火電機組發電煤耗算例對比分析

李澤+++張志強++盧明飛++宋乃秋++李興朔

摘 要：發電煤耗的定量計算對于電廠實際運行的重要性是毋庸置疑的，該文系統描述了火力發電廠正、反平衡煤耗的基本計算方法以及正平衡煤耗試驗結果與煤場盤煤結果偏差較大時的解決辦法，并以某電廠實際數據進行計算分析，發現了正平衡煤耗試驗結果與煤場盤煤結果偏差較大出現的原因，對儀器重新進行標定后問題得到了結局。這為火電廠煤耗指標管理提供了良好的理論支持及實踐操作可借鑒經驗。

關鍵詞：火電機組 煤耗率 正平衡 反平衡

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（c）-0042-03

對于火力發電廠來說，發、供電標準煤耗率是企業生產經營的第一大經濟指標，發、供電煤耗的多少，直接影響火力發電企業的年度經營成果，是計算企業年度生產成本的最重要指標[1]。隨著近幾年全國經濟增速放緩，社會用電需求量增幅逐年減少，各發電企業發電利用小時數下滑，上網電價下調，企業經營壓力越來越大，只有不斷降低生產成本，節能挖潛，才能度過當前經濟發展的“寒冬”。因此，降低發、供電煤耗便成為了火力發電廠降低生產成本的首要任務，也是火電廠節能工程師的首要工作[2]，但由于火電機組的負荷率、設備運行狀態隨時都在改變，如何能夠將每月的全廠發、供電煤耗準確報出，給節能工程師帶來了很大困難，煤耗報高了，完成不了集團公司下達的年度煤耗指標，煤耗報低了，會導致電廠虧煤，影響電廠年終業績考核成績。因此，只有準確計算出火力發電廠的實際發、供電煤耗，才能使節能工程師在數據上報時有據可依、心中有數。

1 火電廠發電煤耗的計算方法

正常情況下，發電企業應按照實際入爐煤量和入爐煤機械取樣分析的低位發熱量正平衡計算發、供電煤耗率。當以入廠煤和煤場盤煤計算的煤耗率和以入爐煤計算的煤耗率偏差達到1.0%時，應及時查找原因。這時可以采用反平衡法校核，即通過反平衡試驗，計算出爐鍋爐熱效率[2]，結合汽輪機熱耗率與廠用電率計算出機組綜合供電煤耗率，并與正平衡煤耗試驗結果進行對比，找出煤耗偏差存在的原因[3]。

2 正平衡煤耗試驗法

正平衡煤耗試驗是通過計算期內機組的入爐煤量和入爐煤機械取樣分析的低位發熱量與發電量來計算發電煤耗的試驗方法，即將計算期內的機組的總入爐煤量折算成標煤量后除以發電量的結果即為發電標準煤耗率，這種方法優點為計算方法簡單，涉及的計算參數較少，容易產生誤差的參數也就較少，計算結果較準確，缺點為入爐煤量不易計算，因為由于各原煤斗尺寸較大，且多為倒圓錐形，試驗開始和結束節點的煤位不易準確測量，導致入爐煤量出現偏差[4]。

2.1 正平衡煤耗試驗注意事項

試驗開始前、進行中均應定期進行皮帶秤校驗，以一次持續15天的正平衡煤耗試驗為例，試驗開始前應先使用鏈碼對皮帶秤進行校驗，合格后還應與軌道衡進行比對試驗，即將已經通過軌道衡稱重的煤車，直接通過皮帶秤進行上煤，中間不經過煤場堆卸，比對試驗合格后，才可開始試驗，試驗過程中應該每隔3天進行一次皮帶秤鏈碼校驗，防止誤差的產生。

試驗過程中，每次上煤均應進行取樣化驗，取樣時應使用標準入爐煤取樣機進行取樣，一次上煤中的不同煤種應分別取樣化驗，并記錄好不同煤種的上煤量。試驗開始前、結束后試驗人員均應對各煤斗的煤位進行測量，并根據煤斗尺寸圖、入爐煤的堆積密度，分別計算出試驗開始前、結束后兩個時間節點對應的煤斗儲煤量。

2.2 正平衡煤耗試驗計算方法

2.2.1 燃煤計量方式

按照皮帶秤稱量的上煤量統計的結果為，入爐的標準煤量按下式計算：

式（1）中：為計算期內的標煤耗用量；為計算期內入爐標煤量；為鍋爐各原煤倉因計算期初日到計算期末日高度變化所修正的標煤量總和。

2.2.2 標煤折算

式（2）中：為計算期內全部入爐原煤折算標煤量，各原煤斗因計算期初日到計算期末日高度變化修正后的標煤量總和；Bn為計算期內第n次入爐原煤量；為計算期內第n次入爐原煤收到基低位發熱量。

