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电厂煤耗知识大全
时间:2018-06-05 09:08:01

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如何全面理解燃煤电厂的煤耗概念,煤耗的主要影响有哪些,哪些环节有不确定性?这里做一个简要说明和分析,目的在于揭示煤耗概念与统计的复杂性。

1电厂煤耗的概念

“要说简单,其实也挺简单,电厂煤耗就是燃煤电厂每发单位千瓦时的电(俗称一度电),消耗了多少克煤,单位用克/千瓦时。

而且,这里的煤是指标准煤即低位发热量为7000千卡/千克的煤,折算到统一的基准以便于比较。

我们要注意煤耗的几个概念及区别:

1.1发电煤耗与供电煤耗

发电煤耗是总的煤耗(Grossvalue)。因为电厂本身也有厂用电,扣除了厂用电率,则是对外的供电煤耗,为净值(Netvalue)。

两者的关系:供电煤耗=发电煤耗/(1-厂用电率)。

取决于煤电厂的类型(如煤粉炉与循环流化床)和给水泵(电动泵、汽动泵)等,厂用电率可能在3~10%左右,那么发电煤耗与供电煤耗在数值上有可能相差不少,比如10~20克/千瓦时。如果只说电厂煤耗,而不告诉你到底是发电煤耗还是供电煤耗(故意的也罢,无意的也罢),这个数值就没有意义。本文为了精简篇幅,如果没有特别说明,煤耗都特指和默认为供电煤耗。

1.2设计煤耗与实际煤耗

设计煤耗是在设计煤种(发热量,水分,灰分等等),设计工况(出力,主汽温度、压力、排汽背压等等)下的煤耗。

实际煤耗当然是在实际煤种(发热量,水分,灰分等等),实际工况(出力,主汽温度、压力、排汽背压等等)下的煤耗。

可以想象,实际条件与设计条件差别的项目很多,差别的量会很大,实际的数值与设计的数值会有较大差别。比说煤质的影响、负荷率的影响、排汽背压的影响会很大。有的厂就折算回设计条件。那么这个折算过程就成了不确定的因素。

1.3实时煤耗与平均煤耗

理论上,电厂燃煤了,发电了,都会有煤耗,如果我们取得计算时间足够短,并且技术上也能实现,就是实时煤耗。有的电厂至少在显示上给出了实时的煤耗。

作为统计数值,我们取一天,一个月,一个季度,或者一年为统计时段,就是这一时段的平均煤耗。

我们可以想象,在一个时间段里,变化的因素非常多,煤耗的数值变化较大。如果拿一个短时段的平均值与一个长时段的平均值相比,那是不可比的。即便同一电厂都以年平均煤耗来说,因负荷率等条件不同,也会有较大区别。

1.4单台机组、单个电厂煤耗与多个电厂平均煤耗

单个电厂也许有若干台煤电机组,甚至有亚临界、超临界和超超临界机组并存。如果说这个电厂的煤耗,就得加权平均。

对于某个澳门巴黎人网站公司甚至大到全国,什么机组都有,也得加权平均。

回顾过去,随着小机组的退役、300兆瓦和600兆瓦级机组的改造,660兆瓦和1000兆瓦新机组的投运,各澳门巴黎人网站和全国的平均煤耗逐年下降,这是容易理解的。

2006-2010年期间,全国煤电机组的供电煤耗从370克/千瓦时降到330克/千瓦时,2013年降到321克/千瓦时,2014年为318克/千瓦时。

按照《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》,到2020年,现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时,其中现役60万千瓦及以上机组(除空冷机组外)改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。

2电厂煤耗的计算

计算的方法不外乎分为两种,正平衡是宏观的,反平衡是微观的。

2.1正平衡法:

就是计算用了多少煤,发了多少电。输出的电量好说,而输入的热值(煤量x低位发热量)却不那么好说。煤的低位发热量需取样,做试验,不可能实时获得。所以,只能以某一批次的煤取样的结果作代表。输入的煤量却是人们可能存疑的地方,这与计量的地方和手段有关,还有的人认为煤仓间的储煤量会对计量带来不确定性。

2.2反平衡法:

分解成各大部件的效率来计算。

把电厂当成是锅炉、汽机、管道系统的串联,则:

电厂净效率=锅炉效率x汽机效率x管道效率x(1-厂用电率),

其中汽机效率=3600/汽机热耗,汽机热耗单位用kj/kWh,管道效率在计算中通常取0.99,影响不大。

换算成煤耗:

供电煤耗=3600/(电厂净效率x7x4.1866)。

计算要注意效率的单位是用了%还是小数点,如果用了%为单位还得除以100。

性能验收试验当然有标准,锅炉性能按照ASMEPTC4.1,汽轮机按照ASMEPTC6-2004,而且也是允许按规定进行条件偏差的修正的,只是手不要抖或都得不太大。

只不过,性能验收试验完成后,有哪个电厂平时还用反平衡法去计算供电煤耗?

