火力發電廠輸煤系統卸船流程的節能優化

胡延年

（國電浙江北侖第一發電有限公司，浙江寧波315800）

火力發電廠輸煤系統卸船流程的節能優化

胡延年

（國電浙江北侖第一發電有限公司，浙江寧波315800）

卸船作業耗電量在火力發電廠輸煤系統用電量中占較大比重，輸煤線路長，大功率的設備多，卸船效率的提高對改善輸煤系統噸煤耗電量指標有重要作用。經過分析得出低于邊際能耗是啟動卸船流程的必要條件，即邊際煤量大于邊際能耗是卸船流程啟動的必要條件，否則效率較低。據此優化卸船作業流程，并從管理方面提出了節能措施，以減少設備無效運行時間和設備的啟停次數，達到節能降耗的效果。。

火力發電廠；輸煤系統；卸船機；邊際能耗；流程

北侖發電廠自備碼頭現有3個泊位，6臺卸船機，3條卸船線路。其中3號泊位是10萬噸級，1號、2號泊位是5萬噸級。6臺卸船機主要設備規范見表1。3條皮帶機C-1A，C-1B，C-14卸船線路可供選擇。但經過多年的節能優化，已到了挖潛增效的瓶頸，進一步節能降耗的空間已經很小，需要進一步降低噸煤耗電率必須進行一些技術或者管理上的創新。

1 邊際能耗的定義

碼頭運行模式優化問題可以這樣考慮，即分析什么情況下作業是不合理的、是應該避免的作業方式。考慮到碼頭實際情況，1號與3號泊位是連在一起的，共4臺卸船機，即一期2臺1 500t/h，三期2臺1 650 t/h，有C-1A，C-1B 2臺輸煤線路可以選擇。

表1 碼頭6臺卸船機主要設備參數

如果從邊際的角度出發來尋求對策，當邊際收益等于邊際成本時，可以實現利潤最大化。邊際生產率就是增加一個單位勞動要素所增加的產量。邊際卸船作業量可以認為增加一個單位能耗所增加的作業量，即高于邊際能耗啟動卸船流程是不優化的、不合理的。對上述利潤、效益最大化原則，可用數學推導加以證明。

設α為利潤，Q為輸煤產量，TR為輸煤的總收益，TC為輸煤的總成本，則

利潤、效益最大化的充分條件還要求α的二階導數為負數，表示利潤最大化要求邊際成本函數的斜率要大于邊際收益函數的斜率，用數學式表示為：

利潤、效益極大化的必要條件是α對Q的一階導數為0，而TR對Q的一階導數就是邊際收益MR，同樣，就是邊際成本MC。所以，當MR= MC，即邊際收益等于邊際成本時，利潤、效益極大值。用數學式表示為：

2 邊際量的計算

班噸煤耗電率＝班耗電量（kWh）/班作業量（t），其中班作業量＝班卸（供）煤量＋班卸（供）石量的總和。目前，碼頭卸船耗電較經濟模式之一，功率因數計0.8，卸船從一期到2號斗輪機，輸煤流程即為1與2號卸船機―C-1A/B―C-2―C-4―C-5―2號斗輪機。

消耗的功率＝2 000+220+（2×355+1×132）+ 160+2×250+500=4 222 kW。目前輸煤線路最短的卸船流程：5/6號卸船機―C-1B―C-30―C-31―C-33―7/8號斗輪機。

消耗的功率＝2 250＋500＋2×355＋355＋2×450＋630＝5 345 kW。

2014年每月的噸煤耗電指標見表2。以2014年平均的噸煤耗電率指標1.13 kWh/t為邊際量計算。5 345 kW/1.13 kWh/t/2＝2 365 t/h（因為卸煤量、供煤量相等，噸煤耗電率包含二者，所以計算中除以2），即卸船流程啟動的必要條件在邊際流量大于2 365 t/h的情況下能低于邊際能耗，能夠達到節能降耗目的。

