1000MW火力发电机组燃煤热值对发电成本的影响

摘要：伴随社会的全面发展、科学技术的不断进步，火力发电事业在电力系统中发挥的作用与日俱增。文章以1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值为研究视角，针对1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值变化对发电成本所产生的影响展开讨论，旨在为火力发电事业的健康可持续发展贡献力量。

关键词：火力发电机组；低位发热量；锅炉效率；厂用电率；发电成本 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2016）08-0131-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.067

伴随科学技术的发展，环境保护理念的进一步深入落实，火力发电事业中高参数、大容量的发电设备逐步开始进入生产一线为祖国的电力事业贡献力量。假设发电量的目标不变，那么高参数情况下的1000MW超超临界机组在消耗成本方面具有较大优势，但是如何能够进一步提高煤炭资源的使用效率一直是困扰火电厂生产发展的重要因素。因此，笔者在设定的火力发电厂工况情形下，针对“1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值变化对发电成本的影响”的研究具有现实意义，希望能够为火电企业进行优化进煤结构、构建科学的发展策略提供依据。

1 研究背景

伴随现代化建设步伐的加快，电力资源已经成为社会生产生活的必需品，在社会生产和人民群众日常生活中扮演着越来越重要的角色。纵观我国电力事业的发展现状，火力发电依然是我国发电事业的主体力量，火力发电企业能否进行高效、安全、高质量的生产活动对社会进步将产生巨大影响。而火力发电企业中发电机组燃煤热值是一项重要的数据，无论在进行成本控制、决策制定、战略规划方面，还是在提高能源利用效率、优化进煤结构等方面都将发挥重要作用，所以针对火力发电厂的燃煤热值进行分析是关乎火力发电事业长足发展的必要措施。

伴随经济体制改革的逐渐深入，火电事业发展如火如荼，市场经济体制在为火电企业带来全新的发展机遇的同时，对火电企业的生产发出了严峻的挑战，火电企业面对机遇与挑战并行的时代背景，必须全面进行升级改革。伴随科学技术的不断进步和发展，高参数、大容量的发电机组进入火电行业的视野中，所有的火电企业面临技术改革和管理理念改革的新形势。1000MW超超临界火力发电机组在火电领域已经成为广泛关注的话题，在发电上具有无可比拟的优势，但是生态文明理念的产生和深入要求火力发电必须实现能源“集约型”发展，现代企业管理模式要求各领域企业在成本控制上必须实现精细化管理。在火电企业中，煤炭资源是最为重要的成本投入，在生产过程中将煤炭的利用效率达到最高，可以为企业降低极大的生产成本投入。因此，火电企业针对高参数的1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值变化对发电成本的影响势在必行，是确保火电企业利润最大化、全面落实可持续发展观念、提高企业核心竞争力的重要基础。

2 厂情设定

为确保文章能够为广大读者构建出真实、直观的认知效果，笔者应用情境研究法进行相关讨论，以下根据研究课题需要对研究情境进行详细介绍。根据火电厂生产实际，影响火力发电企业燃煤热值的关键点在于火力发电机组和锅炉设计使用方案。

2.1 机组设备简介

现设定研究火力发电厂的机组设备如下：该火力发电厂的3、4号燃煤发电机组在锅炉上全部使用由东方厂进行设计和制造的符合国家相关规定的DG3100/26.15-‖1型超超临界锅炉，该型号的锅炉在实践生产过程中呈现一次再热、平衡通风等优势。锅炉的燃烧方式是前后墙相结合的对冲直流燃烧，在机组中每台锅炉拥有6层燃烧器，前后墙的设计符合规定标准为3层，每层各有8支燃烧器，总计48个燃烧器保证锅炉的工作。每台锅炉配备6台中速磨煤机，其中5台是保证锅炉正常运行的基础，1台处于“替补队员”的角色，以防止设备出现故障时能够及时补位。同时，每台锅炉配备6台与之相吻合的能够实现电子称重的给煤机。汽轮机的应用上采用有东方汽轮机厂研发制造的C1000/908-26.25/600/600式超超临界汽轮机。