在超临界发展的初期,的确有一些机组未能到达设计指标,例如可参阅《我国超(超)临界火电机组实际投运水平评述》,作者张建中,发表在《电力建设》2009年4月。也正因此,有的600MW级超临界机组才投运几年就要做汽机通流改造。

如果有人说电厂煤耗改善了,我更愿意从微观看到底是哪些方面有了提高。

3影响煤耗的主要因素

3.1煤电厂的类型

A.按燃烧方式分有:循环流化床(CFB)与煤粉炉(包括π型炉和塔式炉,W火焰炉)。CFB应针对劣质煤,煤耗相对要差些。

B.按照排汽冷却方式分有:湿冷机组与空冷机组(包括直接空冷与间接空冷)。取决于厂址条件,湿冷机组的排汽背压通常在4.9kPa~11.8kPa,南方也有6kPa~11.8kPa;间接空冷通常在13~28kPa,直接空冷在15~35kPa左右。因此,不同类型的机组,以及同一机组在不同背压下煤耗相差很大。

C.按照电厂参数分有:亚临界,超临界,超超临界电厂。亚临界(16.7MPa/538/538)、超临界(24.2MPa/566/566)的参数比较固定(少数超临界的参数略有不同),超超临界再细分的话有普通超超(25~26.25MPa/600/600),和先进超超或叫高参数超超(28MPa/600/620),中间过渡还有再热温度610度的。所以,尽管都叫超超临界,煤耗差别也会有2克千瓦时左右的差别。

D.按照再热次数分有:一次再热和二次再热(双再热)。如按二次再热31MPa/600/620/620的方案,二次再热超超临界与一次再热普通超超临界煤耗大致相差8~9克/千瓦时左右。

E.纯凝发电机组与供热机组

按热电用途分有:纯凝发电机组与供热机组。供热机组(热电联供)因为利用了低温热能,其煤耗会比纯凝机组好得多,可以轻易地做到200克/千瓦时以下。所以,千万不要直接比较两种不同的机组。

3.2影响煤耗变化的主要因素

对于一台运行机组的煤耗因素不少,这里讲两个主要的因素。

A季节变化

主要是环境温度变化引起排汽背压的变化,使得汽轮机热耗变化,对锅炉效率影响不大。所以,无论湿冷还是空冷机组,夏季和冬季工况的煤耗相差挺大。例如,1000兆瓦超超临界电厂的煤耗,高低背压工况下可能相差17克/千瓦时(湿冷机组)、26克/千瓦时(空冷机组)。

B负荷变化

负荷变化对锅炉效率的影响相对不那么大。例如,1000兆瓦超超临界烟煤锅炉效率,100%负荷时为93.9%,75%负荷时为94.9%,50%负荷时为95.5%,即部分负荷甚至还稍好。

主要的影响是在于汽机热耗。例如,1000兆瓦普通超超临界汽机热耗,100%汽机验收工况(THA)时为7370千焦/千瓦时,75%THA时为7500千焦/千瓦时,50%THA时为7820千焦/千瓦时,40%THA时为8110千焦/千瓦时。热耗的划分大致是负荷降到75%时,超超临界机组成了超临界机组,50%负荷时成了亚临界机组。

下图为早期660/1000兆瓦机组热耗与负荷的关系曲线,引自《600兆瓦超超临界机组的经济技术性能分析》,作者张晓鲁,2008年10月清洁高效燃煤发电技术协作网2008年会。

目前,煤电机组的年利用小时数普遍下降,创历史低位。如果按照4500小时估算,平均负荷利用率为51%左右(出力系数不会高)。即众多的煤电机组煤耗的年平均值不会乐观。所以千万别告诉我,亚临界运行状态下能达到超临界或超超临界机组的煤耗水平。

下图为早期各种机组供电煤耗与负荷的关系曲线,引自《燃煤发电机组负荷率影响供电煤耗的研究》,作者刘福国等,发表在《电站系统工程》2008年7月。可以清楚地知道负率率的影响是很大的。

4我国目前煤耗水平与行动计划

由三部委与2014年9月印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》,代表了官方认可的目前煤耗水平和对新建机组的要求。

先看截止2014年底煤电机组的构成(中国电力可靠性年报2014):

尽管有人认为这些数是各电厂上报的,也还是有些参考价值。我们可以看到两个表的一些区别。

5结束语

我们讨论了煤耗的不同概念、计算方法和影响因素,主要是为了揭示煤耗的复杂性,在沟通和引用中需加以小心。煤耗的准确性有技术手段的因素,更主要的还是当事者的职业道德、良心。做好了,就是可信的煤耗数值;否则,就是以煤耗谋私利的煤老鼠──煤耗子。


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