4.1 入爐煤采樣裝置改造

入爐煤采樣裝置異常會(huì)引發(fā)煤耗數(shù)據(jù)的異常波動(dòng)[6]。因此對(duì)入爐煤皮帶中部采樣機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，由錘式破碎機(jī)改為立式破碎機(jī)，解決了采樣機(jī)長(zhǎng)期堵煤的問(wèn)題。由于技術(shù)改造前采樣機(jī)堵煤頻繁，需停機(jī)進(jìn)行清煤處理，無(wú)法保證全周期采樣，影響采樣代表性及入爐煤發(fā)熱量準(zhǔn)確性。

在燃煤機(jī)械化采制樣裝置性能試驗(yàn)中，使用入爐煤皮帶中部采樣機(jī)(乙側(cè))進(jìn)行采樣[7]。機(jī)采樣與參比樣(人工對(duì)比樣)干燥基灰分的差值為-0.34百分點(diǎn)，結(jié)合煤種灰分變化與發(fā)熱量的關(guān)系[8]，以及發(fā)熱量變化與煤耗變化的關(guān)系可知，影響供電煤耗1.50～1.70 g/(kW·h)。

入爐煤采樣機(jī)縮分裝置原為刮板式(如圖1所示)，易造成向兩側(cè)跑煤，不滿足縮分裝置全斷面縮分要求，建議改為刮斗式。

圖1 入爐煤采樣機(jī)縮分裝置Fig.1 Divider of sampler for coal as fire

入爐煤采樣機(jī)乙側(cè)采樣頭切面離皮帶間隙較大(如圖2所示)，無(wú)法取到皮帶底部煤流的樣本，不符合煤流全斷面采樣要求，建議采樣機(jī)性能試驗(yàn)期間對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

圖2 入爐煤采樣機(jī)乙側(cè)采樣頭Fig.2 Side B sample head of sampler for coal as fire

4.2 化驗(yàn)分析

改造后，量熱儀用苯甲酸對(duì)煤樣進(jìn)行標(biāo)定，查閱化驗(yàn)記錄，2018年5月共計(jì)標(biāo)定57次，與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，正偏差達(dá)到51次，負(fù)偏差6次，無(wú)偏差1次。標(biāo)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的變差雖在±50 J的合格范圍內(nèi)[9]，但出現(xiàn)多次正偏差(正偏差均值達(dá)到20.6 J)，供電煤耗約高于真值0.39～0.44 g/(kW·h)。

4.3 煤量計(jì)量分析

2018年5月皮帶秤校驗(yàn)偏差結(jié)果見表3。3次皮帶秤校驗(yàn)結(jié)果平均偏差及最大偏差均為正值，皮帶秤顯示結(jié)果與鏈碼或?qū)嵨锝Y(jié)果的最大相對(duì)偏差結(jié)果為0.32%，皮帶秤顯示結(jié)果與鏈碼或?qū)嵨锝Y(jié)果的平均相對(duì)偏差結(jié)果為0.17%，影響供電煤耗約高于真值0.51～0.96 g/(kW·h)。

表3 2018年5月皮帶秤校驗(yàn)偏差結(jié)果Tab.3 Calibration deviation of the belt scale in May 2018 %

4.4 統(tǒng)計(jì)過(guò)程分析

日供電煤耗受煤倉(cāng)煤位變化的影響，存在正常波動(dòng)。2018年5月，#2機(jī)組供電煤耗統(tǒng)計(jì)值為349.31 g/(kW·h)，在統(tǒng)計(jì)月頭和月尾的煤耗時(shí)，取前后兩天供電煤耗的平均值進(jìn)行計(jì)算，以此減少煤倉(cāng)煤位變化對(duì)供電煤耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的影響，見表4。重新計(jì)算后供電煤耗后數(shù)據(jù)由 349.31 g/(kW·h)降至 347.61 g/(kW·h)，統(tǒng)計(jì)值降低了1.70 g/(kW·h)。

表4 跨月時(shí)間段供電煤耗均值Tab.4 Average coal consumption of power supply during the spanning period g/(kW·h)

4.5 供電煤耗修正計(jì)算

為使供電煤耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更接近真值，對(duì)2018年5月#2機(jī)組供電煤耗的統(tǒng)計(jì)值(349.31 g/(kW·h))進(jìn)行修正計(jì)算，修正計(jì)算結(jié)果見表5，經(jīng)采樣修正、化驗(yàn)修正、計(jì)量修正及其他修正后，得到供電煤耗修正值的區(qū)間為344.51～345.21 g/(kW·h)(機(jī)組負(fù)荷率為55.31%，供熱比為4.41%)。

表5 #2機(jī)組供電煤耗修正計(jì)算結(jié)果Tab.5 #2 unit coal consumption for power supply correction calculation results g/(kW·h)

5 結(jié)論

(1)#2機(jī)組月均能耗小指標(biāo)與#1機(jī)組月均能耗小指標(biāo)同期數(shù)據(jù)進(jìn)行耗差分析得出，爐側(cè)近似影響供電煤耗約6.26 g/(kW·h)，其中主要原因?yàn)榘l(fā)電廠用電率和飛灰可燃物含量增加所致；機(jī)側(cè)影響供電煤耗約1.83 g/(kW·h)，其中主要原因?yàn)楦?中壓缸效率增加所致。

(2)采樣、化驗(yàn)、計(jì)量及統(tǒng)計(jì)過(guò)程影響供電煤耗4.10～4.80 g/(kW·h)。其中，采樣過(guò)程影響供電煤耗高于真值1.50～1.70 g/(kW·h)，化驗(yàn)過(guò)程影響供電煤耗高于真值0.39～0.44 g/(kW·h)，煤量計(jì)量近似影響供電煤耗高于真值0.51～0.96 g/(kW·h)，統(tǒng)計(jì)過(guò)程近似影響供電煤耗高于真值1.70 g/(kW·h)。

(3)經(jīng)修正后得到供電煤耗修正值的區(qū)間為344.51～345.21 g/(kW·h)(機(jī)組負(fù)荷率為55.31%，供熱比為4.41%)。

(4)加強(qiáng)采制化設(shè)備維護(hù)，保證入爐煤計(jì)量及采制化準(zhǔn)確性。建議將入爐煤采樣機(jī)縮分裝置由刮板式改為刮斗式，建議采樣機(jī)性能試驗(yàn)期間調(diào)整采樣頭切面離皮帶間隙；開展采樣機(jī)性能試驗(yàn)過(guò)程中，建議將機(jī)采樣與參比樣之差調(diào)整在合理范圍且保持正偏差；調(diào)整量熱儀精度，保證多次重復(fù)試驗(yàn)下正負(fù)偏差一致性較好。