1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值變化對發電成本的影響

肖國軍 金樹林

摘 要：火力發電是電力能源運用的重要方式，也是我國高速發展的國民經濟背景下重要的事業。火力發電主要通過火力到電力的轉換，在其工作過程中，火電機組是最重要的組成部分。在可持續發展的要求下，推進火力發電機組的優化運行，成為廣大火力發電廠必須關注的問題。本文立足于當前應用較為廣泛的1000MW超超臨界火力發電機組，以其燃煤熱值為切入點，分析了1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值對于發電成本所產生的影響，以期為火力發電廠優化能源應用、提高綜合效益提出參考。

關鍵詞：超超臨界;火力發電機組;燃煤熱值;發電成本

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0149-02

0 引言

火力發電歷來是我國一種重要的發電方式，是保障充足穩定電力供應的基礎，尤其是其中一些高參數、大容量的發電設備更是發揮著重要的作用，在國家的現代化進程中占據著極其重要的地位。但是在新時期，隨著可持續發展戰略的落實，火力發電機組的能耗過大問題也亟待解決。我國火力發電的燃料主要為煤炭，因此發電機組的燃煤熱值與發電成本具有十分緊密的關系。對于1000MW超超臨界火力發電機組來說，如果發電量的總目標相對固定，那么其在消耗成本的控制方面具有不可替代的優勢，但是在新時期如何更加深入地提高煤炭資源的利用效率仍然值得深入探索，這不僅對于企業優化成本控制具有重要意義，也有利于實現可持續發展背景下的經濟與環境等綜合效益。

1 研究背景

在現代化建設進程持續深入的背景下，電力資源已經成為國民經濟運轉中的核心資源，對于保障社會化生產的穩步推進及人民生活的平穩運行具有重要作用，從某種程度上來說，穩定的電力資源供應是國家戰略發展的需要。結合我國的發展實際可以看出，火力發電始終在電力事業中占據著重要地位，因此火力發電的產量、安全性與成本控制也與國民經濟的發展息息相關。火力發電機組的燃煤熱值是一項核心數據，對于火力發電廠的成本控制、決策規劃、結構治理等方面均具有重要的參考意義，尤其是在新時期可持續發展戰略及產業結構優化升級的新要求下，針對于燃煤熱值與發電成本的研究十分必要[1]。

在經濟結構優化調整的背景下，火力發電事業的科學化生產也迎來了新的發展，創新驅動發展戰略在對火力發電的優化升級注入活力的同時，也對火力發電廠為主導的火電企業提出了新的挑戰，改革創新成為火力發電行業的新主題。1000MW超超臨界火力發電機組作為高參數、大容量的發電機組更是改革優化的重點，其當前的運行特點決定了其具有其他發電機組難以比擬的優勢，也要求其必須響應生態文明的發展要求，實現能源集約化的創新發展。在科學化的管理模式下，火力發電企業要在成本控制上推進精細化管理策略，尤其是要把握好煤炭資源的投入與產出控制，以實現更高的綜合效益。在新時期，把握1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值對于發電成本的影響，是火電企業提高核心競爭能力、落實可持續發展要求的必由之路。

2 火電企業廠情設定

本文的重點在于探尋1000MW超超臨界火力發電機組煤炭熱值對于發電成本的影響，為了實現更加精準的研究效果，需要采用直觀化的情景研究方法，因此筆者基于自身工作實際，設定了特定的火電企業廠情背景，聚焦于火力發電機組鍋爐設計使用方案的研究，以得出值得參考的研究經驗，接下來對設定廠情進行簡單介紹[2]：

2.1 機組設備情況

火力發電廠的設備情況設置：該廠為現代化的火力發電廠，其3號與4號燃煤發電機組的鍋爐均使用了東方廠制造的符合國家相關標準的DG3100 /26.15-|| 1型超超臨界煤爐，符合1000MW超超臨界火力發電機組的情景設定，且該品類鍋爐被廣泛應用到我國的大型火力發電企業中去，因此具有較高的代表價值。該鍋爐采用了前后墻相結合的對沖直流燃燒方式，火電機組中的所有煤爐的燃燒器均達到6層，前后墻則符合規范標準的3層，每層各配備8支燃燒器，總體上來看，該機組的燃燒器數量達到了48個，以保證鍋爐的穩定運行。同時，所有鍋爐均配備有6臺中速磨煤機，其中1臺設備處于備用狀態，以在意外狀況發生時第一時間形成補充作用，剩余的5臺則為保障機組正常運轉的常規性設備。除此之外，每臺鍋爐均配備有6臺與其機械特點完全契合的自動稱重給煤機，以方面日常作業。整體機組的汽輪機采用了東方廠自主制造的C100/908-26.25 /600/600式超超臨界汽輪機。該火電企業的1000MW超超臨界火力發電機組采用的煤種狀況假定：設計煤種為來源于神華煤的羊場灣礦與磁二煤礦，校核煤種為清水營礦與梅花井礦，這些煤炭資源均具有灰質含、含硫量偏低、發熱量中等的特點。

2.2 1000MW超超臨界火力發電機組的特點

為了方便分析1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值對于發電成本的影響作用，需要把握1000MW超超臨界火力發電機組的基本特點，在實踐中可以發現，1000MW超超臨界火力發電機組具有幾點共性特點：

