燃煤电厂配煤掺烧经济性评估系统
朱哮水，王双童
（国电科学技术研究院，江苏 南京210031）
摘 要： 阐述了燃煤电厂面临的电煤劣化和价格攀升的现实困难，各厂不得不通过混煤掺配掺烧来降低燃料成本和稳定锅炉煤质，由于配煤后的缺乏系统性经济分析评估，部分厂存在盲目配煤现象。通过建立配煤后经济性分析评估模型，科学量化指导电厂的燃煤掺配工作，将为提升火电厂的安全性和经济性起到积极的作用。
关键词：配煤；发电成本；评估
Assessment system of economic analysis for burning coal blending of coal-fired units
Zhu Xiao-shui,Wang Shuang-tong
(GUODIAN Science and Technology Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210031, China)
Abstract: In this papaer,it described what practical difficulties the coal-fired power plants are facing now,that is the Coal degradation and the rising coal prices. The plants have adopted with mixed coal blending to reduce fuel costs and maintain Stable combustion of coal boiler.Due to the lack of systematic economic analysis and Assessment, there is the phenomenon of blind blending. Through the establishment of blending economic analysis and the assessment model, it gave the scientific guidance to quantify coal-fired power plant blending.That will play a positive role in the enhance of safety and economics of thermal power plant. Keywords: coal blending; power production cost; assessment
1 前言
电力行业是国民经济发展的基础，火力发电作为电力行业的主要组成部分，目前普遍存在企业经营和运行环境恶化，盈利能力不强，亏损额、亏损面逐年扩大，资产负债率不断攀升的现状，具体体现在以下方面：“计划电”和“市场煤”的矛盾长期得不到解决，以煤炭为主要生产成本的火电企业由于煤炭的不断涨价吞食掉了企业的全部利润，中电联统计数据表明，截止2010年底全国火电行业亏损面达60%；火电建设规模空前增长造成装机容量的发展超过用电量增长，以及清洁能源占据发电市场份额的不断加大，导致火力发电企业运行设备利用小时大幅降低，机组运行的经济性下降；在国家节能减排、建设环保型国家总体战略下，火电企业的环保压力不断加大。
2 燃煤电厂面临的困难及普遍采用的缓解之策
目前，煤炭价格不断攀升，煤电联动方案受
多种因素的影响实施已遥遥无期。进入“十二
五”，碳排放压力越来越大，环保排放指标趋紧，因此煤电倒挂，在燃煤电厂普遍出现经营亏损的情况下，为缓解经营压力，各厂纷纷采取混煤掺烧的方式来降低70%以上的发电煤炭成本。
锅炉从燃烧单一煤种变化为燃烧混合煤质，导致锅炉出力受限；燃烧稳定性差，助燃油量增加，严重时炉膛灭火；结渣、积灰加剧；蒸汽参数达不到设计值；受热面磨损、腐蚀、超温和爆管等加剧，设备寿命下降；制粉系统出力不足，安全性差；污染物排放量增加；锅炉运行经济性下降等；电厂虽采用技术改造的方法来应对实际燃煤偏离设计煤种的影响，但缓解的矛盾有限，且电厂无法保证来煤煤质的稳定，随着燃煤变动，锅炉产生的问题越来越多。
目前，国内外都开展了煤质变化对锅炉经济性和安全性影响的研究，并相继推出了应用于火电厂的配煤专家系统，一些专业研究院和综合性大学均开展了专题研究并开发了专业模型，且推广应用，对指导火电厂优化煤质结构，提高锅炉
运行的安全性和经济性起到了积极作用。但煤质变化后对整体发电生产成本影响的分析不够，未综合考虑燃料运输和煤场管理成本的变化、环保排放压力增加、电网侧负荷调度的影响、制粉系统电耗增加和维护成本上升、机组运行指标下降、磨损加大和维护成本上升等因素；甚至一些厂一味追求降低燃料单价，使锅炉出力带不足，供电煤耗上升幅度较大，锅炉设备、输灰出渣设备的安全性和经济性受到严重影响，进入燃煤掺配掺烧的误区；为了定量分析配煤后对生产成本的影响，科学合理评估燃料成本的降低和生产运行成本的上升，找出两者之间的平衡点，即掺烧性价比较高的经济煤质，研究、开发煤质下降对生产成本影响的分析模型，科学合理指导电厂燃煤的掺配掺烧工作。
