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[摘 要]随着电力工业的迅速发展，如何有效利用煤炭资源、降低发电成本、，节能减排、提高企业竞争力，成为重要的研究课题。由于我国煤种多变，而且劣质煤较多，又由于市场因素、经济因素、人为因素的影响，往往运行的煤种和设计的煤种有差别给设计和运行都带来一定的困难，产生了一些严重影响，安全运行的重大问题，如炉膛结渣，过热器、再热器超温爆管，水冷壁高温腐蚀和排烟温度升高等。特别是调峰运行和目前煤质变化对锅炉甚至整个电厂影响很大，各种运行参数、运行费用、发电成本都将发生变化。本文就正、反平衡供电煤耗计算的模型进行了总结，围绕如何提高300MW燃煤电厂锅炉效率进行分析，为提高燃煤电厂的工作效率提供参考。
[关键词]正、反平衡供电煤耗 厂用电率 飞灰含碳量 排烟温度 煤粉细度
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0117-01
一、试验计算模型
1.正平衡供电煤耗计算公式
正平衡供电煤耗计算公式：
b=∑B/∑N （1）
其中：b为供电煤耗，单位g/kwh，∑B为统计期内发电用总煤量（折算标煤后），∑N为统计期内总供电量。
从公式（1）中可以看出，无论是统计日均、月均甚至年均供电煤耗，理论上只要煤量和供电量计量准确、煤质稳定，正平衡法都很容易实现。
但是，正如前文所言，实际上统计期内煤质不稳定和煤量计量误差很大，因此（1）式计算的统计期内供电煤耗和实际值有较大的偏差。
2.反平衡供电煤耗计算公式
反平衡供电煤耗计算公式：
b=HR/（29308×η×η）×10 （2）
其中：HR为汽轮机热耗率，单位kJ/kwh；η为锅炉效率，单位%； η为管道效率，单位%。
标煤发热量通常按照下面公式计算：
29308（kJ/kg）=7000（kca1/kg）×4.1868（kJ/kca1） （3）
我国定义的标煤热值为7000kcal/kg，因此将卡换算成焦耳时，行标和国标的换算公式有所不同，电力企业行标：
7000（kca1/kg）=7000×4.1816（kJ/kca1）=2927（kJ/kg）
现行国标：
7000（kca1/kg）=7000×4.1868（kJ/kca1）=29308（kJ/kg）
本文中，所有标煤发热量的计算采用国标方法。性能试验标准中要求运用反平衡法计算供电煤耗，由于边界条件严格界定，公式（2）计算出的结果精度满足试验要求。
3.日均供电煤耗计算模型
公式（2）中，管道效率按新旧机组分别取99%和98.5%，汽轮机热耗率和锅炉效率的计算需要稳定的负荷、热力系统边界条件和单一煤种的前提，而正常运行机组一天内要满足这些条件基本不可能。
上文叙述了国家规定的正平衡计算供电煤耗方法往往误差很大。反平衡在试验边界条件下精度能够满足，但计算出的是稳定负荷下对应的供电煤耗，而实际机组运行负荷一天内波动很大，因此反平衡法下日均供电煤耗无法简单地计算。
机组跟AGC运行负荷曲线主要分成两部分：定负荷运行时间段和变负荷运行时间段。对定负荷运行时间段，其平均供电煤耗即为对应负荷点 的供电煤耗，这里记为 。
而对变负荷运行时间段，由于变负荷速率δ一定，其负荷斜线上的斜率的绝对值是不变的，这里记斜率k=60δ，因此变负荷运行时的负荷Nj和时间有以下关系：
N（t）=（±60δ）t+b （4）
其中，b为变负荷斜线方程的截距。再得出负荷和时间的关系式后，下面给出变负荷运行时间段的平均煤耗率bj计算公式：
b=（b（N（t））d）/（t-t） （5）
其中，t1为变负荷运行时间段结束时间，t2为变负荷运行时间段起始时间。
供电煤耗随负荷变化曲线由性能试验得出，并结合上述推导结果，得出日均供电煤耗be计算模型如下式（6）：
b=b+（b（N（t））d）
（t-t） （6）
其中，△t为某一定负荷时间段时长，单位h；△t为某一变负荷时间段时长，单位h；n和m分别定负荷时间段和变负荷时间段个数。
二、影响供电煤耗的指标
1、蒸汽压力和温度越高，机组容量越大，发电煤耗率越小
2、管道效率。热力管道（主蒸汽管道、再热蒸汽管道、主给水管道）保温不完善将增加热损失。管道效率影响煤耗幅度同锅炉效率。过去管道效率一般取99%，根据《火力发电厂能量平衡导则第3部分：热平衡》（DL/T606.3-2006）规定，管道效率应采用反平衡计算方法求得，一般情况下管道效率约95%左右。
3、热力系统疏水增加，热量损失增加。