（1）1000MW超超臨界火力發電機組直流鍋爐加熱區、過熱區及蒸發區之間的界線并不是一成不變的，而是隨著具體情況的變動進行差異化變動。為了保障火電機組的穩定運行，需要始終將鍋爐汽水行程中各點的溫濕度及汽水各個區段的位置控制在合理的范圍之內，同時要最大程度保證燃水比與燃風比的穩定平衡。（2）1000MW超超臨界火力發電機組中通常鍋爐的蓄能不高，且其呈現出明顯的分布特征，這就決定了其在運轉過程中，如果出現外界負荷變動的狀況，氣壓的反應程度往往較大，此時需要投入更多的力度對氣壓進行有效控制。（3）控制參數要求較高，必須配套反應及時、處理迅速的控制操作。（4）1000MW超超臨界火力發電機組在不通過的工作狀況下，其各區段的比熱、比容、熱焓與其溫度、壓力呈現出非線性關系。（5）燃燒控制是1000MW超超臨界火力發電機組的一大控制難點，由于其機組的特性，其燃燒控制存在著明顯的滯后性與延遲性，這不利于機組操作人員對于氣壓、氣溫及符合進行精準控制，造成了較大的作業困難。

3 研究結果

在對1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值進行分析的過程中可以發現，煤炭熱值對于發電成本的影響主要體現在對鍋爐工作、電廠用電率及制粉裝備的影響之上，進而簡介影響火電企業的成本控制，具體表現在如下方面[3，4]：

3.1 燃煤熱值變化對于鍋爐工作的影響

在實踐中可以發現，如果降低1000MW超超臨界火力發電機組的燃煤熱值，則整體機組的熱效率也會受到相應的影響，這主要是由于幾點原因決定的：（1）如果煤炭質量相應較低，甚至混入大量的雜質，則在燃燒過程中灰包碳的情況就難以避免，進而影響煤炭的燃燒效率，導致燃燒過程熱量損失較為突出;（2）如果煤炭質量下降，那么火焰在燃燒過程中的產生時間也將相應提高，從而提高了1000MW超超臨界火力發電機組排煙過程中所產生的損害量，這兩種量的變化均會對鍋爐工作產生一定影響。具體來說，依照對廠情設定中煤種質量的校驗，如果整體機組的負荷率為72%，則會出現：如果爐煤地位發熱量為18.42MJ/kg時，排演過程的熱損失率會達到0.05%，不完全燃燒造成的熱損失率也達到了0.04%，將其相加可以得出這種情形對于機組整體的影響率達到了0.09%，在供電煤耗方面將直觀地表現為0.28g/kWh，也會使得每小時需要多消耗標煤-0.2t，折合對應煤種的單價可以得出成本0.67元/t。

3.2 燃煤熱值變化對于電廠電率的影響

當1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值降低時，會導致火電廠用電率的提高，進而增加發電成本，主要原因如：（1）煤質下降，磨煤機的運轉需要投入更多的乏力因素，制粉過程的單次消耗量也相應提高;（2）煤質下降，磨煤機所受阻力變大，這會引發風機壓頭的增加，進而需要消耗更多的電量;（3）煤質下降，鍋爐的燃燒會產生更多的灰量，這就需要發電企業使用更多的電量去解決灰塵清掃問題。具體來說，以煤種低位發電量為17.42MJ/kg的情形分析，將機組負荷率同樣設置為72%，當入爐煤地位發熱量為18.42MJ時，煙氣量的增加會使得整體機組的用電率為-0.06%，制粉過程則為-0.04%，灰塵清掃對于火電企業的用電率影響為-0.035%，總影響達到-0.135%，則在1000MW超超臨界火力發電機組每正常運轉1小時的過程中，用電率提高0.194萬/kWh，折合為標煤單價則為4.089元/t。

3.3 燃煤熱值的變化對于制粉設備的影響

如上所述，燃煤熱值的下降代表著煤炭質量的下降，這會使得制粉設備在正常運轉的過程中受熱面磨損、吹灰頻次的程度均有所提高，也會使得磨煤機設備及各類輔助設施的磨損程度提高，這都需要火電企業投入更多的維護成本，也會直接導致各類設備的使用年限下降，需要花費更多的成本進行設備的更新。

3.4 燃煤熱值的變化對于發電成本的影響

綜上，可以得出燃煤熱值的變化對于發電成本的影響如：如果燃煤熱值下降，則煤炭質量相應下降，標煤的單價也會隨之降低，因此為了達到成本控制的目標，應當在火力發電的過程中將燃煤熱值控制在該種煤的校核煤種熱值之上。進一步來說，在把握燃煤熱值的過程中，如果入爐煤為校核煤種，燃煤熱值對于發電成本的影響程度不高;如果實際燃煤熱值高于校核煤種，則可以更好地完成成本控制的目標，有效提高火電企業生產中的邊際利潤，實現更高的經濟效益。

4 結語

火力發電是我國電力供應的主流形式，尤其是在新時期社會生產不斷擴大的背景下，火力發電的戰略地位更加突出。新時期，粗放式的生產模式遠遠不能滿足可持續發展戰略的要求，且對于企業來說，市場機制的日益活躍也標志著其市場競爭的激烈化，因此，火力發電企業必須謀求內外部控制的有效升級。針對于對成本控制產生重要影響的1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值問題，火電企業要在實踐中把握其對于發電成本的影響作用，設置科學合理的應用方案并加以應用摸索，從源頭上起到優化成本控制、提高綜合效益的作用，為火電企業謀求可持續發展、創造更高的綜合效益提供基礎，也為我國的社會主義現代化建設注入源源不斷的活力。

參考文獻

[1] 李力靖.超超臨界機組優化運行的實施[J].山東工業技術，2019（15）：174.

[2] 李永生，黃宣，孫俊威，王洪江.超超臨界二次再熱機組再熱汽溫低的分析與改進[J].熱能動力工程，2019（6）：184-189.

[3] 張基偉.1000MW超超臨界機組節能降耗淺析[J].山東工業技術，2019（14）：158.

[4] 王理.1050MW高效超超臨界機組再熱汽溫620℃精細化調整策略[J].廣東科技，2019（4）：75-80.