燃煤發電廠燃料工作過程優化分析論文
0 引 言
近年來，伴隨著電力行業壟斷的打破及煤炭市場化的不斷深入，電力用煤價格在市場經濟的杠桿下不斷上漲，燃煤發電企業燃料成本不斷提高，來煤結構也越發復雜。在此狀況下，做好燃料工作已經成為各電廠完成效益目標的基礎，燃料工作也必須由粗放式管理向高效化、技術化、精細化管理過渡。
但當前，出于燃料工作中防漏洞和強化管理的需要，往往頻繁地更換燃料管理工作人員，使得燃料工作的技術力量相對不足，同時燃料工作的資金投入較電廠其他專業偏低很多。上述因素造成了當前各電廠在燃料工作中存在一定的問題，導致燃料驗收過程中各種損失的發生。且燃料損失的相關參數具備很強的隱蔽性和長期性，故燃料工作中的損失對電廠的經濟效益影響巨大。
由于以前煤價偏低，大部分電廠與相關科研單位未重視此項工作的開展，且當前電力行業在各省的研究院均處于轉型期，對于非電專業的重視程度進一步下降，故當前電廠燃料工作的整體優化在國內基本處于空白階段。對電廠燃料工作的整體優化，既是各電廠提高燃料工作水平、提高經濟效益的需要，也是社會經濟發展到當前階段的需要，更是社會責任的需要。
當前，在全燃料的各單項工作上，各科研單位開展了或多或少的工作，但對于全方位排查燃料工作中的問題，優化燃料工作的各方面，則缺乏全面、系統的研究。電廠燃料工作中遇到的問題主要依靠電廠自身的力量去解決，而各電廠燃料管理和工作人員頻繁更換，燃料人員的管理水平、技術水平參差不齊，各電廠燃料管理工作千差萬別，如此造成了燃料工作的結果差距明顯，各種隱性損失很大。
故需對此方向進行系統性的研究，以期完整地從技術手段優化燃煤發電企業的燃料工作全過程，減少損失，提高效益。
開展燃料工作整體優化，主要是從經濟層面與技術層面開展工作。經濟層面上主要開展燃料使用的經濟性核算，指導電廠燃料的采購、存放、應用全過程，從而提高燃料的應用效益；技術層面主要從設備技術、人員培訓、存儲管理等方面開展，從而使得全燃料工作無漏洞、少損失。
1 理論和實踐依據
通過對近百家電廠 2 a 來煤樣的數據統計分析，廠爐熱值差基本呈現如下狀態：平均廠爐熱值差以收到基低位發熱量計算約為 0.47 MJ/kg,其中最大 1.27 MJ/kg,熱值差大于 1 MJ/g 的電廠占3.6%,熱值差介于0.75~1 MJ/kg 的電廠占 3.6%,熱值差介于 0.5~0.75 MJ/kg 的占38%.
干基高位發熱量的廠爐熱值差更能說明電廠燃料工作實際狀況[1],以干燥基高位發熱量計算，則近 2 a 平均廠爐熱值差為0.77 MJ/kg,其中最大為 2.5 MJ/kg,熱值差大于 1.5 MJ/g 的電廠占4.8%,熱值差介于 1~1.5 MJ/kg 的電廠占20.2%,熱值差介于 0.75~1 MJ/kg 的電廠占 32.1%,熱值差介于 0.5~0.75 MJ/kg 的占 15.5%.
