論國際燃煤電廠煤炭經(jīng)濟(jì)效益供應(yīng)技術(shù)方案分析

馬穎坤

（中國電建集團(tuán)海外投資有限公司，北京 100089）

1 引言

在前期燃煤電廠設(shè)計(jì)中會根據(jù)建設(shè)期的平面布置、運(yùn)營需求以及經(jīng)濟(jì)綜合等方面整體考慮煤炭堆場的位置、大小以及輸煤皮帶【1】、斗輪機(jī)設(shè)備等設(shè)計(jì)，但通常因?yàn)闅夂?、水文以及特殊的地理?xiàng)l件、天氣或者運(yùn)輸、煤源產(chǎn)地的供應(yīng)量等多種因素，無法在項(xiàng)目設(shè)計(jì)前期就把實(shí)際綜合因素考慮在內(nèi)，因此，出現(xiàn)了燃煤電廠在運(yùn)營期尋找合適區(qū)域以便后期建設(shè)臨時煤場的情況。

2 煤場設(shè)計(jì)

在進(jìn)行煤場設(shè)計(jì)時，根據(jù)電站規(guī)模、裝機(jī)容量、機(jī)組類型以及年均發(fā)電量，設(shè)計(jì)煤種的類型以及校核煤種的摻燒比例等情況，在不考慮檢修和電網(wǎng)調(diào)度的前提下，設(shè)定機(jī)組運(yùn)行工況下的運(yùn)行小時數(shù)，從而計(jì)算得出裝機(jī)容量下對應(yīng)的設(shè)計(jì)煤種煤耗情況和校核煤種的煤耗情況。

3 臨時煤場儲量設(shè)置原則

在各電廠面臨因氣候、政策或者其他運(yùn)輸、道路等制約因素，尤其是“一帶一路”沿線國家的電廠，更多的是由于季風(fēng)等熱帶氣旋等因素導(dǎo)致的不能滿足電廠經(jīng)營需求的階段性儲煤，在電廠的運(yùn)營期無法完全按照經(jīng)效計(jì)算煤場結(jié)果。因此，需要尋找合適的港口、堆場以及過駁平臺進(jìn)行臨時儲存，以滿足和應(yīng)對煤場儲量階段性不足的需求。

4 案例分析

以孟加拉灣的內(nèi)河口電廠為例，通過收集環(huán)境因素，模擬計(jì)算需要均勻分布或集中分布的煤炭量來確定臨時煤場的設(shè)計(jì)方案。

4.1 環(huán)境因素

1）作業(yè)位置條件。因孟加拉灣區(qū)域海域淤泥沉沙較多，區(qū)域分布不均勻，內(nèi)河口位置地點(diǎn)大多吃水深度都比較淺，無法進(jìn)行高噸位的船只卸船，采用過駁船只進(jìn)行過駁在孟加拉灣區(qū)域是常見的方式。

2）天氣因素。孟加拉地處印度洋北端，全年分為冬季（10～翌年 3 月），夏季（4～6 月）和雨季（7～9 月）。其中，夏季和雨季也被稱為季風(fēng)季節(jié)，強(qiáng)勁的西南季風(fēng)推動著印度洋灣流直接涌入孟加拉灣【2】。

4.2 最大經(jīng)效作業(yè)天數(shù)

由于孟加拉灣的內(nèi)河口沿線位置和天氣情況的制約，分析最大經(jīng)效作業(yè)天數(shù)，應(yīng)根據(jù)過駁區(qū)可過駁天數(shù)進(jìn)行初步擬定。

1）過駁作業(yè)天數(shù)。過駁作業(yè)區(qū)域通常選擇開敞最近可作業(yè)海域。根據(jù)過駁區(qū)海域風(fēng)、浪資料統(tǒng)計(jì)分析可知，風(fēng)速基本＜13.8m/s（6 級風(fēng)），風(fēng)速≥6 級出現(xiàn)頻率為 3.22%，且 6 級以上風(fēng)與大浪過程基本同時出現(xiàn)。過駁區(qū)海域波高＞1.5m 的年頻率為22.16%～25.83%；波高＞1.8m 的年頻率為10.08%～12.15%；波高＞2.0m 的年頻率為5.78%～7.14%。

