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如何全面理解燃煤電廠的煤耗概念，煤耗的主要影響有哪些，哪些環(huán)節(jié)有不確定性？這里做一個(gè)簡(jiǎn)要說明和分析，目的在于揭示煤耗概念與統(tǒng)計(jì)的復(fù)雜性。 一、電廠煤耗的概念電廠煤耗就是燃煤電廠每發(fā)單位千瓦時(shí)的電(俗稱一度電)，消耗了多少克煤，單位用克/千瓦時(shí)。而且，這里的煤是指標(biāo)準(zhǔn)煤，即低位發(fā)熱量為7000千卡/千克的煤，折算到統(tǒng)一的基準(zhǔn)以便于比較。 1、發(fā)電煤耗與供電煤耗 發(fā)電煤耗是總的煤耗（Gross value ）。因?yàn)殡姀S本身也有廠用電，扣除了廠用電率，則是對(duì)外的供電煤耗，為凈值（Net value）。 兩者的關(guān)系：供電煤耗=發(fā)電煤耗/(1-廠用電率)。 取決于煤電廠的類型（如煤粉爐與循環(huán)流化床）和給水泵（電動(dòng)泵、汽動(dòng)泵）等，廠用電率可能在3～10%左右，那么發(fā)電煤耗與供電煤耗在數(shù)值上有可能相差不少，比如10～20克/千瓦時(shí)。如果只說電廠煤耗，而不告訴你到底是發(fā)電煤耗還是供電煤耗（故意的也罷，無意的也罷），這個(gè)數(shù)值就沒有意義。本文為了精簡(jiǎn)篇幅，如果沒有特別說明，煤耗都特指和默認(rèn)為供電煤耗。 2、設(shè)計(jì)煤耗與實(shí)際煤耗 設(shè)計(jì)煤耗是在設(shè)計(jì)煤種（發(fā)熱量，水分，灰分等等），設(shè)計(jì)工況（出力，主汽溫度、壓力、排汽背壓等等）下的煤耗。 實(shí)際煤耗當(dāng)然是在實(shí)際煤種（發(fā)熱量，水分，灰分等等），實(shí)際工況（出力，主汽溫度、壓力、排汽背壓等等）下的煤耗。 可以想象，實(shí)際條件與設(shè)計(jì)條件差別的項(xiàng)目很多，差別的量會(huì)很大，實(shí)際的數(shù)值與設(shè)計(jì)的數(shù)值會(huì)有較大差別。比說煤質(zhì)的影響、負(fù)荷率的影響、排汽背壓的影響會(huì)很大。有的廠就折算回設(shè)計(jì)條件。那么這個(gè)折算過程就成了不確定的因素。 3、實(shí)時(shí)煤耗與平均煤耗 理論上，電廠燃煤了，發(fā)電了，都會(huì)有煤耗，如果我們?nèi)〉糜?jì)算時(shí)間足夠短，并且技術(shù)上也能實(shí)現(xiàn)，就是實(shí)時(shí)煤耗。有的電廠至少在顯示上給出了實(shí)時(shí)的煤耗。 作為統(tǒng)計(jì)數(shù)值，我們?nèi)∫惶?，一個(gè)月，一個(gè)季度，或者一年為統(tǒng)計(jì)時(shí)段，就是這一時(shí)段的平均煤耗。 我們可以想象，在一個(gè)時(shí)間段里，變化的因素非常多，煤耗的數(shù)值變化較大。如果拿一個(gè)短時(shí)段的平均值與一個(gè)長(zhǎng)時(shí)段的平均值相比，那是不可比的。同一電廠，即使以年平均煤耗比較，也會(huì)因負(fù)荷率等條件不同而產(chǎn)生較大區(qū)別。 4、單臺(tái)機(jī)組、單個(gè)電廠煤耗與多個(gè)電廠平均煤耗 單個(gè)電廠也許有若干臺(tái)煤電機(jī)組，甚至有亞臨界、超臨界和超超臨界機(jī)組并存。如果說這個(gè)電廠的煤耗，就得加權(quán)平均。 對(duì)于某個(gè)集團(tuán)公司甚至大到全國(guó)，什么機(jī)組都有，也得加權(quán)平均。 回顧過去，隨著小機(jī)組的退役、300兆瓦和600兆瓦級(jí)機(jī)組的改造，660兆瓦和1000兆瓦新機(jī)組的投運(yùn)，各集團(tuán)和全國(guó)的平均煤耗逐年下降。 