供电煤耗率对标基准模型及其节能潜力研究

李璟涛，包伟伟，尚尔发，刘 伟，张 铎，高世明

(1.国家电投集团中央研究院，北京 102209；2.国家电投集团霍煤鸿骏铝电公司电力分公司，内蒙古 通辽 028000；3.国家电投集团内蒙古电力有限公司，内蒙古 通辽 028000)

电厂以煤生产电能的具体流程为基于在锅炉内燃烧煤炭，以添加热水，将水转变为水蒸气，燃烧之后的化学能转换成热能，然后通过蒸汽压力推动汽轮机旋转，以此热能便会转化为机械能，最终以汽轮机带动发电机运行，机械能便会转化成日常生活用电能[1]。为节省煤炭资源，提升资源有效利用率，电厂以供电煤耗率指标对能源转换过程进行切实衡量[2]。本文为实现节能，进一步对供电煤耗率对标基准模型及其节能潜力进行了深入探究。

1 供电煤耗率对标基准模型及其节能潜力模型

1.1 对标基准模型

供电煤耗率对标基准计算公式[3]具体为

式中：fab.jz为供电煤耗率基准值，g/(kW·h)；GT.jz为机组热耗率基准值，kJ/(kW·h)；∂ap.jz为锅炉效率基准值，%；∂q为主蒸汽管道效率，%；δxq.jz为厂内用电率基准值，%。

其中，

∂ap.jz=∂ap.jc+Δ∂ap.ce+∂ap.nz

GT.jz=GT.jc+ΔGT.ce

δxq.jz=δxp.jc+Δδxp.nz+Δδxp.ce

1.2 节能潜力模型

以供电煤耗率对标基准计算模型为基础的标准煤耗率与供电标准煤耗率基准值在负荷实时变化趋势下的函数fab[q(t)]与fab.jz[q(t)]，锅炉节能潜力模型[4]则具体即：

式中：ΔW为机组锅炉处于[0，m]时间段时的节煤量，t；fab为基于机组锅炉运行工况的供电标准煤耗率，g/(kW·h)；fab.jz为机组锅炉标准煤耗率基准值，g/(kW·h)；q(t)为机组锅炉负荷随着时间变化产生的函数，MW。

2 电厂对标基准管理系统实践应用实例分析

以数据库作为核心部分的C/S结构模式，基于SQL语言由Access数据库采集电厂运行数据，以仿真模拟电厂真实运行场景[5]。煤质实时变化可就煤质选择窗口选取或者添加煤种，通过力控Web service配置客户端，可于Windows操作系统中利用PC监测并控制机组锅炉正常运行工况。电厂对标管理系统整体架构[6]具体如图1所示。

图1 电厂对标管理系统整体架构

某350 MW机组锅炉设计煤种与校核煤种1、2参数具体如表1所示。

表1 不同类型煤质

某350 MW机组锅炉运行参数具体如表2所示。

表2 锅炉运行参数

把表1与表2有关数据信息准确输入电厂对标管理系统中，可获取机组锅炉于不同负荷之下产生的热耗率基准值、锅炉效率基准值、厂用电率基准值[7]。

2.1 热耗率基准值分析

不同负荷下机组锅炉的热耗率具体如表3所示。

由表3可知，随着机组锅炉负荷的不断变化，热耗率基准值基于拟合获得其特征方程式，以获取热耗率变化量和机组锅炉负荷变化之间的密切关系[8]，进而得知热耗率随着机组锅炉负荷变化产生的供电煤耗率对标基准，具体如表3所示。

表3 不同负荷下的机组热耗率 kJ/(kW·h)

2.2 锅炉效率基准值分析

不同煤质低位发热量与机组锅炉负荷下的锅炉效率具体如表4、表5所示。

表4 不同煤质低位发热量下的锅炉效率 %

表5 不同负荷下的锅炉效率 %

锅炉效率基准值与煤质低位发热量、机组锅炉负荷之间的关系即

据此可得，锅炉效率在煤质低位发热量与机组锅炉负荷变化中的对标基准值为

2.3 厂用电率基准值分析

煤质低位发热量与机组锅炉负荷变化对于厂用电率的影响[9]即：煤发热量增加2 090 kJ/kg，钢球磨煤机制粉系统的厂用电率缩减了约0.21%，而中速磨煤机制备粉系统的厂用电率缩减了约0.11%。机组锅炉负荷是厂用电率的关键性影响因素，在采用低负荷运行的时候，感应电动机功率的因数下降，电路损耗加大，效率下降，导致辅助机耗电量随之增大，从而使得厂用电率增加。大型机组锅炉负荷率每减少1%，则厂用电率随之增加0.028%，据此可知厂用电率变化量在机组锅炉负荷与煤质低位发热量影响下的变化函数关系即：

δxq.jz=6.07-0.008(q-350)-0.071(Ear.net-21.63)

2.4 供电煤耗率对标基准分析

在供电煤耗率对标基准计算公式中代入锅炉效率、机组过滤热耗率、厂用电率对标基准值，便可获得供电煤耗率对标基准[10]，即

而供电煤耗率运行值与基准值在机组锅炉负荷下不断变化。电厂对标管理系统的累计点是1s进行1次数据采集，其中上式所计算的为1d的节煤节能量。所以在煤质低位发热量、锅炉效率、厂用电率与设计值发生偏移的时候，每天标准煤炭消耗量变化值趋向于4.6 t，机组锅炉若是可以基于设计工况正常运转，那么全年至少能够减少1 505 t的标煤消耗。

3 结 论

综上所述，本文基于设计煤种与机组锅炉运行参数，构建了供电煤耗率对标基准模型与节能潜力模型，并根据某350 MW机组锅炉，明确了供电煤耗率在负荷与煤质变化影响下的对标基准值，从而实现了电厂供电煤耗率等重要指标的对标基准率的动态化计算分析，从而为电厂指标考核与节能节煤分析研究奠定了参考依据。