過駁作業(yè)波高如按1.5m 為控制標(biāo)準(zhǔn)，外海過駁點(diǎn)的年均可作業(yè)天數(shù)為255～270d；如按1.8m 為控制標(biāo)準(zhǔn)，外海過駁點(diǎn)的年均可作業(yè)天數(shù)為295～305d；如按2.0m 為控制標(biāo)準(zhǔn)，外海過駁點(diǎn)的年均可作業(yè)天數(shù)為310～315d。

干法回收工藝流程短，且不需要使用酸堿溶液，減少了有機(jī)廢液的產(chǎn)生，但是高溫過程會產(chǎn)生大量的廢氣和廢渣。針對動力電池拆解回收的模式，分析回收過程的各項(xiàng)成本，以數(shù)學(xué)模型的形式建立回收利潤的模型，表達(dá)式如下：

2）連續(xù)不可作業(yè)天數(shù)。孟加拉灣在季風(fēng)期6～8 月波浪整體較大，波高＞1.5m 的月頻率達(dá)到39.1%～86.43%；波高＞1.8m的月頻率達(dá)到14.99%～48.12%；波高＞2.0m 的月頻率達(dá)到16.27%～31.95%，而且大浪過程時間長，相鄰2 次大浪過程間隔時間較短。

4.3 消耗分布因素

根據(jù)位置、氣候區(qū)域等因素核算的最大經(jīng)效工作天數(shù)，結(jié)合電廠的實(shí)際運(yùn)行需求，能夠計(jì)算出不可作業(yè)天數(shù)的煤炭需求量，該需求量為臨時煤場的基本參數(shù)。依照案例中天氣和位置情況分析，通常參照中國過駁作業(yè)的操作準(zhǔn)則，波高如按1.5m 為控制標(biāo)準(zhǔn)，外海過駁點(diǎn)的年均可作業(yè)天數(shù)為255～270d，由此可統(tǒng)計(jì)出，該海域不能作業(yè)天數(shù)為95～110d。

由統(tǒng)計(jì)核算的不能作業(yè)時間，可推測出煤炭需求量的消耗分布。消耗分布以天氣、高風(fēng)險以及高成本等因素發(fā)起時間作為啟動點(diǎn)，將不能作業(yè)時間段結(jié)合消耗分布因素，從資金占用、技術(shù)的可執(zhí)行性以及市場供應(yīng)風(fēng)險多方面進(jìn)行分析，以此確定煤炭消耗分布情況。

模擬分布按照運(yùn)輸方案，根據(jù)遠(yuǎn)洋船只、駁船的作業(yè)量數(shù)，綜合項(xiàng)目自身的卸煤吞吐量，考慮是船只運(yùn)輸分布的單循環(huán)還是雙循環(huán)系統(tǒng)，以滿足最大程度的短時間存儲量，呈現(xiàn)在技術(shù)可執(zhí)行前提下的資金占用量最小。模擬分量以均勻分布和集中分布為主要模式進(jìn)行：

1）均勻分布。均勻分布主要結(jié)合不可作業(yè)天數(shù)和生產(chǎn)用煤即時使用量進(jìn)行技術(shù)執(zhí)行下的分布，如采用均勻分布，以技術(shù)可行性下經(jīng)濟(jì)成本最低、風(fēng)險最低的情況下進(jìn)行分布。

2）集中分布。集中分布主要結(jié)合不可作業(yè)時間和生產(chǎn)用煤持續(xù)不能供應(yīng)期間的使用量，進(jìn)行技術(shù)執(zhí)行下的非均勻分布，如采用集中分布，特點(diǎn)為在資金占用時間最短、風(fēng)險較高情況下進(jìn)行的分布。

4.4 物流因素

物流因素考慮項(xiàng)目卸煤的物流方案，如卡車內(nèi)陸運(yùn)輸、船舶運(yùn)輸或者船舶倒駁駁船運(yùn)輸?shù)确绞健?/p>

在本案例中采用船舶運(yùn)輸煤炭的方式，因孟加拉灣的內(nèi)河口流域河道淤泥較多，且吃水深度屬階梯型坡度，因此，通常大型船只根據(jù)船型吃水無法達(dá)到要求，為了技術(shù)性可行、經(jīng)濟(jì)上低成本，經(jīng)常要通過過駁平臺或者轉(zhuǎn)駁小船進(jìn)行運(yùn)輸。以下通過 5×104～15×104t 級散貨船只（見表 1）參數(shù)進(jìn)一步剖析使用策略。

