供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)模型及其節(jié)能潛力研究

李璟濤，包偉偉，尚爾發(fā)，劉 偉，張 鐸，高世明

(1.國家電投集團(tuán)中央研究院，北京 102209；2.國家電投集團(tuán)霍煤鴻駿鋁電公司電力分公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000；3.國家電投集團(tuán)內(nèi)蒙古電力有限公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

電廠以煤生產(chǎn)電能的具體流程為基于在鍋爐內(nèi)燃燒煤炭，以添加熱水，將水轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵?，燃燒之后的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能，然后通過蒸汽壓力推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，以此熱能便會(huì)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終以汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，機(jī)械能便會(huì)轉(zhuǎn)化成日常生活用電能[1]。為節(jié)省煤炭資源，提升資源有效利用率，電廠以供電煤耗率指標(biāo)對(duì)能源轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行切實(shí)衡量[2]。本文為實(shí)現(xiàn)節(jié)能，進(jìn)一步對(duì)供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)模型及其節(jié)能潛力進(jìn)行了深入探究。

1 供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)模型及其節(jié)能潛力模型

1.1 對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)模型

供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)計(jì)算公式[3]具體為

式中：fab.jz為供電煤耗率基準(zhǔn)值，g/(kW·h)；GT.jz為機(jī)組熱耗率基準(zhǔn)值，kJ/(kW·h)；?ap.jz為鍋爐效率基準(zhǔn)值，%；?q為主蒸汽管道效率，%；δxq.jz為廠內(nèi)用電率基準(zhǔn)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 節(jié)能潛力模型

以供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)計(jì)算模型為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率與供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率基準(zhǔn)值在負(fù)荷實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)下的函數(shù)fab[q(t)]與fab.jz[q(t)]，鍋爐節(jié)能潛力模型[4]則具體即：

式中：ΔW為機(jī)組鍋爐處于[0，m]時(shí)間段時(shí)的節(jié)煤量，t；fab為基于機(jī)組鍋爐運(yùn)行工況的供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，g/(kW·h)；fab.jz為機(jī)組鍋爐標(biāo)準(zhǔn)煤耗率基準(zhǔn)值，g/(kW·h)；q(t)為機(jī)組鍋爐負(fù)荷隨著時(shí)間變化產(chǎn)生的函數(shù)，MW。

2 電廠對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)管理系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用實(shí)例分析

以數(shù)據(jù)庫作為核心部分的C/S結(jié)構(gòu)模式，基于SQL語言由Access數(shù)據(jù)庫采集電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)，以仿真模擬電廠真實(shí)運(yùn)行場(chǎng)景[5]。煤質(zhì)實(shí)時(shí)變化可就煤質(zhì)選擇窗口選取或者添加煤種，通過力控Web service配置客戶端，可于Windows操作系統(tǒng)中利用PC監(jiān)測(cè)并控制機(jī)組鍋爐正常運(yùn)行工況。電廠對(duì)標(biāo)管理系統(tǒng)整體架構(gòu)[6]具體如圖1所示。

圖1 電廠對(duì)標(biāo)管理系統(tǒng)整體架構(gòu)

某350 MW機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)煤種與校核煤種1、2參數(shù)具體如表1所示。

表1 不同類型煤質(zhì)

某350 MW機(jī)組鍋爐運(yùn)行參數(shù)具體如表2所示。

表2 鍋爐運(yùn)行參數(shù)

把表1與表2有關(guān)數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確輸入電廠對(duì)標(biāo)管理系統(tǒng)中，可獲取機(jī)組鍋爐于不同負(fù)荷之下產(chǎn)生的熱耗率基準(zhǔn)值、鍋爐效率基準(zhǔn)值、廠用電率基準(zhǔn)值[7]。