2006-2010年期間，全國(guó)煤電機(jī)組的供電煤耗從370克/千瓦時(shí)降到330克/千瓦時(shí)，2013年降到321克/千瓦時(shí)，2014年為318克/千瓦時(shí)。 按照《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014～2020年）》，到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310克/千瓦時(shí)，其中現(xiàn)役60萬千瓦及以上機(jī)組（除空冷機(jī)組外）改造后平均供電煤耗低于300克/千瓦時(shí)。 二、電廠煤耗的計(jì)算計(jì)算的方法分為兩種，正平衡是宏觀的，反平衡是微觀的。 1、正平衡法： 就是計(jì)算用了多少煤，發(fā)了多少電。輸出的電量好說，而輸入的熱值（煤量x低位發(fā)熱量）卻不那么好說。煤的低位發(fā)熱量需取樣，做試驗(yàn)，不可能實(shí)時(shí)獲得。所以，只能以某一批次的煤取樣的結(jié)果作代表。輸入的煤量卻是人們可能存疑的地方，這與計(jì)量的地方和手段有關(guān)，還有的人認(rèn)為煤倉間的儲(chǔ)煤量會(huì)對(duì)計(jì)量帶來不確定性。 2、反平衡法： 分解成各大部件的效率來計(jì)算。 把電廠當(dāng)成是鍋爐、汽機(jī)、管道系統(tǒng)的串聯(lián)，則： 電廠凈效率=鍋爐效率x汽機(jī)效率x管道效率x(1-廠用電率)， 其中汽機(jī)效率=3600/汽機(jī)熱耗，汽機(jī)熱耗單位用kj/kWh，管道效率在計(jì)算中通常取0.99，影響不大。 換算成煤耗: 供電煤耗=3600/（電廠凈效率x7x4.1866）。 計(jì)算要注意效率的單位是用了%還是小數(shù)點(diǎn)，如果用了%為單位還得除以100。 性能驗(yàn)收試驗(yàn)當(dāng)然有標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐性能按照ASME PTC4.1 ，汽輪機(jī)按照ASME PTC6-2004，而且也是允許按規(guī)定進(jìn)行條件偏差的修正的。 在超臨界發(fā)展的初期，的確有一些機(jī)組未能到達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)，例如可參閱《我國(guó)超（超）臨界火電機(jī)組實(shí)際投運(yùn)水平評(píng)述》，作者張建中，發(fā)表在《電力建設(shè)》2009年4月。也正因此，有的600MW級(jí)超臨界機(jī)組才投運(yùn)幾年就要做汽機(jī)通流改造。 三、影響煤耗的主要因素1、煤電廠的類型 （1）按燃燒方式分有：循環(huán)流化床（CFB）與煤粉爐（包括π型爐和塔式爐，W火焰爐）。CFB應(yīng)針對(duì)劣質(zhì)煤，煤耗相對(duì)要差些。 （2）按照排汽冷卻方式分有：濕冷機(jī)組與空冷機(jī)組（包括直接空冷與間接空冷）。取決于廠址條件，濕冷機(jī)組的排汽背壓通常在4.9kPa～11.8kPa，南方也有6kPa～11.8kPa；間接空冷通常在13～28kPa，直接空冷在15～35kPa左右。因此，不同類型的機(jī)組，以及同一機(jī)組在不同背壓下煤耗相差很大。 （3）按照電廠參數(shù)分有：亞臨界，超臨界，超超臨界電廠。亞臨界（16.7MPa/538/538）、超臨界（24.2MPa/566/566）的參數(shù)比較固定（少數(shù)超臨界的參數(shù)略有不同），超超臨界再細(xì)分的話有普通超超（25～26.25MPa/600/600），和先進(jìn)超超或叫高參數(shù)超超(28MPa/600/620),中間過渡還有再熱溫度610度的。