1000MW火力發(fā)電機組燃煤熱值對發(fā)電成本的影響

摘要：伴隨社會的全面發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷進步，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)電機組燃煤熱值為研究視角，針對1000MW超超臨界火力發(fā)電機組燃煤熱值變化對發(fā)電成本所產(chǎn)生的影響展開討論，旨在為火力發(fā)電事業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電機組；低位發(fā)熱量；鍋爐效率；廠用電率；發(fā)電成本 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：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)境保護理念的進一步深入落實，火力發(fā)電事業(yè)中高參數(shù)、大容量的發(fā)電設(shè)備逐步開始進入生產(chǎn)一線為祖國的電力事業(yè)貢獻力量。假設(shè)發(fā)電量的目標(biāo)不變，那么高參數(shù)情況下的1000MW超超臨界機組在消耗成本方面具有較大優(yōu)勢，但是如何能夠進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“1000MW超超臨界火力發(fā)電機組燃煤熱值變化對發(fā)電成本的影響”的研究具有現(xiàn)實意義，希望能夠為火電企業(yè)進行優(yōu)化進煤結(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)成為社會生產(chǎn)生活的必需品，在社會生產(chǎn)和人民群眾日常生活中扮演著越來越重要的角色。縱觀我國電力事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，火力發(fā)電依然是我國發(fā)電事業(yè)的主體力量，火力發(fā)電企業(yè)能否進行高效、安全、高質(zhì)量的生產(chǎn)活動對社會進步將產(chǎn)生巨大影響。而火力發(fā)電企業(yè)中發(fā)電機組燃煤熱值是一項重要的數(shù)據(jù)，無論在進行成本控制、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)化進煤結(jié)構(gòu)等方面都將發(fā)揮重要作用，所以針對火力發(fā)電廠的燃煤熱值進行分析是關(guān)乎火力發(fā)電事業(yè)長足發(fā)展的必要措施。

伴隨經(jīng)濟體制改革的逐漸深入，火電事業(yè)發(fā)展如火如荼，市場經(jīng)濟體制在為火電企業(yè)帶來全新的發(fā)展機遇的同時，對火電企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，火電企業(yè)面對機遇與挑戰(zhàn)并行的時代背景，必須全面進行升級改革。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，高參數(shù)、大容量的發(fā)電機組進入火電行業(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。1000MW超超臨界火力發(fā)電機組在火電領(lǐng)域已經(jīng)成為廣泛關(guān)注的話題，在發(fā)電上具有無可比擬的優(yōu)勢，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)針對高參數(shù)的1000MW超超臨界火力發(fā)電機組燃煤熱值變化對發(fā)電成本的影響勢在必行，是確保火電企業(yè)利潤最大化、全面落實可持續(xù)發(fā)展觀念、提高企業(yè)核心競爭力的重要基礎(chǔ)。

2 廠情設(shè)定

為確保文章能夠為廣大讀者構(gòu)建出真實、直觀的認(rèn)知效果，筆者應(yīng)用情境研究法進行相關(guān)討論，以下根據(jù)研究課題需要對研究情境進行詳細(xì)介紹。根據(jù)火電廠生產(chǎn)實際，影響火力發(fā)電企業(yè)燃煤熱值的關(guān)鍵點在于火力發(fā)電機組和鍋爐設(shè)計使用方案。

2.1 機組設(shè)備簡介

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

2.2 應(yīng)用煤種簡介

該發(fā)電廠在進行1000MW超超臨界火力發(fā)電機組的生產(chǎn)實踐中，煤炭全部來源于神華煤，設(shè)計煤種為羊場灣礦和磁二煤礦，校核煤種為清水營礦和梅花井礦煤，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)計煤種為1.6%，校核煤種為1.56%；第三，在干燥無灰基揮發(fā)分（VDAF）方面，設(shè)計煤種為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)計煤種為81，校驗煤種為78。

3 研究結(jié)果

3.1 燃煤熱值變化對鍋爐工作的影響

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

3.2 燃煤熱值的變化對電廠電率的影響

當(dāng)燃煤熱值降低，必然會引起火力發(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，磨煤機的運行發(fā)過程中需要發(fā)力的因素增加，制粉過程中的單次消耗量必然增加；第二，煤質(zhì)變差的情況下，磨煤機在正常運行過程中受到的阻力將會增加，將會導(dǎo)致風(fēng)機壓頭的增加，從而使得鍋爐的風(fēng)機耗電量大增；第三，煤質(zhì)變差情況發(fā)生的同時會使得鍋爐在燃燒過程中產(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、去灰的過程中必然要下更大的功夫，從而導(dǎo)致電耗的增加。現(xiàn)以校核煤種低位發(fā)熱量為17.24MJ/kg的情況進行分析，機組的負(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，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%，每小時將會增加廠用電率為-0.194萬kWh，折合為標(biāo)煤單價成本為-4.089元/t。

3.3 燃煤熱值的變化對制粉設(shè)備的影響

當(dāng)燃煤熱值降低時，燃煤灰分的比例必然會呈現(xiàn)上升的趨勢。這種情況對機組的受熱面磨損、吹灰頻次都會產(chǎn)生增加的效應(yīng)，同時也會使得中速磨煤機的設(shè)備本身、煤粉輸送中的各項配套設(shè)施的磨損增加，從而使得電力機組設(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。通過對此函數(shù)的研究可以發(fā)現(xiàn)，煤質(zhì)變差情況發(fā)生時，標(biāo)煤單價會隨之降低，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程中，入爐煤是校核煤種的情況下，燃煤熱值對發(fā)電總成本不產(chǎn)生影響。如果實際燃煤熱值高于校核煤種時，會有效降低熱力發(fā)電廠的成本投入，進而提高生產(chǎn)過程中的邊際利潤。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，火力發(fā)電是我國電力系統(tǒng)中發(fā)電的主力軍，在我國電力供應(yīng)系統(tǒng)中扮演重要角色。而伴隨市場經(jīng)濟體制逐步深化的背景，火力發(fā)電企業(yè)面臨的市場競爭日趨激烈，面對新經(jīng)濟時代的機遇與挑戰(zhàn)，火電企業(yè)必須合理地對燃煤熱范圍進行有效把握，實現(xiàn)成本降低、利潤提高的效果，對火電廠進行科學(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)核心競爭力，保證其能夠在紛繁復(fù)雜的市場競爭中立于不敗之地，保證現(xiàn)代化建設(shè)的順利進行。

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作者簡介：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，助理工程師，研究方向：1000MW火力發(fā)電機組鍋爐或汽輪機運行。

（責(zé)任編輯：小 燕）