2.2 应用煤种简介

该发电厂在进行1000MW超超临界火力发电机组的生产实践中，煤炭全部来源于神华煤，设计煤种为羊场湾矿和磁二煤矿，校核煤种为清水营矿和梅花井矿煤，所有的煤炭资源具有中低灰、含硫量较低、发热量中等的特征。煤质具体分析如下：第一，在收到基全水分（AR）上，设计煤种为7.5%，校核煤种为7.8%；第二，在空气干燥基水分（MAD）上设计煤种为1.6%，校核煤种为1.56%；第三，在干燥无灰基挥发分（VDAF）方面，设计煤种为36.43%，校核煤种为37.05%；第四，收到基灰份（Aar）层面，设计煤种为31.5%，校核煤种为37.8%；第五，收到基低位发热值（Qnet·ar）上看，设计煤种为19.66MJ/kg，校核煤种为17.24MJ/kg，收到基高位发热值（Qnet·ar）层面，设计煤种为20.54MJ/kg，校核煤种为18.07MJ/kg；第六，可磨性指数（HGI）上分析，设计煤种为81，校验煤种为78。

3 研究结果

3.1 燃煤热值变化对锅炉工作的影响

通过降低燃煤热值能够取得热效率降低的效果，主要基于以下两点原因：首先，当煤炭资源的质量变差时，将会产生灰包碳的现象明显，从而导致煤炭固体不会被完全燃烧，进而使得燃烧过程中q4损失严重；其次，煤炭质量变差的情况发生，煤粉进行燃烧的过程中火焰的时间将延长，进而会导致排烟过程中q2的损害率增加。根据上述校验煤种的质量，如果机组负荷率为72%，那么就会出现当入炉煤低位发热量为18.42MJ/kg时，排烟过程中造成的热损失为0.05%，机械不完全燃烧造成的热损失影响为0.04%，对锅炉造成的综合性影响为0.09%，影响机组供电煤耗方面将呈现-0.28g/kWh，每小时多消耗的标煤量为-0.2t，以上方面折合成煤单价成本为-0.67元/t。

3.2 燃煤热值的变化对电厂电率的影响

当燃煤热值降低，必然会引起火力发电厂厂用电率的增加，原因有三：第一，当煤质出现变差的情况，磨煤机的运行发过程中需要发力的因素增加，制粉过程中的单次消耗量必然增加；第二，煤质变差的情况下，磨煤机在正常运行过程中受到的阻力将会增加，将会导致风机压头的增加，从而使得锅炉的风机耗电量大增；第三，煤质变差情况发生的同时会使得锅炉在燃烧过程中产生的灰量大幅度增加，灰渣的数量随之增加，那么在除尘、去灰的过程中必然要下更大的功夫，从而导致电耗的增加。现以校核煤种低位发热量为17.24MJ/kg的情况进行分析，机组的负荷率设定为72%，那么当入炉煤低位发热量为18.42MJ/kg时，烟气量增加影响通风的厂用电率为-0.06%，制粉系统电耗增加影响厂用电率为-0.04%，去灰、输煤影响的厂用电率为-0.035%，影响总厂用电率为-0.135%，每小时将会增加厂用电率为-0.194万kWh，折合为标煤单价成本为-4.089元/t。

3.3 燃煤热值的变化对制粉设备的影响

当燃煤热值降低时，燃煤灰分的比例必然会呈现上升的趋势。这种情况对机组的受热面磨损、吹灰频次都会产生增加的效应，同时也会使得中速磨煤机的设备本身、煤粉输送中的各项配套设施的磨损增加，从而使得电力机组设备的检修成本增加，使用周期缩短，必然造成成本的提高。

3.4 燃煤热值的变化对电厂成本的影响

根据上述研究可以将火力发电厂的总体成本与入炉煤热值变化表述成为以下函数关系：y=-08.16x-124.73。通过对此函数的研究可以发现，煤质变差情况发生时，标煤单价会随之降低，所以火力发电厂的燃煤热情一般情况下不应当高于校核煤种热值，可以下定以下结论：在把握燃煤热值的过程中，入炉煤是校核煤种的情况下，燃煤热值对发电总成本不产生影响。如果实际燃煤热值高于校核煤种时，会有效降低热力发电厂的成本投入，进而提高生产过程中的边际利润。

4 结语

现阶段，火力发电是我国电力系统中发电的主力军，在我国电力供应系统中扮演重要角色。而伴随市场经济体制逐步深化的背景，火力发电企业面临的市场竞争日趋激烈，面对新经济时代的机遇与挑战，火电企业必须合理地对燃煤热范围进行有效把握，实现成本降低、利润提高的效果，对火电厂进行科学决策提供依据，最终达到企业附加增量最大化，提高火电企业核心竞争力，保证其能够在纷繁复杂的市场竞争中立于不败之地，保证现代化建设的顺利进行。

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作者简介：张恩德（1983-），男，河南登封人，神华福能发电有限责任公司值长，助理工程师，研究方向：1000MW火力发电机组锅炉或汽轮机运行。

（责任编辑：小 燕）