所以，盡管都叫超超臨界，煤耗差別也會(huì)有2克千瓦時(shí)左右的差別。 （4）按照再熱次數(shù)分有：一次再熱和二次再熱（雙再熱）。如按二次再熱31MPa/600/620/620的方案，二次再熱超超臨界與一次再熱普通超超臨界煤耗大致相差8～9克/千瓦時(shí)左右。 （5）純凝發(fā)電機(jī)組與供熱機(jī)組 按熱電用途分有：純凝發(fā)電機(jī)組與供熱機(jī)組。供熱機(jī)組（熱電聯(lián)供）因?yàn)槔昧说蜏責(zé)崮埽涿汉臅?huì)比純凝機(jī)組好得多，可以輕易地做到200克/千瓦時(shí)以下。所以，千萬不要直接比較兩種不同的機(jī)組。 2、影響煤耗變化的主要因素 對(duì)于一臺(tái)運(yùn)行機(jī)組的煤耗因素不少，這里講兩個(gè)主要的因素： （1） 季節(jié)變化 主要是環(huán)境溫度變化引起排汽背壓的變化，使得汽輪機(jī)熱耗變化，對(duì)鍋爐效率影響不大。所以，無論濕冷還是空冷機(jī)組，夏季和冬季工況的煤耗相差挺大。例如，1000兆瓦超超臨界電廠的煤耗，高低背壓工況下可能相差17克/千瓦時(shí)（濕冷機(jī)組）、26克/千瓦時(shí)（空冷機(jī)組）。 （2）負(fù)荷變化 負(fù)荷變化對(duì)鍋爐效率的影響相對(duì)不那么大。例如，1000兆瓦超超臨界煙煤鍋爐效率，100%負(fù)荷時(shí)為93.9%，75%負(fù)荷時(shí)為94.9%，50%負(fù)荷時(shí)為95.5%，即部分負(fù)荷甚至還稍好。 主要的影響是在于汽機(jī)熱耗。例如，1000兆瓦普通超超臨界汽機(jī)熱耗，100%汽機(jī)驗(yàn)收工況（THA）時(shí)為7370千焦/千瓦時(shí)，75%THA時(shí)為7500千焦/千瓦時(shí),50%THA時(shí)為7820千焦/千瓦時(shí)，40%THA時(shí)為8110千焦/千瓦時(shí)。熱耗的劃分大致是負(fù)荷降到75%時(shí)，超超臨界機(jī)組成了超臨界機(jī)組，50%負(fù)荷時(shí)成了亞臨界機(jī)組。 下圖為早期660/1000兆瓦機(jī)組熱耗與負(fù)荷的關(guān)系曲線，引自《600兆瓦超超臨界機(jī)組的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能分析》，作者張曉魯，2008年10月清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)2008年會(huì)。 目前，煤電機(jī)組的年利用小時(shí)數(shù)普遍下降，創(chuàng)歷史低位。如果按照4500小時(shí)估算，平均負(fù)荷利用率為51%左右（出力系數(shù)不會(huì)高）。即眾多的煤電機(jī)組煤耗的年平均值不會(huì)樂觀。所以千萬別告訴我，亞臨界運(yùn)行狀態(tài)下能達(dá)到超臨界或超超臨界機(jī)組的煤耗水平。 下圖為早期各種機(jī)組供電煤耗與負(fù)荷的關(guān)系曲線，引自《燃煤發(fā)電機(jī)組負(fù)荷率影響供電煤耗的研究》，作者劉福國(guó)等，發(fā)表在《電站系統(tǒng)工程》2008年7月。可以清楚地知道負(fù)荷率的影響是很大的。 四、我國(guó)目前煤耗水平與行動(dòng)計(jì)劃五、結(jié)束語這里討論了煤耗的不同概念、計(jì)算方法和影響因素，主要是為了揭示煤耗的復(fù)雜性，在溝通和引用中需加以小心。 來源于：細(xì)直緊園 |
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