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

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　　摘 要：火力发电是电力能源运用的重要方式，也是我国高速发展的国民经济背景下重要的事业。火力发电主要通过火力到电力的转换，在其工作过程中，火电机组是最重要的组成部分。在可持续发展的要求下，推进火力发电机组的优化运行，成为广大火力发电厂必须关注的问题。本文立足于当前应用较为广泛的1000MW超超临界火力发电机组，以其燃煤热值为切入点，分析了1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值对于发电成本所产生的影响，以期为火力发电厂优化能源应用、提高综合效益提出参考。
　　关键词：超超临界;火力发电机组;燃煤热值;发电成本
　　中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）14-0149-02
　　0 引言
　　火力发电历来是我国一种重要的发电方式，是保障充足稳定电力供应的基础，尤其是其中一些高参数、大容量的发电设备更是发挥着重要的作用，在国家的现代化进程中占据着极其重要的地位。但是在新时期，随着可持续发展战略的落实，火力发电机组的能耗过大问题也亟待解决。我国火力发电的燃料主要为煤炭，因此发电机组的燃煤热值与发电成本具有十分紧密的关系。对于1000MW超超临界火力发电机组来说，如果发电量的总目标相对固定，那么其在消耗成本的控制方面具有不可替代的优势，但是在新时期如何更加深入地提高煤炭资源的利用效率仍然值得深入探索，这不仅对于企业优化成本控制具有重要意义，也有利于实现可持续发展背景下的经济与环境等综合效益。
　　1 研究背景
　　在现代化建设进程持续深入的背景下，电力资源已经成为国民经济运转中的核心资源，对于保障社会化生产的稳步推进及人民生活的平稳运行具有重要作用，从某种程度上来说，稳定的电力资源供应是国家战略发展的需要。结合我国的发展实际可以看出，火力发电始终在电力事业中占据着重要地位，因此火力发电的产量、安全性与成本控制也与国民经济的发展息息相关。火力发电机组的燃煤热值是一项核心数据，对于火力发电厂的成本控制、决策规划、结构治理等方面均具有重要的参考意义，尤其是在新时期可持续发展战略及产业结构优化升级的新要求下，针对于燃煤热值与发电成本的研究十分必要[1]。
　　在经济结构优化调整的背景下，火力发电事业的科学化生产也迎来了新的发展，创新驱动发展战略在对火力发电的优化升级注入活力的同时，也对火力发电厂为主导的火电企业提出了新的挑战，改革创新成为火力发电行业的新主题。1000MW超超临界火力发电机组作为高参数、大容量的发电机组更是改革优化的重点，其当前的运行特点决定了其具有其他发电机组难以比拟的优势，也要求其必须响应生态文明的发展要求，实现能源集约化的创新发展。在科学化的管理模式下，火力发电企业要在成本控制上推进精细化管理策略，尤其是要把握好煤炭资源的投入与产出控制，以实现更高的综合效益。在新时期，把握1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值对于发电成本的影响，是火电企业提高核心竞争能力、落实可持续发展要求的必由之路。
　　2 火电企业厂情设定
　　本文的重点在于探寻1000MW超超临界火力发电机组煤炭热值对于发电成本的影响，为了实现更加精准的研究效果，需要采用直观化的情景研究方法，因此笔者基于自身工作实际，设定了特定的火电企业厂情背景，聚焦于火力发电机组锅炉设计使用方案的研究，以得出值得参考的研究经验，接下来对设定厂情进行简单介绍[2]：
　　2.1 机组设备情况
　　火力发电厂的设备情况设置：该厂为现代化的火力发电厂，其3号与4号燃煤发电机组的锅炉均使用了东方厂制造的符合国家相关标准的DG3100 /26.15-|| 1型超超临界煤炉，符合1000MW超超临界火力发电机组的情景设定，且该品类锅炉被广泛应用到我国的大型火力发电企业中去，因此具有较高的代表价值。该锅炉采用了前后墙相结合的对冲直流燃烧方式，火电机组中的所有煤炉的燃烧器均达到6层，前后墙则符合规范标准的3层，每层各配备8支燃烧器，总体上来看，该机组的燃烧器数量达到了48个，以保证锅炉的稳定运行。同时，所有锅炉均配备有6台中速磨煤机，其中1台设备处于备用状态，以在意外状况发生时第一时间形成补充作用，剩余的5台则为保障机组正常运转的常规性设备。除此之外，每台锅炉均配备有6台与其机械特点完全契合的自动称重给煤机，以方面日常作业。整体机组的汽轮机采用了东方厂自主制造的C100/908-26.25 /600/600式超超临界汽轮机。该火电企业的1000MW超超临界火力发电机组采用的煤種状况假定：设计煤种为来源于神华煤的羊场湾矿与磁二煤矿，校核煤种为清水营矿与梅花井矿，这些煤炭资源均具有灰质含、含硫量偏低、发热量中等的特点。
　　2.2 1000MW超超临界火力发电机组的特点
　　为了方便分析1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值对于发电成本的影响作用，需要把握1000MW超超临界火力发电机组的基本特点，在实践中可以发现，1000MW超超临界火力发电机组具有几点共性特点：