4、厂用电率。厂用电率的影响因素主要取决于辅机设备的运行经济性。厂用电率每升高1个百分点，供电煤耗率增加3.5g/kWh。
5、锅炉热效率。锅炉热效率每变化1%，供电煤耗率反方向相对变化1%。在其他条件不变的情况下，锅炉效率越高，机组供电煤耗率越低。
6、汽轮机热耗率。汽轮机热耗率每变化1%，供电煤耗率同方向相对变化1%。也就是说汽轮机热耗率每增加100kJ/kWh，供电煤耗增加3.5g/kWh。在其他条件不变的情况下，汽轮机热耗率越低，机组供电煤耗率越低。
7、机组负荷。机组负荷率降低，锅炉运行效率降低，汽轮机热耗率增加，厂用电率增加，供电煤耗率增大。负荷率每减少10个百分点，供电煤耗率增加3g/kWh。如果机组负荷率降低到75%以下，则供电煤耗率增加幅度要大得多。
三、降低供电煤耗率的主要措施
1、积极鼓励开发、研制、推广新型的无油技术（如等离子点火技术、少油点火技术等），并尽快推广使用。等离子点火是用等离子体电弧直接点燃煤粉的技术。从20世纪70年代初.美国、前苏联和澳大利亚等国的一些公司和科研单位曾投入大量的人力、财力研究开发用于燃煤锅炉点火和稳燃的等离子点火及稳燃技术。但未实现工程应用。国内的等离子点火及稳燃技术的应用逐渐由推广期进入成熟期。
2、当煤质发生变化时，及时调整制粉系统运行方式，保证经济的煤粉细度，降低飞灰和炉渣可燃物，提高锅炉热效率。建议电厂按0.5Vdaf较核煤粉细度。煤粉过粗，达不到经济细度，导致炉膛着火延迟，使火焰中心升高，排烟温度升高；煤粉过细，燃烧提前，火焰中心下降，对汽温调整产生影响，同时也增加了制粉系统电耗。请参考《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T466-2004）。该标准规定，无论无烟煤、贫煤和烟煤，其经济煤粉细度均按0.5Vdaf选取。
3、采用先进的煤粉燃烧技术。煤粉燃烧稳定技术可以使锅炉适应不同的煤种，特别是燃用劣质煤和低挥发分煤，而且能提高锅炉燃烧效率，实现低负荷稳燃，防止结渣，并节约点火用油。如德国斯坦米勒（Steinmuller）公司的SM型燃烧器、美国巴布科克.威尔科克斯（B&W）公司的DRB型燃烧器、美国福斯特.惠勒（FosterWheeler）公司的CF/SF型燃烧器、美国CE公司WR燃烧器和日本三菱公司开发的PM型燃烧器等。这些燃烧器不但可降低NOX排放量，而且可以提高稳燃能力，节省燃油。
参考文献
[1]邵峰.霍州发电厂600 MW机组运行热耗率试验报告[R].南京电力设备质量性能检验中心，江苏南京，2013.
[2]林万超.火电厂热力系统节能理论[M].西安：西安交通大学出版社，1994：98-136.
[3]杨勇平，刘彤，郭民臣，刘文义等.关于火电机组性能评价指标的探讨[J].中国电机工程学报，2000，20（2）：56-60.
[关键词]正、反平衡供电煤耗 厂用电率 飞灰含碳量 排烟温度 煤粉细度
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0117-01
一、试验计算模型
1.正平衡供电煤耗计算公式
正平衡供电煤耗计算公式：
b=∑B/∑N （1）
其中：b为供电煤耗，单位g/kwh，∑B为统计期内发电用总煤量（折算标煤后），∑N为统计期内总供电量。
从公式（1）中可以看出，无论是统计日均、月均甚至年均供电煤耗，理论上只要煤量和供电量计量准确、煤质稳定，正平衡法都很容易实现。
但是，正如前文所言，实际上统计期内煤质不稳定和煤量计量误差很大，因此（1）式计算的统计期内供电煤耗和实际值有较大的偏差。
2.反平衡供电煤耗计算公式
反平衡供电煤耗计算公式：
b=HR/（29308×η×η）×10 （2）
其中：HR为汽轮机热耗率，单位kJ/kwh；η为锅炉效率，单位%； η为管道效率，单位%。
标煤发热量通常按照下面公式计算：
29308（kJ/kg）=7000（kca1/kg）×4.1868（kJ/kca1） （3）
我国定义的标煤热值为7000kcal/kg，因此将卡换算成焦耳时，行标和国标的换算公式有所不同，电力企业行标：
7000（kca1/kg）=7000×4.1816（kJ/kca1）=2927（kJ/kg）
现行国标：
7000（kca1/kg）=7000×4.1868（kJ/kca1）=29308（kJ/kg）
本文中，所有标煤发热量的计算采用国标方法。性能试验标准中要求运用反平衡法计算供电煤耗，由于边界条件严格界定，公式（2）计算出的结果精度满足试验要求。
