【摘要】從煤質(zhì)對(duì)發(fā)電煤耗、廠用電率的影響及對(duì)其它經(jīng)濟(jì)性影響進(jìn)行分析，并對(duì)兩種燃煤成本進(jìn)行測(cè)算，探討不同煤質(zhì)對(duì)火電企業(yè)經(jīng)濟(jì)性影響。

【關(guān)鍵詞】煤質(zhì)；火電；經(jīng)濟(jì)

1.引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，社會(huì)對(duì)能源的需求日益加大，在火電企業(yè)中的具體反應(yīng)是，電煤價(jià)格一路攀升，煤質(zhì)不斷惡化。由于燃煤緊缺，煤種繁雜，煤價(jià)差異較大，火電企業(yè)在選購(gòu)燃煤時(shí)，對(duì)其經(jīng)濟(jì)性比較缺少定量的分析和指導(dǎo)，因此，將不同煤質(zhì)對(duì)火電企業(yè)經(jīng)濟(jì)性影響進(jìn)行綜合分析是十分必要。

2.煤質(zhì)對(duì)發(fā)電煤耗的影響

2.1對(duì)鍋爐機(jī)械不完全燃燒損失的影響

2.1.1對(duì)燃燒的影響分析

1）煤粉在爐膛內(nèi)的燃燒分為著火前的準(zhǔn)備、燃燒和燃盡三個(gè)階段，第一個(gè)階段需要一定的著火熱量，煤粉氣流卷吸爐膛高溫?zé)煔?，?duì)煤粉加熱到著火溫度，煤粉才開(kāi)始燃燒，由于煤質(zhì)灰分增加，著火熱量增加，煤粉著火推遲，影響燃燒速度和燃燒效果。

2）固體燃料的燃燒是個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，與燃燒化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，還伴隨著某些物理過(guò)程，如空氣中的氧量向碳粒表面的擴(kuò)散，兩者接觸后化學(xué)反應(yīng)才能進(jìn)行，由于煤質(zhì)灰分增加，阻礙了氧氣與可燃物的接觸過(guò)程，影響燃燒速度。

3）灰分增大，一次風(fēng)風(fēng)粉濃度和風(fēng)速相對(duì)增加，改變了正常燃燒風(fēng)量、風(fēng)速配比，破壞正常燃燒工況，影響了燃燒過(guò)程。

以上原因?qū)е洛仩t機(jī)械不完全燃燒損失增加。

2.1.2 機(jī)械不完全燃燒損失計(jì)算

由機(jī)械不完全損失計(jì)算公式：

從上式可以看出，隨灰份和低位熱值的變化，機(jī)械未完全燃燒熱損失在飛灰含碳量不變的情況下，會(huì)發(fā)生較大變化。對(duì)于煤粉爐，煤質(zhì)對(duì)機(jī)械不完全損失的影響，經(jīng)過(guò)公式推導(dǎo)得：

Δqfh4=qfh4×[（Aar·a×Qnet·ar·s）/（Aar·s×Qnet·ar·a）-1]

qfh4：設(shè)計(jì)鍋爐飛灰損失（2%）

Qnet·ar·s：設(shè)計(jì)燃煤低位熱值（24865kJ/kg）

Aar·s ：設(shè)計(jì)燃煤灰分（20.16%）

Qnet·ar·a：實(shí)際燃煤低位熱值

Aar·a：實(shí)際燃煤灰分

根據(jù)以上計(jì)算，6500大卡與5000大卡的煤，對(duì)發(fā)電煤耗的影響達(dá)7.6g/kWh。

2.2灰渣、飛灰物理熱損失對(duì)煤耗的影響

隨著燃煤灰分的增大，灰渣量和煙氣中灰濃度增大，灰渣和飛灰所帶走的熱量增加。根據(jù)計(jì)算，燃煤灰分由16%變?yōu)?0%，灰量增加145%，按全廠1000MW負(fù)荷計(jì)算，每小時(shí)灰量增加約83噸。其中10%為灰渣，90%為飛灰，根據(jù)灰渣和飛灰焓，簡(jiǎn)略計(jì)算每小時(shí)多帶走熱量