從技術角度分析，燃料工作的評價依據最重要的指標為干基高位發熱量。通過對各廠煤質的分析，通過開展燃料的整體優化，將實際廠爐熱值差（以干基高位發熱量計）控制在盡可能低的范圍內對發電企業的經營效益提高勢必會產生很大的影響。
電廠燃料工作與效益掛鉤主要包括以下內容：即：入廠驗收部分、入爐驗收部分、煤炭管理部分。這三個大的方面的工作從對燃料工作的影響因素來劃分，可分為：電廠燃料綜合經濟性測算的技術、采制化及計量設備的技術、燃料工作人員的操作技術、相應的質量控制措施、煤炭儲運過程降低損耗技術。
由于煤炭質量的千差萬別，各種煤炭的價格、運輸距離、品質、存儲特性、使用特性等均不相同，因此，需要建立經濟模型，使燃料的利用最優化。
這是加強電廠燃煤精細化管理、提高效益的手段之一。
燃煤采制化及計量設備因其工作環境異常惡劣，常常因磨損撞擊等情況使得設備性能出現偏差，故對設備開展試驗工作時對存在問題的設備進行調整或改造，可以確保驗收設備的準確性，使之不產生不利電廠的偏差。由于電廠燃煤的基數很大，即使是很小的偏差調整，也可以為電廠挽回非常可觀的損失。
燃料的驗收工作，至今仍需要大量的人員操作。人員的操作習慣、對于標準的理解掌握等，都會對分析結果產生各種各樣的影響。通過對人員的技術培訓，規范其操作過程，可以有效地降低人為操作的偏差，使得電廠驗收過程更加準確。
煤炭在運輸與儲存過程中，往往因為氧化、大風、降雨等因素而產生損耗。因為煤炭基數龐大，減少這些環節的損耗，會對提升電廠效益產生明顯效果[2].
通過這些技術的掌控，就可以從技術層面系統性地做好燃料工作，堵住漏洞，降低耗損，從而提高發電廠的經濟效益。
本研究的關鍵點，在于對燃料工作進行系統的整合，全過程地解決發電廠燃料工作的技術問題，且最終反饋到對電廠經濟層面，為如何更好地買好煤炭、管好煤炭、用好煤炭提供全方位的技術支持。技術難點是，由于煤炭構成的多變性及當前煤炭市場的復雜性，使得每個電廠情況有很大的差異，需通過不同途徑解決各廠問題。
2 整體優化初步方案
本研究整體的工作內容主要包括這樣幾個方面：分別是燃料采購階段，入廠驗收階段，廠內管理、入爐煤驗收階段。
2.1 采購階段
此階段主要進行煤種適應性及采購經濟性評價研究，研究將通過鍋爐對煤種適應情況，結合電廠購煤的煤質、運輸距離、價格、儲存情況、適用情況等因素進行綜合評價，構建數學模型，以指導電廠的煤炭采購。最終獲取電廠在當前燃料市場狀況下最優的燃料采購方式。
2.2 入廠驗收階段
2.2.1 燃料驗收各環節方案設計及實驗室建設
燃料驗收工作應完全按照國家及行業的相關標準開展。但由于煤炭驗收的標準較多，且同樣的測試項目標準中規定的方法也有多種，不同方法的組合往往會對結果產生明顯的影響，如采制過程中水分損失[3].故合理的設計采樣方案、制樣方案，選擇合適的化驗方法，對于燃料驗收工作是非常重要的。
本項工作的重點就在于，根據電廠的實際狀況，對各種來煤的采樣、制樣的方案和化驗流程進行完整設計，從而使得驗收工作在完全符合標準的基礎上，盡可能地控制偏差。
2.2.2 采制化及計量設備的技術
燃煤采、制、化設備作為燃料驗收的核心設備，因設計、加工、安裝等原因，或者因其工作環境變化，常常發生形變、磨損等情況，使得設備性能出現偏差。根據采制樣設備的設計原理及對已有設備試驗結論的統計，當前采制在未經過有效調整的情況下，約 80%的設備的偏倚差值平均值為負。故對設備開展以無偏差為目的的調整、改造和試驗工作，可以有效地提高燃料驗收設備的準確性，不使其發生偏差。
實施的基本方式為：對開展項目的發電企業的燃煤采樣、制樣、化驗設備進行全面試驗，找出其中存在偏差的設備或環節，對于發現的問題有針對性地開展調整或改造工作，對于設備存在問題較大的，將采取技術攻關，從而使得采制化及計量的設備均處于基本無偏差的狀態。
2.2.3 燃料驗收人員技術培訓