2.2.3 計算期發電標準煤耗率

式（3）中：為計算期內機組發電量；為計算期內的發電標準煤耗率。

2.2.4 計算期內綜合供電煤耗率

式（4）中：為計算期內的上網電量；為計算期內的綜合供電煤耗。

3 反平衡煤耗試驗法

當正平衡煤耗試驗的結果和實際煤場盤煤結果偏差較大時，發電企業可以通過反平衡煤耗試驗進行校核計算，并找到煤耗偏差較大的原因。反平衡試驗計算發電標準煤耗率的公式為：

式（5）中：為發電標準煤耗率；為汽輪機熱耗率；為鍋爐效率；為管道效率，一般取98.5%。

反平衡試驗計算供電標準煤耗率的公式為：

式（6）中：為供電標準煤耗率；為總廠用電率。

式（7）中：為試驗期間機組發電量；為試驗期間的上網電量。

并且，汽輪機熱耗率根據國家標準《電站汽輪機熱力性能驗收試驗規程》GB8117.2-2008，參考美國機械工程師協會《汽輪機性能試驗規程》ASME PTC6-2004進行計算。鍋爐效率根據《電站鍋爐性能試驗規程》GB10184-88計算。

4 正、反平衡試驗結果偏差較大時解決辦法

當正、反平衡試驗結果偏差較大時（煤耗偏差超過1%），應查找原因，對于純凝鍋爐和汽輪機來說，正常運行時鍋爐效率和汽輪機熱耗變化不大，應重點對正平衡試驗的計算參數進行校核，由于現在的燃煤電廠給煤機大多為稱重給煤機，并且生產實時監視系統（SIS）可以對各項機組運行參數進行采集，這就為熱力試驗提供了非常便利的條件，我們可以用SIS采集正平衡煤耗試驗期間的各臺給煤機給煤量，用給煤量計算試驗期間的入爐煤量，并與皮帶秤計量得出的入爐煤量進行比對，檢查是否存在偏差，比對結果如果存在偏差時，可將SIS統計的入爐煤量替換式（2）中的入爐煤量，計算出入爐標煤量，并代入式（3），重新計算發電煤耗，然后與原正平衡煤耗結果進行比較，兩者的差值即為皮帶秤誤差導致的煤耗偏差，如果比對結果不存在偏差，則說明入爐煤低位熱值化驗結果存在偏差，此時可將反平衡試驗式（5）計算出的發電煤耗代入到式（3）中，反推出正平衡入爐標煤量，再通過公式（2）反推出實際入爐煤加權低位熱值，并與入爐煤化驗出的熱值進行比較，找出偏差大小，并對熱值化驗儀器進行重新標定。

正平衡煤耗試驗過程中，為了減小入爐煤低位熱值造成的偏差，可由入爐煤化驗室和燃管部化驗室同時對入爐煤樣進行化驗，試驗結束后，熱力試驗室對兩個部門的化驗結果進行統計、匯總、比對，并結合稱重給煤機煤量反推的結果，對入爐煤低位熱值進行綜合修正，最終計算出準確的發電標準煤耗率。

5 煤耗計算實際案例分析

案例機組為汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產，型號為CN250/300-16.67/537/537型亞臨界，一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、抽凝汽式汽輪機，該電廠鍋爐為哈爾濱鍋爐有限公司生產的HG-1025/17.5-YM36型鍋爐，鍋爐為亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包爐，給煤機為皮帶稱重式給煤機，試驗期間該電廠單機運行。

試驗數據：試驗時間為10天，試驗期間發電量為47 718 000 kW·h，上網電量為44 066 000 kW·h，總入爐煤量為28 928 t，入爐煤加權低位熱值為14.769 MJ/kg，根據公式（3）可計算出該廠發電標準煤耗率為：305.53 g/kW·h，根據公式（4）可計算出綜合供電煤耗率為330.86 g/kW·h，試驗結果較該廠報出的煤耗均偏高，需要采用反平衡煤耗試驗的方法進行校核，該廠鍋爐效率為92.12%，汽輪機熱耗率為：7 936 kJ/kW·h，總廠用電率為：7.65%，根據公式（5）可計算出發電標準煤耗率為298.8 g/kW·h，綜合供電煤耗率為324.42 g/kW·h，正、反平衡試驗的結果，發電標準煤耗相差6.73 g/kW·h，綜合供電煤耗相差6.44 g/kW·h，通過SIS對皮帶給煤機給煤量進行數據采集、統計，得出的入爐煤量與皮帶秤計量出的煤量一致，因此可以用反平衡試驗計算出的發電煤耗與入爐煤量反推實際入爐煤加權熱值，將發電煤耗與入爐煤量代入到公式（3）中，反推出正平衡入爐標煤量為14 257.71 t，再將入爐標煤量代入公式（2）反推出實際入爐煤加權低位熱值為14.443 MJ/kg，較入爐煤化驗結果14.769 MJ/kg低0.326 MJ/kg，后經廠家對燃煤熱值化驗儀器進行了校驗，發現化驗儀器存在2.28%的正誤差，對儀器重新進行了標定，標定后電廠又重新進行了正、反平衡煤耗試驗，試驗結果與煤場盤煤結果相符合。

參考文獻

[1] 焦明發，郭寶仁.火電機組熱力試驗與實際運行煤耗率的比較[J].中國電力，2007（11）：82-84.

[2] 李火銀，邱智偉，周俊杰，等.煤炭火力發電廠能源管理體系的建立[J].節能技術，2016（4）：372-376.

[3] 徐威，陳勇，王文慶，等.煤耗在線性能試驗系統在超臨界600MW機組的應用[J].熱力發電，2012（3）：71-73.

[4] 宋金玲.影響正平衡計算煤耗準確性的要因分析及措施[C]//第四屆火電行業化學（環保）專業技術交流會論文集.全國電力技術市場協會，2013.

[5] 李青，張興營，徐光照.火力發電廠生產指標管理手冊[M].中國電力出版社，2007.