Qh=0.1×83000×Cthz +0.9×83000×Cθhz

=8300×767+74700×120

=15330100（kJ）= 0.524（t）標(biāo)煤

影響煤耗0.524g/kWh

Cthz灰渣焓（800℃）

Cθhz非灰焓（150℃）

3.對(duì)廠用電率的影響

3.1制粉耗電率

由于燃煤灰分增加，熱值降低，消耗的原煤量增加，制粉耗電率增加，根據(jù)多年來(lái)煤質(zhì)情況與制粉耗電率對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)看，隨著燃煤熱值的降低，制粉耗電率上升，但上升趨勢(shì)非直線性的，隨熱值的降低，制粉耗電率上升幅度越大，熱值每降低100大卡，制粉耗電率平均升高0.027個(gè)百分點(diǎn)，1500大卡，影響制粉耗電率升高0.405個(gè)百分點(diǎn)。

3.2除灰、輸煤耗電率

燃煤熱值降低，原煤消耗量增加，輸煤耗電率增大，輸煤耗電率與輸煤量應(yīng)該成正比，燃用5000大卡的煤比燃用6500大卡的煤，原煤量增加33.3%左右，輸煤耗電率約升高0.009個(gè)百分點(diǎn)。

灰分增加，除塵、沖會(huì)耗電率也將升高，燃煤灰分由16%變?yōu)?0%，灰量增加145%，影響除灰耗電率0.08個(gè)百分點(diǎn)。

3.3廠用電率對(duì)供電煤耗影響

綜合上分析，燃用5000大卡的煤比燃用6500大卡的煤，導(dǎo)致廠用電率升高約0.494個(gè)百分點(diǎn)，影響供電煤耗1.95g/kWh。

4.兩種燃煤成本測(cè)算

燃用兩種煤，供電煤耗有較大的差別，燃用6500大卡的煤時(shí)，供電煤耗按358g/kWh計(jì)算，根據(jù)以上分析，燃用5000大卡的煤時(shí)，供電煤耗應(yīng)為368.07g/kWh，一噸6500大卡的煤，供電2593.79kWh，供出同樣多的電量，需燃用5000大卡的煤1.3366噸。

6500大卡的原煤入廠價(jià)格為645元/噸，折合5000大卡的原煤價(jià)格為645÷1.3366=482.6（元/噸）

5.其它經(jīng)濟(jì)性影響分析

5.1低溫受熱面飛灰磨損

攜帶灰粒和未完全燃燒顆粒的高速煙氣通過(guò)受熱面時(shí)，對(duì)受熱面管壁產(chǎn)生碰撞磨損，從而使受熱面管壁變薄。

煙速越高，灰粒對(duì)管壁的撞擊力就越大。由于灰分增加，受熱面積灰增多，流通面積減小，煙氣流速增加，受熱面金屬表面的磨損正比于飛灰顆粒的動(dòng)能和撞擊次數(shù)，飛灰顆粒的動(dòng)能同速度平方成正比，而撞擊次數(shù)同速度一次方成正比，因此，管壁磨損同煙氣流速的三次方成正比。煙氣攜帶灰粒越多（灰濃度越大），撞擊的次數(shù)就越多?；曳值脑黾?，煙氣灰量增加，管壁磨損同煙氣含灰量成正比。煤質(zhì)灰分增加，結(jié)果將加速受熱面磨損，減短受熱面使用壽命。

實(shí)踐證明，由于燃煤灰分的增加，使煙氣流速、灰量超出正常設(shè)計(jì)范圍，受熱面每年磨損可達(dá)0.5～0.6mm（正常小0.2mm）。減短受熱面使用壽命減短60～70%。我分公司機(jī)組省煤器正常使用壽命為8年左右，由于灰分增加，受熱面磨損嚴(yán)重，3年左右就要更換，設(shè)備檢修、維護(hù)費(fèi)用每年增加560萬(wàn)元，空氣預(yù)熱器檢修、維護(hù)費(fèi)用每年增加200萬(wàn)元。