　　（1）1000MW超超临界火力发电机组直流锅炉加热区、过热区及蒸发区之间的界线并不是一成不变的，而是随着具体情况的变动进行差异化变动。为了保障火电机组的稳定运行，需要始终将锅炉汽水行程中各点的温湿度及汽水各个区段的位置控制在合理的范围之内，同时要最大程度保证燃水比与燃风比的稳定平衡。（2）1000MW超超临界火力发电机组中通常锅炉的蓄能不高，且其呈现出明显的分布特征，这就决定了其在运转过程中，如果出现外界负荷变动的状况，气压的反应程度往往较大，此时需要投入更多的力度对气压进行有效控制。（3）控制参数要求较高，必须配套反应及时、处理迅速的控制操作。（4）1000MW超超临界火力发电机组在不通过的工作状况下，其各区段的比热、比容、热焓与其温度、压力呈现出非线性关系。（5）燃烧控制是1000MW超超临界火力发电机组的一大控制难点，由于其机组的特性，其燃烧控制存在着明显的滞后性与延迟性，这不利于机组操作人员对于气压、气温及符合进行精准控制，造成了较大的作业困难。 　　3 研究结果
　　在对1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值进行分析的过程中可以发现，煤炭热值对于发电成本的影响主要体现在对锅炉工作、电厂用电率及制粉装备的影响之上，进而简介影响火电企业的成本控制，具体表现在如下方面[3，4]：
　　3.1 燃煤热值变化对于锅炉工作的影响
　　在实践中可以发现，如果降低1000MW超超临界火力发电机组的燃煤热值，则整体机组的热效率也会受到相应的影响，这主要是由于几点原因决定的：（1）如果煤炭质量相应较低，甚至混入大量的杂质，则在燃烧过程中灰包碳的情况就难以避免，进而影响煤炭的燃烧效率，导致燃烧过程热量损失较为突出;（2）如果煤炭质量下降，那么火焰在燃烧过程中的产生时间也将相应提高，从而提高了1000MW超超临界火力发电机组排烟过程中所产生的损害量，这两种量的变化均会对锅炉工作产生一定影响。具体来说，依照对厂情设定中煤种质量的校验，如果整体机组的负荷率为72%，则会出现：如果炉煤地位发热量为18.42MJ/kg时，排演过程的热损失率会达到0.05%，不完全燃烧造成的热损失率也达到了0.04%，将其相加可以得出这种情形对于机组整体的影响率达到了0.09%，在供电煤耗方面将直观地表现为0.28g/kWh，也会使得每小时需要多消耗标煤-0.2t，折合对应煤种的单价可以得出成本0.67元/t。
　　3.2 燃煤热值变化对于电厂电率的影响
　　当1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值降低时，会导致火电厂用电率的提高，进而增加发电成本，主要原因如：（1）煤质下降，磨煤机的运转需要投入更多的乏力因素，制粉过程的单次消耗量也相应提高;（2）煤质下降，磨煤机所受阻力变大，这会引发风机压头的增加，进而需要消耗更多的电量;（3）煤质下降，锅炉的燃烧会产生更多的灰量，这就需要发电企业使用更多的电量去解决灰尘清扫问题。具体来说，以煤种低位发电量为17.42MJ/kg的情形分析，将机组负荷率同样设置为72%，当入炉煤地位发热量为18.42MJ时，烟气量的增加会使得整体机组的用电率为-0.06%，制粉过程则为-0.04%，灰尘清扫对于火电企业的用电率影响为-0.035%，总影响达到-0.135%，则在1000MW超超临界火力发电机组每正常运转1小时的过程中，用电率提高0.194万/kWh，折合为标煤单价则为4.089元/t。
　　3.3 燃煤热值的变化对于制粉设备的影响
　　如上所述，燃煤热值的下降代表着煤炭质量的下降，这会使得制粉设备在正常运转的过程中受热面磨损、吹灰频次的程度均有所提高，也会使得磨煤机设备及各类辅助设施的磨损程度提高，这都需要火电企业投入更多的维护成本，也会直接导致各类设备的使用年限下降，需要花费更多的成本进行设备的更新。
　　3.4 燃煤热值的变化对于发电成本的影响
　　综上，可以得出燃煤热值的变化对于发电成本的影响如：如果燃煤热值下降，则煤炭质量相应下降，标煤的单价也会随之降低，因此为了达到成本控制的目标，应当在火力发电的过程中将燃煤热值控制在该种煤的校核煤种热值之上。进一步来说，在把握燃煤热值的过程中，如果入炉煤为校核煤种，燃煤热值对于发电成本的影响程度不高;如果实际燃煤热值高于校核煤种，则可以更好地完成成本控制的目标，有效提高火电企业生产中的边际利润，实现更高的经济效益。
　　4 结语
　　火力发电是我国电力供应的主流形式，尤其是在新时期社会生产不断扩大的背景下，火力发电的战略地位更加突出。新時期，粗放式的生产模式远远不能满足可持续发展战略的要求，且对于企业来说，市场机制的日益活跃也标志着其市场竞争的激烈化，因此，火力发电企业必须谋求内外部控制的有效升级。针对于对成本控制产生重要影响的1000MW超超临界火力发电机组燃煤热值问题，火电企业要在实践中把握其对于发电成本的影响作用，设置科学合理的应用方案并加以应用摸索，从源头上起到优化成本控制、提高综合效益的作用，为火电企业谋求可持续发展、创造更高的综合效益提供基础，也为我国的社会主义现代化建设注入源源不断的活力。
　　参考文献
　　[1] 李力靖.超超临界机组优化运行的实施[J].山东工业技术，2019（15）：174.
　　[2] 李永生，黄宣，孙俊威，王洪江.超超临界二次再热机组再热汽温低的分析与改进[J].热能动力工程，2019（6）：184-189.
　　[3] 张基伟.1000MW超超临界机组节能降耗浅析[J].山东工业技术，2019（14）：158.
　　[4] 王理.1050MW高效超超临界机组再热汽温620℃精细化调整策略[J].广东科技，2019（4）：75-80.
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