表2 2014年每月的噸煤耗電率實際值

假如，這里以較經濟模式之一，總功率4 222 kW計算，則邊際流量為1 868 t/h，考量到各條卸船線路的不同，認為輸煤系統的邊際流量控制為2 000 t/h左右較為合適。

3 卸船流程的改進

考慮到節能降耗目的，低于邊際能耗是啟動卸船流程的必要條件，也就是邊際煤量大于、等于邊際能耗是卸船流程啟動的必要條件，否則效率是缺失的。邊際收益等于邊際成本時，實現利潤最大化，邊際卸船清倉作業量是清倉作業必須考量的重要因素。

十萬噸級碼頭卸船流程的優化，3臺機、2條線路的作業模式探討分以下3種情況：

（1）2臺機單線作業。5與6號卸船機，C-1A或者C-1B皮帶機作業，一般在倒機或者清艙作業時，當卸船流量小于邊際流量時暫停作業。

（2）3臺機單線作業。2，5，6號卸船機，C-1A與C-1B皮帶機作業，一般僅適用于清艙作業，當卸船流量小于邊際流量時暫停作業。

（3）3臺機、雙線作業。2，5，6號卸船機，C-1A與C-1B皮帶機同時作業，考慮到實際作業效率，一般建議2號卸船機一條線路，5與6號卸船機一條線路。當C-1A或者C-1B皮帶機輸煤流量小于邊際流量時暫停該線路作業。

4 其他節能措施

（1）加強和提高司機長業務水平及統籌組織能力的培訓。司機長必須對卸船進度、作業順序具備良好的掌控能力，根據調度卸船作業指令單并結合實際生產情況，合理修正卸貨順序，及時調整作業進度，避免因卸貨順序等原因造成相鄰兩艙作業間距不足而無法進行2臺卸船機同時作業，影響作業效率。

（2）各值當班司機長接班后全面了解生產情況，并根據卸船進度及艙內實際情況，加強與煤控主值的聯系溝通，避免流程空載運行。合理調整卸船作業順序及進度，避免碼頭卸船與煤控進倉造成的作業線路及設備的沖突，煤種與堆場的沖突，盡可能做到統籌兼顧。

（3）十萬噸級煤船盡可能安排集中清艙，便于卸船流量的控制。當然，當卸船流量小于邊際流量而暫停卸船線路時，應該考慮到避免卸船流程的反復啟動的情況，因此，作為當值司機長，全局調控卸船作業順序對于節能降耗起到了非常關鍵的作用。或者說當皮帶流量小于設定值時，必須盡可能安排3臺卸船機作業，例如10萬噸級煤船先2臺機滿倉作業，最后安排7個倉同時3臺機清倉較經濟合理。

[1]朱志范，金寶勝.概率論和數理統計[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2012.

（本文編輯：陸瑩）

Energy Saving Optim ization on Ship Unloading Process of Coal Handling System in Thermal Power Plant

HU Yannian
(Guodian Zhejiang Beilun No.1 Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315800，China)

Power consumption for ship unloading takes a great part of that for coal handling system in thermal power plant.Due to long coal handling line and multiple powerful equipment，ship unloading efficiency promotion is key to improvement of power consumption index of coal handling system for each ton of coal.It is concluded by analysis that it is essential to start ship unloading process under marginal coal consumption, meaningmarginal coal consumption must be larger than marginal energy consumption，otherwise the efficiency is low.The paper also optimizes ship unloading process accordingly and proposes energy savingmeasures from the perspective ofmanagement to reduce equipment idling as well as times of startup and shutdown to save energy and lower energy consumption.

thermal power plant；coal handling system；ship unloader；marginal energy consumption；process

TM621.9

B

1007-1881（2016）01-0070-02

2015-05-11

胡延年（1970），男，從事發電廠輸煤運行管理工作。