1000MW火力發電機組燃煤熱值對發電成本的影響

摘要：伴隨社會的全面發展、科學技術的不斷進步，火力發電事業在電力系統中發揮的作用與日俱增。文章以1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值為研究視角，針對1000MW超超臨界火力發電機組燃煤熱值變化對發電成本所產生的影響展開討論，旨在為火力發電事業的健康可持續發展貢獻力量。

關鍵詞：火力發電機組；低位發熱量；鍋爐效率；廠用電率；發電成本 文獻標識碼：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

伴隨科學技術的發展，環境保護理念的進一步深入落實，火力發電事業中高參數、大容量的發電設備逐步開始進入生產一線為祖國的電力事業貢獻力量。假設發電量的目標不變，那么高參數情況下的1000MW超超臨界機組在消耗成本方面具有較大優勢，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發展的重要因素。因此，筆者在設定的火力發電廠工況情形下，針對“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”的研究具有現實意義，希望能夠為火電企業進行優化進煤結構、構建科學的發展策略提供依據。

1 研究背景

伴隨現代化建設步伐的加快，電力資源已經成為社會生產生活的必需品，在社會生產和人民群眾日常生活中扮演著越來越重要的角色。縱觀我國電力事業的發展現狀，火力發電依然是我國發電事業的主體力量，火力發電企業能否進行高效、安全、高質量的生產活動對社會進步將產生巨大影響。而火力發電企業中發電機組燃煤熱值是一項重要的數據，無論在進行成本控制、決策制定、戰略規劃方面，還是在提高能源利用效率、優化進煤結構等方面都將發揮重要作用，所以針對火力發電廠的燃煤熱值進行分析是關乎火力發電事業長足發展的必要措施。

伴隨經濟體制改革的逐漸深入，火電事業發展如火如荼，市場經濟體制在為火電企業帶來全新的發展機遇的同時，對火電企業的生產發出了嚴峻的挑戰，火電企業面對機遇與挑戰并行的時代背景，必須全面進行升級改革。伴隨科學技術的不斷進步和發展，高參數、大容量的發電機組進入火電行業的視野中，所有的火電企業面臨技術改革和管理理念改革的新形勢。1000MW超超臨界火力發電機組在火電領域已經成為廣泛關注的話題，在發電上具有無可比擬的優勢，但是生態文明理念的產生和深入要求火力發電必須實現能源“集約型”發展，現代企業管理模式要求各領域企業在成本控制上必須實現精細化管理。在火電企業中，煤炭資源是最為重要的成本投入，在生產過程中將煤炭的利用效率達到最高，可以為企業降低極大的生產成本投入。因此，火電企業針對高參數的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勢在必行，是確保火電企業利潤最大化、全面落實可持續發展觀念、提高企業核心競爭力的重要基礎。

2 廠情設定

為確保文章能夠為廣大讀者構建出真實、直觀的認知效果，筆者應用情境研究法進行相關討論，以下根據研究課題需要對研究情境進行詳細介紹。根據火電廠生產實際，影響火力發電企業燃煤熱值的關鍵點在于火力發電機組和鍋爐設計使用方案。

2.1 機組設備簡介

現設定研究火力發電廠的機組設備如下：該火力發電廠的3、4號燃煤發電機組在鍋爐上全部使用由東方廠進行設計和制造的符合國家相關規定的DG3100/26.15-‖1型超超臨界鍋爐，該型號的鍋爐在實踐生產過程中呈現一次再熱、平衡通風等優勢。鍋爐的燃燒方式是前后墻相結合的對沖直流燃燒，在機組中每臺鍋爐擁有6層燃燒器，前后墻的設計符合規定標準為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，1臺處于“替補隊員”的角色，以防止設備出現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實現電子稱重的給煤機。汽輪機的應用上采用有東方汽輪機廠研發制造的C1000/908-26.25/600/600式超超臨界汽輪機。