3 配煤对生产成本影响的模型建立 3.1 指导思想
以影响发电生产成本的因素为评价对象，将燃料采购及生产数据、机组运行数据、检修维护数据、计划经营及财务数据作为评价指标，运用组合概率、统计(回归)分析、优化方法、层次分析、多目标决策、神经网络、时间序列、综合评价等方法，建立各评价对象合适的数学模型，分析固定运行费用和变更运行维护费用之间的关系，将多个评价对象组合成为一个综合评价体系。
3.2 各评价对象的数学模型 3.2.1 燃料成本分析模块
以设计煤种或校核煤种单价为基础，与掺配掺烧煤种单价进行对比，可直接计算出燃料成本的变化情况。
3.2.2机组运行数据分析模块
借助于机组现有的SIS系统和运行优化软件等可以实现机组DCS数据的共享，通过对锅炉排烟温度、炉膛出口氧量、飞灰（灰渣）可燃物的分析，计算锅炉效率，确定炉效对机组煤耗的影响情况；根据辅机电耗数据确定生产厂用电率的变化对机组煤耗的影响情况；根据蒸汽参数、锅炉减温水量等数据计算对汽机热耗率的影响量，确定汽机热耗率对机组煤耗的影响情况；根据煤价和发电量将煤耗折算成发电成本。同时该模块中还有为稳定锅炉燃烧增加的燃油量费用及因煤质原因引起的锅炉灭火，机组再启动增加的费用等。
3.2.3制粉系统的运行维护分析模块
对比掺配煤后同锅炉负荷工况下需求的燃料量，分析制粉系统磨煤机的运行台数和运行时间的增加情况，确定增加的运行成本；根据制粉系统的维护量和备品件耗量确定增加的维护成本。
3.2.4 锅炉维护及寿命分析模块
电站锅炉四管寿命的评估国内已有较成熟的模型，根据金属蠕变、管壁减薄率及高低温腐蚀情况确定，掺配煤后可根据周期性的检修情况和受热面的安全运行情况进行对比分析，通过积累原始资料和现场参数, 不断跟踪监测计算,确定由于磨损和腐蚀引起的受热面寿命下降，造成的检修维护成本上升；同时掺配煤后锅炉受热面吹灰、空预器吹灰次数和时间增加，造成运行费用增加。
3.2.5电网调度电量的考核分析模块
掺配煤后制粉出力不足影响机组高负荷的接带，使机组限出力造成电量损失；煤质劣化，机组运行参数达不到机组快速变负荷能力，影响AGC响应速度，产生电网《两个细则》中的一次调频考核、调峰考核、AGC考核费用。 3.2.6环保排放分析模块
掺配煤后粉尘、SO2、NOx的排放量变化，环保排放的缴费发生相应变化；排放量增加后若超标，则需增加环保设备的改造投资费用，同时为降低环保排放量，环保设备的运行、维护成本相应增加。对于灰渣，若能再利用则生产成本出现正增长，若不能再利用则需增加存放或再处理的改造投资费用。
3.2.7燃料管理分析模块
掺配后由于煤的热值下降，煤的采购量增加，检斤、检质量增加，相应的管理费用增加；卸煤、掺配煤机械设备增加，机械投用时间增加，机械维护量和备品件耗量增加，配煤、输煤电耗增加及人工费用加大，煤场生产成本增加。
通过以上各分析模块的建立，必须建立和完善与成本相关的数据库，如：电厂燃料信息管理、运行数据数据库、锅炉寿命管理信息、检修费用数据库、工程费用数据库、备品备件管理信息、人工成本管理、环保排放缴费数据库等，对这些数据进行分析、积累，数据越多，分析越全面，数学模型也完善，为火电厂掺配掺烧的量化指导
也越准确。
5 结束语
火电厂燃煤如何掺配掺烧较为复杂，特别是对锅炉安全和经济性影响的量化分析更为复杂，需要经过一个较长周期的数据统计和分析，同时还要借鉴国内外已有的经验数据，建模后还要通过实践进行验算。在当前火电厂普遍存在燃煤劣化的大环境下，各厂非常重视并借助于相应的配煤专家系统开展燃煤的掺配掺烧，尤其推行大比例配煤，只有较少数电厂掺配掺烧工作做得较好，但其掺配后的经济性只作了简单的对比分析，大多数电厂以最大限度的降低燃料成本为主，没进行配煤后的综合性经济分析，部分电厂存在盲目配煤现象。如能建立该模型量化指导电厂的燃煤掺配掺烧工作，确定性价比高的煤质，提升火电厂的安全性和经济性，缓解火电厂的经营压力，将会起到积极的作用。 ════════
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作者简介：朱哮水（1956-），江苏金坛，工程师，现就职于国电科学技术研究院，主要从事火电机组的诊断、性能和环保测试工作。025-58621706；13812301666; zhugdjt@163.com 王双童（1965-），江苏高淳，高工，现就职于国电科学技术研究院，主要从事火电机组的节能诊断工作。025-58621710；15952889861; wstjsjd@126.com
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