表1 不同散貨船參數(shù) m

通過表1 數(shù)據(jù)可知，5×104t 級的滿載吃水深度都在12m以上，而這樣的吃水深度在孟加拉灣的內(nèi)河口很少海域可以滿足條件，因此類似于案例中的情況，通常只能采用在廣闊海域進(jìn)行減載或者通過駁船進(jìn)行運(yùn)輸和卸船。

出現(xiàn)上述情況時，也有一些電廠的成功經(jīng)驗(yàn)，如可以將煤碼頭一直延伸到海域深處，建設(shè)出一條深入海域的輸煤系統(tǒng)，通過輸煤系統(tǒng)直接將煤炭從碼頭卸船后直接通過皮帶輸送到煤場。

4.5 平面地域和交通因素

臨時煤場的建設(shè)地點(diǎn)和區(qū)域?qū)τ陔姀S在運(yùn)營期間的技術(shù)可行性、成本的控制來說非常重要。根據(jù)實(shí)際的地理位置可采用以下3 種平面地域的設(shè)置方式：

1）在電廠附近征收更多地域進(jìn)行臨時煤場的設(shè)置，該設(shè)置方式應(yīng)在項(xiàng)目地域征地成本費(fèi)用低的情況下使用。

2）在電廠附近租用地域進(jìn)行臨時煤場的設(shè)置，該設(shè)置方式在項(xiàng)目地域征地成本費(fèi)用高，但租用費(fèi)用低，且交通便利的情況下使用。

3）在碼頭或者港口以及過駁平臺進(jìn)行臨時煤場儲存設(shè)置，該設(shè)置方式在項(xiàng)目所在地?zé)o法征收或者租用地面區(qū)域，只能尋找港口區(qū)域臨時儲存，或者采用在區(qū)域無季節(jié)性影響供應(yīng)的過駁平臺的情況下使用。

4.6 臨時煤場設(shè)備增設(shè)方案

電廠臨時煤場的建設(shè)是根據(jù)電廠運(yùn)營的客觀需求而決定的，通常都是電廠發(fā)展戰(zhàn)略性的措施，從而降低運(yùn)維風(fēng)險和成本。臨時煤場的設(shè)置也根據(jù)實(shí)際情況有多種方式，如全物流方式、增設(shè)輸煤系統(tǒng)方式等。

在此事例中，根據(jù)項(xiàng)目具體位置和平面地區(qū)使用成本的高低，評估采用全物流方式還是在場內(nèi)或者附近增設(shè)平面和輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)方式的可行性進(jìn)行方案確定。

4.7 臨時煤場的設(shè)備機(jī)械配置情況

臨時煤場建成后，根據(jù)其不同的增設(shè)方案，設(shè)備機(jī)械配置方案不同，臨時煤場的運(yùn)維方式也有所不同。以下對場內(nèi)增設(shè)平面和輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)方式和全物流方式進(jìn)行對比闡述。

1）場內(nèi)增設(shè)平面和輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)方式。場內(nèi)增設(shè)輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)（皮帶輸送機(jī)等）的方式，將煤炭直接由卸煤碼頭通過輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)至臨時煤場；需要時，通過物流方式將臨時煤場的儲存煤向永久煤場輸送。通過物流倒運(yùn)的方式進(jìn)行煤場間倒運(yùn)，屬于單向倒運(yùn)，因此按需設(shè)置裝載機(jī)、自卸車來進(jìn)行倒運(yùn)，其車輛配置準(zhǔn)備相對較少，非自動化管理矛盾較小。

2）全物流方式。使用全物流的方式，不需要增設(shè)皮帶輸送，即不需要增設(shè)卸煤碼頭到臨時煤場的輸送系統(tǒng)，如不考慮過駁平臺采用船只的二次運(yùn)輸方式，僅僅是車輛間倒運(yùn)。通過物流倒運(yùn)的方式，將煤炭從卸煤碼頭卸載到永久煤場，再通過車輛在臨時煤場和永久煤場間的倒運(yùn)方式，屬于雙向倒運(yùn)，車輛配置設(shè)備相對較多；非自動化管理矛盾較突出。

5 結(jié)語

綜上所述，臨時煤場的設(shè)計(jì)方案應(yīng)因地制宜、因時制宜、因市場制宜，在考慮經(jīng)效供應(yīng)方案的同時，應(yīng)一并考慮資金流情況，可以做到無資金墊付，確定臨時煤廠的平面位置、租金和服務(wù)的一體化，從而做到無壓滯資金，節(jié)約出一定的運(yùn)營管理成本。