2.2 應用煤種簡介

該發電廠在進行1000MW超超臨界火力發電機組的生產實踐中，煤炭全部來源于神華煤，設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、發熱量中等的特征。煤質具體分析如下：第一，在收到基全水分（AR）上，設計煤種為7.5%，校核煤種為7.8%；第二，在空氣干燥基水分（MAD）上設計煤種為1.6%，校核煤種為1.56%；第三，在干燥無灰基揮發分（VDAF）方面，設計煤種為36.43%，校核煤種為37.05%；第四，收到基灰份（Aar）層面，設計煤種為31.5%，校核煤種為37.8%；第五，收到基低位發熱值（Qnet·ar）上看，設計煤種為19.66MJ/kg，校核煤種為17.24MJ/kg，收到基高位發熱值（Qnet·ar）層面，設計煤種為20.54MJ/kg，校核煤種為18.07MJ/kg；第六，可磨性指數（HGI）上分析，設計煤種為81，校驗煤種為78。

3 研究結果

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，當煤炭資源的質量變差時，將會產生灰包碳的現象明顯，從而導致煤炭固體不會被完全燃燒，進而使得燃燒過程中q4損失嚴重；其次，煤炭質量變差的情況發生，煤粉進行燃燒的過程中火焰的時間將延長，進而會導致排煙過程中q2的損害率增加。根據上述校驗煤種的質量，如果機組負荷率為72%，那么就會出現當入爐煤低位發熱量為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-0.28g/kWh，每小時多消耗的標煤量為-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

當燃煤熱值降低，必然會引起火力發電廠廠用電率的增加，原因有三：第一，當煤質出現變差的情況，磨煤機的運行發過程中需要發力的因素增加，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，將會導致風機壓頭的增加，從而使得鍋爐的風機耗電量大增；第三，煤質變差情況發生的同時會使得鍋爐在燃燒過程中產生的灰量大幅度增加，灰渣的數量隨之增加，那么在除塵、去灰的過程中必然要下更大的功夫，從而導致電耗的增加。現以校核煤種低位發熱量為17.24MJ/kg的情況進行分析，機組的負荷率設定為72%，那么當入爐煤低位發熱量為18.42MJ/kg時，煙氣量增加影響通風的廠用電率為-0.06%，制粉系統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，折合為標煤單價成本為-4.089元/t。

3.3 燃煤熱值的變化對制粉設備的影響

當燃煤熱值降低時，燃煤灰分的比例必然會呈現上升的趨勢。這種情況對機組的受熱面磨損、吹灰頻次都會產生增加的效應，同時也會使得中速磨煤機的設備本身、煤粉輸送中的各項配套設施的磨損增加，從而使得電力機組設備的檢修成本增加，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

根據上述研究可以將火力發電廠的總體成本與入爐煤熱值變化表述成為以下函數關系：y=-08.16x-124.73。通過對此函數的研究可以發現，煤質變差情況發生時，標煤單價會隨之降低，所以火力發電廠的燃煤熱情一般情況下不應當高于校核煤種熱值，可以下定以下結論：在把握燃煤熱值的過程中，入爐煤是校核煤種的情況下，燃煤熱值對發電總成本不產生影響。如果實際燃煤熱值高于校核煤種時，會有效降低熱力發電廠的成本投入，進而提高生產過程中的邊際利潤。

4 結語

現階段，火力發電是我國電力系統中發電的主力軍，在我國電力供應系統中扮演重要角色。而伴隨市場經濟體制逐步深化的背景，火力發電企業面臨的市場競爭日趨激烈，面對新經濟時代的機遇與挑戰，火電企業必須合理地對燃煤熱范圍進行有效把握，實現成本降低、利潤提高的效果，對火電廠進行科學決策提供依據，最終達到企業附加增量最大化，提高火電企業核心競爭力，保證其能夠在紛繁復雜的市場競爭中立于不敗之地，保證現代化建設的順利進行。

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作者簡介：張恩德（1983-），男，河南登封人，神華福能發電有限責任公司值長，助理工程師，研究方向：1000MW火力發電機組鍋爐或汽輪機運行。

（責任編輯：小 燕）