正平衡供电煤耗升高原因分析及煤耗修正计算

苏攀，沈阳，于鹏峰，韩静

(华电电力科学研究院有限公司， 杭州 310030)

0 引言

燃煤电厂节能技术监督工作重点是保证机组的经济运行，供电煤耗作为一个重要的综合经济指标，直接反映了电厂的能耗水平。各电厂重视供电煤耗数据变化，并以此作为各部门生产考核的依据。在经济分析活动中，电厂可根据供电煤耗及能耗小指标的变化分析机组设备及运行方面的问题，从而更好地提高电厂节能管理水平。燃煤电厂通常依据《火力发电厂技术经济指标计算方法》采用正平衡方法计算供电煤耗[1]，根据入炉煤煤量、发热量及供电量等数据计算得到日均、月均及年均供电煤耗，分析供电煤耗环比及同比变化趋势。

针对某电厂2×300 MW机组正平衡月均供电煤耗升高的问题，查验入炉煤煤质化验报告、灰渣可燃物、掺配方案、日耗煤量、日发电量、机组指标统计表等相关历史数据，结合现场对供电煤耗同比异常升高的原因进行分析及煤耗修正计算，提出了相关建议。

表1 #2 机组与#1机组小指标耗差分析数据Tab.1 Small index energy loss analysis of No.2 unit and No.1 unit

表2 #2机组与 #1机组汽机侧数据Tab.2 Machine-side data analysis of No.2 unit and No.1 unit

1 设备简介

该电厂#1，#2机组配置上海锅炉厂设计、制造的SG-1113/17.50-M887型亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉；锅炉采用全摆动直流式燃烧器，四角布置、切圆燃烧；采用冷一次风正压直吹式制粉系统，配3台MGS4060双进双出钢球磨煤机；配置上海汽轮机厂设计、制造的330 MW、亚临界、一次中间再热、高/中压缸分缸、单轴、三缸两排汽、双抽可调整抽汽冲动凝汽式汽轮机。

2 问题概述

该电厂2018年4月和5月，全厂月均供电煤耗统计数据同比升高了12.51 g/(kW·h)和16.85 g/(kW·h)。2018年4—5月，#2机组连续运行，而#1机组启停机各2次，且停机时间较长，对机组供电煤影响较大。2017年4—5月，#1机组连续运行，#2机组停运，且2017年4月入炉煤采样机进行了技术改革，部分时间段在煤仓落煤口使用人工采样，采样缺乏代表性。现选择2018年5月#2机组供电煤耗与2017年5月#1机组供电煤耗的统计值进行比较。

2018年5月#2机组月均供电煤耗为349.31 g/(kW·h)，2017年5月#1机组月均供电煤耗为335.41 g/(kW·h)，同比升高了13.90 g/(kW·h)，而这2个月的燃用煤煤质化验数据无明显偏差，因此可排除煤质变化对2台机组供电煤耗差异的影响[2]。现对2台300 MW机组正平衡供电煤耗统计值的异常升高进行原因分析及煤耗修正计算。

3 耗差对比分析

3.1 锅炉侧指标分析

#2机组与#1机组的月均能耗小指标同期数据见表1。由表1可知，小指标影响供电煤耗合计约6.26 g/(kW·h)，其中主要原因为发电厂用电率和飞灰可燃物含量的增加[3-4]。

3.2 汽机侧指标分析

两时间段内机组供热比接近，#2与#1机组汽机侧数据见表2。对#2机组与#1机组汽机侧月均能耗小指标进行同期数据耗差分析[5]，在2台机组负荷基本相同且循环水运行方式完全一致的情况下，#2机组排汽压力比#1机组高0.21 kPa，增加供电煤耗约0.63 g/(kW·h)。利用现场测点计算2台机组缸效率，#1高压缸效率比#2机高压缸效率高5.87%，中压缸效率比#2机偏低2.47%，整体考虑高/中压缸效率对煤耗的影响，#2机比#1机煤耗将高出大约1.20 g/(kW·h)。2台机组汽机侧其他因素相差不大，影响供电煤耗约1.83 g/(kW·h)，其中主要原因为高/中压缸效率增加所致。

4 煤耗偏差分析

为使供电煤耗统计数据更接近真值，对2018年5月#2机组供电煤耗进行采样修正、化验修正、计量修正及统计过程修正后，得到供电煤耗修正值的区间范围。

4.1 入炉煤采样装置改造

入炉煤采样装置异常会引发煤耗数据的异常波动[6]。因此对入炉煤皮带中部采样机进行了技术改造，由锤式破碎机改为立式破碎机，解决了采样机长期堵煤的问题。由于技术改造前采样机堵煤频繁，需停机进行清煤处理，无法保证全周期采样，影响采样代表性及入炉煤发热量准确性。

