火电机组发电煤耗算例对比分析

李泽+++张志强++卢明飞++宋乃秋++李兴朔

摘 要：发电煤耗的定量计算对于电厂实际运行的重要性是毋庸置疑的，该文系统描述了火力发电厂正、反平衡煤耗的基本计算方法以及正平衡煤耗试验结果与煤场盘煤结果偏差较大时的解决办法，并以某电厂实际数据进行计算分析，发现了正平衡煤耗试验结果与煤场盘煤结果偏差较大出现的原因，对仪器重新进行标定后问题得到了结局。这为火电厂煤耗指标管理提供了良好的理论支持及实践操作可借鉴经验。

关键词：火电机组 煤耗率 正平衡 反平衡

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（c）-0042-03

对于火力发电厂来说，发、供电标准煤耗率是企业生产经营的第一大经济指标，发、供电煤耗的多少，直接影响火力发电企业的年度经营成果，是计算企业年度生产成本的最重要指标[1]。随着近几年全国经济增速放缓，社会用电需求量增幅逐年减少，各发电企业发电利用小时数下滑，上网电价下调，企业经营压力越来越大，只有不断降低生产成本，节能挖潜，才能度过当前经济发展的“寒冬”。因此，降低发、供电煤耗便成为了火力发电厂降低生产成本的首要任务，也是火电厂节能工程师的首要工作[2]，但由于火电机组的负荷率、设备运行状态随时都在改变，如何能够将每月的全厂发、供电煤耗准确报出，给节能工程师带来了很大困难，煤耗报高了，完成不了集团公司下达的年度煤耗指标，煤耗报低了，会导致电厂亏煤，影响电厂年终业绩考核成绩。因此，只有准确计算出火力发电厂的实际发、供电煤耗，才能使节能工程师在数据上报时有据可依、心中有数。

1 火电厂发电煤耗的计算方法

正常情况下，发电企业应按照实际入炉煤量和入炉煤机械取样分析的低位发热量正平衡计算发、供电煤耗率。当以入厂煤和煤场盘煤计算的煤耗率和以入炉煤计算的煤耗率偏差达到1.0%时，应及时查找原因。这时可以采用反平衡法校核，即通过反平衡试验，计算出炉锅炉热效率[2]，结合汽轮机热耗率与厂用电率计算出机组综合供电煤耗率，并与正平衡煤耗试验结果进行对比，找出煤耗偏差存在的原因[3]。

2 正平衡煤耗试验法

正平衡煤耗试验是通过计算期内机组的入炉煤量和入炉煤机械取样分析的低位发热量与发电量来计算发电煤耗的试验方法，即将计算期内的机组的总入炉煤量折算成标煤量后除以发电量的结果即为发电标准煤耗率，这种方法优点为计算方法简单，涉及的计算参数较少，容易产生误差的参数也就较少，计算结果较准确，缺点为入炉煤量不易计算，因为由于各原煤斗尺寸较大，且多为倒圆锥形，试验开始和结束节点的煤位不易准确测量，导致入炉煤量出现偏差[4]。

2.1 正平衡煤耗试验注意事项

试验开始前、进行中均应定期进行皮带秤校验，以一次持续15天的正平衡煤耗试验为例，试验开始前应先使用链码对皮带秤进行校验，合格后还应与轨道衡进行比对试验，即将已经通过轨道衡称重的煤车，直接通过皮带秤进行上煤，中间不经过煤场堆卸，比对试验合格后，才可开始试验，试验过程中应该每隔3天进行一次皮带秤链码校验，防止误差的产生。

试验过程中，每次上煤均应进行取样化验，取样时应使用标准入炉煤取样机进行取样，一次上煤中的不同煤种应分别取样化验，并记录好不同煤种的上煤量。试验开始前、结束后试验人员均应对各煤斗的煤位进行测量，并根据煤斗尺寸图、入炉煤的堆积密度，分别计算出试验开始前、结束后两个时间节点对应的煤斗储煤量。

2.2 正平衡煤耗试验计算方法

2.2.1 燃煤计量方式

按照皮带秤称量的上煤量统计的结果为，入炉的标准煤量按下式计算：

式（1）中：为计算期内的标煤耗用量；为计算期内入炉标煤量；為锅炉各原煤仓因计算期初日到计算期末日高度变化所修正的标煤量总和。

2.2.2 标煤折算

式（2）中：为计算期内全部入炉原煤折算标煤量，各原煤斗因计算期初日到计算期末日高度变化修正后的标煤量总和；Bn为计算期内第n次入炉原煤量；为计算期内第n次入炉原煤收到基低位发热量。

2.2.3 计算期发电标准煤耗率

式（3）中：为计算期内机组发电量；为计算期内的发电标准煤耗率。

2.2.4 计算期内综合供电煤耗率

式（4）中：为计算期内的上网电量；为计算期内的综合供电煤耗。

3 反平衡煤耗试验法

当正平衡煤耗试验的结果和实际煤场盘煤结果偏差较大时，发电企业可以通过反平衡煤耗试验进行校核计算，并找到煤耗偏差较大的原因。反平衡试验计算发电标准煤耗率的公式为：

式（5）中：为发电标准煤耗率；为汽轮机热耗率；为锅炉效率；为管道效率，一般取98.5%。

反平衡试验计算供电标准煤耗率的公式为：

式（6）中：为供电标准煤耗率；为总厂用电率。

式（7）中：为试验期间机组发电量；为试验期间的上网电量。

并且，汽轮机热耗率根据国家标准《电站汽轮机热力性能验收试验规程》GB8117.2-2008，参考美国机械工程师协会《汽轮机性能试验规程》ASME PTC6-2004进行计算。锅炉效率根据《电站锅炉性能试验规程》GB10184-88计算。