燃料驗收的采樣、制樣、化驗當前還離不開工作人員的現場操作，在這個過程中，諸多習慣性的動作、對于標準理解的不足或者操作過程中的簡化，都會對驗收結果產生很大影響。燃料人員的培訓工作一直都在進行，但往往集中于對標準的課堂講解和對某一設計好的狀況下的操作，卻無法做到根據出現的實際狀況去分析、發現操作過程中可能存在的問題。應針對電廠的實際狀況，有針對性地且必須是分層次地展開人員培訓工作。
2.2.4 燃料驗收質量控制措施設計
燃料驗收過程的質量控制是確保全過程按照標準和規范正確開展的手段[4],質控的措施有多種，且質控要求越高，工作人員的工作量就越大。
故設計合理的質量控制的技術手段，既能有效控制燃料驗收過程的質量，又使得工作量合理，是本項工作的關鍵，能夠保證最終達到同時提高工作質量與工作效率的目的。
2.3 燃料的廠內管理階段
2.3.1 煤炭儲運過程降低損耗技術研究
煤炭在儲存、運輸、堆放過程中，會因為氧化、大風、下雨而產生損耗，根據電廠狀況，研究制定針對電廠煤種的最佳降低損耗的方法，尤其是降低儲煤過程中的氧化與自燃，是提高電廠燃料生產效益的關鍵。
2.3.2 燃煤的優化摻配研究
當入廠煤與鍋爐設計煤種存在偏差時，摻配工作便應運而生。當前燃煤的摻配工作在許多電廠都已開展，但如何使得摻配工作做得最好，發揮最佳的經濟和綜合效益，是燃煤摻配工作的重點。
2.4 入爐驗收階段
入爐驗收與入廠驗收相似，同樣也存在設備的調整校驗、人員培訓和質控措施建立等。
2.5 燃料工作全過程中其他問題研究
燃料工作中還有其他一些情況，如堵煤、凍煤、提質等問題，視實際需求情況確定。
3 成果預測
通過加強入廠驗收環節和廠內管理環節等工作方案的實施，計算可知，燃料損耗或損失每下降0.1 MJ/kg（國標中規定的化驗工作中發熱量測試的重復性限為 0.12 MJ/kg,且化驗是燃料驗收過程中誤差最小的環節，故燃料驗收、存儲的漏洞往往會遠超這個數據），折合電廠供電煤耗可下降約1.65 g（以亞臨界機組供電煤耗 330 g/kWh,全廠年平均入廠煤熱值 20 MJ/kg 計算）。通過對各電廠入廠和入爐煤數據的分析，如電廠能通過加強燃料工作，勢必會給電廠帶來非常可觀的效益。
4 結論及建議
通過對燃煤發電企業燃料工作中燃料采購、入廠驗收、廠內管理、入爐煤驗收等階段的優化和質量控制實現燃料工作的整體優化。對燃料綜合經濟性進行測算、調整采制化及計量設備、提高燃料工作人員的操作水平、加強質量控制措施、降低煤炭儲運過程損耗等具體手段開展燃料整體優化工作。研究表明，通過燃料工作的整體優化，能夠有效提高燃煤發電企業的效益和管理水平。
通過對各電廠燃料工作狀況的分析、對燃料工作的認識以及燃料工作的復雜性，提出兩點建議：
（1）在充分理解燃料工作特點的基礎上，建議電廠在燃料工作的管理和技術方面同步提高。當前較普遍的現象是燃料工作重管理，技術方面重視程度相對不足，造成了燃料在技術方面存在較多短板。開展燃料工作的整體優化工作主要就是從技術角度出發，提高電廠的燃料工作水平，提高效益。但同時技術水平的提高也離不開管理制度的適應。故建議燃料的整體優化工作應為技術工作與管理工作同步開展。
（2）鑒于燃料工作環節多、較瑣碎的特點，燃料工作的任何一個環節甚至是一個微小的動作或設備結構，都有可能造成最終的損失損耗。故燃料工作應對全過程所有環節進行全面掌控，不放過其中任何一個細節，才是最終燃料工作完全做好的關鍵。
參考文獻：
[1]曹長武。 電力用煤采制化專題技術[M]. 北京：中國標準出版社，2012.
[2]劉愛忠。 燃料管理及設備[M]. 北京：中國電力出版社，2008.
[3]汪后港，秦嶺。 煤炭機械采制樣機整機水分損失研究[J]. 煤質技術，2014（1）：7-9.
[4]肖敏，劉振德。 煤炭檢測實驗室內部質量控制方法[J].煤質技術，2014（3）：5-7.
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