2.1 熱耗率基準(zhǔn)值分析

不同負(fù)荷下機(jī)組鍋爐的熱耗率具體如表3所示。

由表3可知，隨著機(jī)組鍋爐負(fù)荷的不斷變化，熱耗率基準(zhǔn)值基于擬合獲得其特征方程式，以獲取熱耗率變化量和機(jī)組鍋爐負(fù)荷變化之間的密切關(guān)系[8]，進(jìn)而得知熱耗率隨著機(jī)組鍋爐負(fù)荷變化產(chǎn)生的供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)，具體如表3所示。

表3 不同負(fù)荷下的機(jī)組熱耗率 kJ/(kW·h)

2.2 鍋爐效率基準(zhǔn)值分析

不同煤質(zhì)低位發(fā)熱量與機(jī)組鍋爐負(fù)荷下的鍋爐效率具體如表4、表5所示。

表4 不同煤質(zhì)低位發(fā)熱量下的鍋爐效率 %

表5 不同負(fù)荷下的鍋爐效率 %

鍋爐效率基準(zhǔn)值與煤質(zhì)低位發(fā)熱量、機(jī)組鍋爐負(fù)荷之間的關(guān)系即

據(jù)此可得，鍋爐效率在煤質(zhì)低位發(fā)熱量與機(jī)組鍋爐負(fù)荷變化中的對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)值為

2.3 廠用電率基準(zhǔn)值分析

煤質(zhì)低位發(fā)熱量與機(jī)組鍋爐負(fù)荷變化對(duì)于廠用電率的影響[9]即：煤發(fā)熱量增加2 090 kJ/kg，鋼球磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)的廠用電率縮減了約0.21%，而中速磨煤機(jī)制備粉系統(tǒng)的廠用電率縮減了約0.11%。機(jī)組鍋爐負(fù)荷是廠用電率的關(guān)鍵性影響因素，在采用低負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)候，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)功率的因數(shù)下降，電路損耗加大，效率下降，導(dǎo)致輔助機(jī)耗電量隨之增大，從而使得廠用電率增加。大型機(jī)組鍋爐負(fù)荷率每減少1%，則廠用電率隨之增加0.028%，據(jù)此可知廠用電率變化量在機(jī)組鍋爐負(fù)荷與煤質(zhì)低位發(fā)熱量影響下的變化函數(shù)關(guān)系即：

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

2.4 供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)分析

在供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)計(jì)算公式中代入鍋爐效率、機(jī)組過濾熱耗率、廠用電率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)值，便可獲得供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)[10]，即

而供電煤耗率運(yùn)行值與基準(zhǔn)值在機(jī)組鍋爐負(fù)荷下不斷變化。電廠對(duì)標(biāo)管理系統(tǒng)的累計(jì)點(diǎn)是1s進(jìn)行1次數(shù)據(jù)采集，其中上式所計(jì)算的為1d的節(jié)煤節(jié)能量。所以在煤質(zhì)低位發(fā)熱量、鍋爐效率、廠用電率與設(shè)計(jì)值發(fā)生偏移的時(shí)候，每天標(biāo)準(zhǔn)煤炭消耗量變化值趨向于4.6 t，機(jī)組鍋爐若是可以基于設(shè)計(jì)工況正常運(yùn)轉(zhuǎn)，那么全年至少能夠減少1 505 t的標(biāo)煤消耗。

3 結(jié) 論

綜上所述，本文基于設(shè)計(jì)煤種與機(jī)組鍋爐運(yùn)行參數(shù)，構(gòu)建了供電煤耗率對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)模型與節(jié)能潛力模型，并根據(jù)某350 MW機(jī)組鍋爐，明確了供電煤耗率在負(fù)荷與煤質(zhì)變化影響下的對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)值，從而實(shí)現(xiàn)了電廠供電煤耗率等重要指標(biāo)的對(duì)標(biāo)基準(zhǔn)率的動(dòng)態(tài)化計(jì)算分析，從而為電廠指標(biāo)考核與節(jié)能節(jié)煤分析研究奠定了參考依據(jù)。