在燃煤机械化采制样装置性能试验中，使用入炉煤皮带中部采样机(乙侧)进行采样[7]。机采样与参比样(人工对比样)干燥基灰分的差值为-0.34百分点，结合煤种灰分变化与发热量的关系[8]，以及发热量变化与煤耗变化的关系可知，影响供电煤耗1.50～1.70 g/(kW·h)。

入炉煤采样机缩分装置原为刮板式(如图1所示)，易造成向两侧跑煤，不满足缩分装置全断面缩分要求，建议改为刮斗式。

图1 入炉煤采样机缩分装置Fig.1 Divider of sampler for coal as fire

入炉煤采样机乙侧采样头切面离皮带间隙较大(如图2所示)，无法取到皮带底部煤流的样本，不符合煤流全断面采样要求，建议采样机性能试验期间对其进行调整。

图2 入炉煤采样机乙侧采样头Fig.2 Side B sample head of sampler for coal as fire

4.2 化验分析

改造后，量热仪用苯甲酸对煤样进行标定，查阅化验记录，2018年5月共计标定57次，与标准值进行比较，正偏差达到51次，负偏差6次，无偏差1次。标定结果与标准值的变差虽在±50 J的合格范围内[9]，但出现多次正偏差(正偏差均值达到20.6 J)，供电煤耗约高于真值0.39～0.44 g/(kW·h)。

4.3 煤量计量分析

2018年5月皮带秤校验偏差结果见表3。3次皮带秤校验结果平均偏差及最大偏差均为正值，皮带秤显示结果与链码或实物结果的最大相对偏差结果为0.32%，皮带秤显示结果与链码或实物结果的平均相对偏差结果为0.17%，影响供电煤耗约高于真值0.51～0.96 g/(kW·h)。

表3 2018年5月皮带秤校验偏差结果Tab.3 Calibration deviation of the belt scale in May 2018 %

4.4 统计过程分析

日供电煤耗受煤仓煤位变化的影响，存在正常波动。2018年5月，#2机组供电煤耗统计值为349.31 g/(kW·h)，在统计月头和月尾的煤耗时，取前后两天供电煤耗的平均值进行计算，以此减少煤仓煤位变化对供电煤耗统计数据的影响，见表4。重新计算后供电煤耗后数据由 349.31 g/(kW·h)降至 347.61 g/(kW·h)，统计值降低了1.70 g/(kW·h)。

表4 跨月时间段供电煤耗均值Tab.4 Average coal consumption of power supply during the spanning period g/(kW·h)

4.5 供电煤耗修正计算

为使供电煤耗统计数据更接近真值，对2018年5月#2机组供电煤耗的统计值(349.31 g/(kW·h))进行修正计算，修正计算结果见表5，经采样修正、化验修正、计量修正及其他修正后，得到供电煤耗修正值的区间为344.51～345.21 g/(kW·h)(机组负荷率为55.31%，供热比为4.41%)。

表5 #2机组供电煤耗修正计算结果Tab.5 #2 unit coal consumption for power supply correction calculation results g/(kW·h)

5 结论

(1)#2机组月均能耗小指标与#1机组月均能耗小指标同期数据进行耗差分析得出，炉侧近似影响供电煤耗约6.26 g/(kW·h)，其中主要原因为发电厂用电率和飞灰可燃物含量增加所致；机侧影响供电煤耗约1.83 g/(kW·h)，其中主要原因为高/中压缸效率增加所致。

(2)采样、化验、计量及统计过程影响供电煤耗4.10～4.80 g/(kW·h)。其中，采样过程影响供电煤耗高于真值1.50～1.70 g/(kW·h)，化验过程影响供电煤耗高于真值0.39～0.44 g/(kW·h)，煤量计量近似影响供电煤耗高于真值0.51～0.96 g/(kW·h)，统计过程近似影响供电煤耗高于真值1.70 g/(kW·h)。

(3)经修正后得到供电煤耗修正值的区间为344.51～345.21 g/(kW·h)(机组负荷率为55.31%，供热比为4.41%)。

(4)加强采制化设备维护，保证入炉煤计量及采制化准确性。建议将入炉煤采样机缩分装置由刮板式改为刮斗式，建议采样机性能试验期间调整采样头切面离皮带间隙；开展采样机性能试验过程中，建议将机采样与参比样之差调整在合理范围且保持正偏差；调整量热仪精度，保证多次重复试验下正负偏差一致性较好。