4 正、反平衡试验结果偏差较大时解决办法

当正、反平衡试验结果偏差较大时（煤耗偏差超过1%），应查找原因，对于纯凝锅炉和汽轮机来说，正常运行时锅炉效率和汽轮机热耗变化不大，应重点对正平衡试验的计算参数进行校核，由于现在的燃煤电厂给煤机大多为称重给煤机，并且生产实时监视系统（SIS）可以对各项机组运行参数进行采集，这就为热力试验提供了非常便利的条件，我们可以用SIS采集正平衡煤耗试验期间的各台给煤机给煤量，用给煤量计算试验期间的入炉煤量，并与皮带秤计量得出的入炉煤量进行比对，检查是否存在偏差，比对结果如果存在偏差时，可将SIS统计的入炉煤量替换式（2）中的入炉煤量，计算出入炉标煤量，并代入式（3），重新计算发电煤耗，然后与原正平衡煤耗结果进行比较，两者的差值即为皮带秤误差导致的煤耗偏差，如果比对结果不存在偏差，则说明入炉煤低位热值化验结果存在偏差，此时可将反平衡试验式（5）计算出的发电煤耗代入到式（3）中，反推出正平衡入炉标煤量，再通过公式（2）反推出实际入炉煤加权低位热值，并与入炉煤化验出的热值进行比较，找出偏差大小，并对热值化验仪器进行重新标定。

正平衡煤耗試验过程中，为了减小入炉煤低位热值造成的偏差，可由入炉煤化验室和燃管部化验室同时对入炉煤样进行化验，试验结束后，热力试验室对两个部门的化验结果进行统计、汇总、比对，并结合称重给煤机煤量反推的结果，对入炉煤低位热值进行综合修正，最终计算出准确的发电标准煤耗率。

5 煤耗计算实际案例分析

案例机组为汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产，型号为CN250/300-16.67/537/537型亚临界，一次中间再热、单轴、双缸双排汽、抽凝汽式汽轮机，该电厂锅炉为哈尔滨锅炉有限公司生产的HG-1025/17.5-YM36型锅炉，锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉，给煤机为皮带称重式给煤机，试验期间该电厂单机运行。

试验数据：试验时间为10天，试验期间发电量为47 718 000 kW·h，上网电量为44 066 000 kW·h，总入炉煤量为28 928 t，入炉煤加权低位热值为14.769 MJ/kg，根据公式（3）可计算出该厂发电标准煤耗率为：305.53 g/kW·h，根据公式（4）可计算出综合供电煤耗率为330.86 g/kW·h，试验结果较该厂报出的煤耗均偏高，需要采用反平衡煤耗试验的方法进行校核，该厂锅炉效率为92.12%，汽轮机热耗率为：7 936 kJ/kW·h，总厂用电率为：7.65%，根据公式（5）可计算出发电标准煤耗率为298.8 g/kW·h，综合供电煤耗率为324.42 g/kW·h，正、反平衡试验的结果，发电标准煤耗相差6.73 g/kW·h，综合供电煤耗相差6.44 g/kW·h，通过SIS对皮带给煤机给煤量进行数据采集、统计，得出的入炉煤量与皮带秤计量出的煤量一致，因此可以用反平衡试验计算出的发电煤耗与入炉煤量反推实际入炉煤加权热值，将发电煤耗与入炉煤量代入到公式（3）中，反推出正平衡入炉标煤量为14 257.71 t，再将入炉标煤量代入公式（2）反推出实际入炉煤加权低位热值为14.443 MJ/kg，较入炉煤化验结果14.769 MJ/kg低0.326 MJ/kg，后经厂家对燃煤热值化验仪器进行了校验，发现化验仪器存在2.28%的正误差，对仪器重新进行了标定，标定后电厂又重新进行了正、反平衡煤耗试验，试验结果与煤场盘煤结果相符合。

参考文献

[1] 焦明发，郭宝仁.火电机组热力试验与实际运行煤耗率的比较[J].中国电力，2007（11）：82-84.

[2] 李火银，邱智伟，周俊杰，等.煤炭火力发电厂能源管理体系的建立[J].节能技术，2016（4）：372-376.

[3] 徐威，陈勇，王文庆，等.煤耗在线性能试验系统在超临界600MW机组的应用[J].热力发电，2012（3）：71-73.

[4] 宋金玲.影响正平衡计算煤耗准确性的要因分析及措施[C]//第四届火电行业化学（环保）专业技术交流会论文集.全国电力技术市场协会，2013.

[5] 李青，张兴营，徐光照.火力发电厂生产指标管理手册[M].中国电力出版社，2007.