5.2鋼球消耗量增加

由于燃煤熱值降低，原煤消耗量增加；灰分大，雜質(zhì)多，煤的可磨性系數(shù)降低，不但電能消耗增加，鋼球消耗量也增加，從以上煤質(zhì)情況比較來(lái)看，每年可增加剛球消耗量35%，約200噸，價(jià)值110萬(wàn)元。

5.3風(fēng)粉燃燒系統(tǒng)磨損加大

一次風(fēng)彎頭、噴燃器磨損增加，大修周期縮短一半，每年檢修維護(hù)費(fèi)用增加15萬(wàn)元。

5.4拉灰騰庫(kù)費(fèi)用

由于燃用兩種不同煤質(zhì)情況下，灰量增加145%，每100萬(wàn)kWh電量，增加灰量83噸，全年按70億發(fā)電量計(jì)算，增加灰量581000噸，增加騰庫(kù)費(fèi)用668萬(wàn)元（拉灰騰庫(kù)費(fèi)用按11.5元/噸計(jì)算）。

5.5沖灰水量增加

由于灰量增加，沖灰水消耗量增加，按灰水比1：3計(jì)算，每年增加耗水量175萬(wàn)噸，增加消耗水費(fèi)87.5萬(wàn)元。

5.6推煤機(jī)耗油及維護(hù)費(fèi)用

由于消耗原煤量增加33.7%，煤場(chǎng)推煤機(jī)耗油量將增加75噸，增加成本37.5萬(wàn)元，推煤機(jī)維護(hù)費(fèi)用增加10萬(wàn)元。（按全部為小窯煤測(cè)算）

5.7非停次數(shù)增加

煤質(zhì)惡化，低負(fù)荷助燃用油量將增加，按100噸計(jì)算，燃油成本增加45萬(wàn)元；由于燃煤質(zhì)量問(wèn)題引起的鍋爐滅火、機(jī)組非停導(dǎo)致發(fā)電量減少，按全年增加3次非停，將減少7000萬(wàn)kWh電量，以0.03元/kWh利潤(rùn)計(jì)算，影響經(jīng)濟(jì)效益210萬(wàn)元；機(jī)組啟動(dòng)直接能耗損失增加40萬(wàn)元（100MW機(jī)組啟動(dòng)一次8～10萬(wàn)元，215MW機(jī)組啟動(dòng)一次15-18萬(wàn)元）。

5.8其它費(fèi)用對(duì)煤價(jià)影響

全年對(duì)其它經(jīng)濟(jì)性影響共計(jì)1938萬(wàn)元，全年按發(fā)電量70億kWh計(jì)算，燃用5000大卡原煤約330萬(wàn)噸，影響煤價(jià)5.87元/噸。

482.6-5.87 = 476.73（元/噸）

5000大卡的原煤入廠價(jià)格為476.73元/噸時(shí)，與6500大卡645元/噸的煤在經(jīng)濟(jì)效益上是相等的。

以上分析中，對(duì)制粉系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的影響未考慮在內(nèi)。

6.結(jié)論

通過(guò)兩種煤質(zhì)對(duì)供電煤耗及其它方面經(jīng)濟(jì)性影響分析，如果5000大卡的原煤入廠價(jià)格為465元/噸，燃用5000大卡的原煤比6500大卡的原煤，每噸節(jié)約成本11.73元，單從生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方面比較還是經(jīng)濟(jì)的。

由于煤質(zhì)惡化，生產(chǎn)管理和設(shè)備檢修工作量加大，還有因機(jī)組非停所帶來(lái)的其它非經(jīng)濟(jì)性的負(fù)面影響是無(wú)法用數(shù)字衡量的。

作者簡(jiǎn)介

陶麗（1978—）女，漢，山西永濟(jì)人，就職于山西河津發(fā)電分公司， 工程師。

張琦（1977-）男，漢，山西永濟(jì)人，就職于山西大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司，高級(jí)工程師。