3.日均供电煤耗计算模型
公式（2）中，管道效率按新旧机组分别取99%和98.5%，汽轮机热耗率和锅炉效率的计算需要稳定的负荷、热力系统边界条件和单一煤种的前提，而正常运行机组一天内要满足这些条件基本不可能。
上文叙述了国家规定的正平衡计算供电煤耗方法往往误差很大。反平衡在试验边界条件下精度能够满足，但计算出的是稳定负荷下对应的供电煤耗，而实际机组运行负荷一天内波动很大，因此反平衡法下日均供电煤耗无法简单地计算。
机组跟AGC运行负荷曲线主要分成两部分：定负荷运行时间段和变负荷运行时间段。对定负荷运行时间段，其平均供电煤耗即为对应负荷点 的供电煤耗，这里记为 。
而对变负荷运行时间段，由于变负荷速率δ一定，其负荷斜线上的斜率的绝对值是不变的，这里记斜率k=60δ，因此变负荷运行时的负荷Nj和时间有以下关系：
N（t）=（±60δ）t+b （4）
其中，b为变负荷斜线方程的截距。再得出负荷和时间的关系式后，下面给出变负荷运行时间段的平均煤耗率bj计算公式：
b=（b（N（t））d）/（t-t） （5）
其中，t1为变负荷运行时间段结束时间，t2为变负荷运行时间段起始时间。
供电煤耗随负荷变化曲线由性能试验得出，并结合上述推导结果，得出日均供电煤耗be计算模型如下式（6）：
b=b+（b（N（t））d）
（t-t） （6）
其中，△t为某一定负荷时间段时长，单位h；△t为某一变负荷时间段时长，单位h；n和m分别定负荷时间段和变负荷时间段个数。
二、影响供电煤耗的指标
1、蒸汽压力和温度越高，机组容量越大，发电煤耗率越小
2、管道效率。热力管道（主蒸汽管道、再热蒸汽管道、主给水管道）保温不完善将增加热损失。管道效率影响煤耗幅度同锅炉效率。过去管道效率一般取99%，根据《火力发电厂能量平衡导则第3部分：热平衡》（DL/T606.3-2006）规定，管道效率应采用反平衡计算方法求得，一般情况下管道效率约95%左右。
3、热力系统疏水增加，热量损失增加。
4、厂用电率。厂用电率的影响因素主要取决于辅机设备的运行经济性。厂用电率每升高1个百分点，供电煤耗率增加3.5g/kWh。
5、锅炉热效率。锅炉热效率每变化1%，供电煤耗率反方向相对变化1%。在其他条件不变的情况下，锅炉效率越高，机组供电煤耗率越低。
6、汽轮机热耗率。汽轮机热耗率每变化1%，供电煤耗率同方向相对变化1%。也就是说汽轮机热耗率每增加100kJ/kWh，供电煤耗增加3.5g/kWh。在其他条件不变的情况下，汽轮机热耗率越低，机组供电煤耗率越低。
7、机组负荷。机组负荷率降低，锅炉运行效率降低，汽轮机热耗率增加，厂用电率增加，供电煤耗率增大。负荷率每减少10个百分点，供电煤耗率增加3g/kWh。如果机组负荷率降低到75%以下，则供电煤耗率增加幅度要大得多。
三、降低供电煤耗率的主要措施
1、积极鼓励开发、研制、推广新型的无油技术（如等离子点火技术、少油点火技术等），并尽快推广使用。等离子点火是用等离子体电弧直接点燃煤粉的技术。从20世纪70年代初.美国、前苏联和澳大利亚等国的一些公司和科研单位曾投入大量的人力、财力研究开发用于燃煤锅炉点火和稳燃的等离子点火及稳燃技术。但未实现工程应用。国内的等离子点火及稳燃技术的应用逐渐由推广期进入成熟期。
2、当煤质发生变化时，及时调整制粉系统运行方式，保证经济的煤粉细度，降低飞灰和炉渣可燃物，提高锅炉热效率。建议电厂按0.5Vdaf较核煤粉细度。煤粉过粗，达不到经济细度，导致炉膛着火延迟，使火焰中心升高，排烟温度升高；煤粉过细，燃烧提前，火焰中心下降，对汽温调整产生影响，同时也增加了制粉系统电耗。请参考《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T466-2004）。该标准规定，无论无烟煤、贫煤和烟煤，其经济煤粉细度均按0.5Vdaf选取。
3、采用先进的煤粉燃烧技术。煤粉燃烧稳定技术可以使锅炉适应不同的煤种，特别是燃用劣质煤和低挥发分煤，而且能提高锅炉燃烧效率，实现低负荷稳燃，防止结渣，并节约点火用油。如德国斯坦米勒（Steinmuller）公司的SM型燃烧器、美国巴布科克.威尔科克斯（B&W）公司的DRB型燃烧器、美国福斯特.惠勒（FosterWheeler）公司的CF/SF型燃烧器、美国CE公司WR燃烧器和日本三菱公司开发的PM型燃烧器等。这些燃烧器不但可降低NOX排放量，而且可以提高稳燃能力，节省燃油。
参考文献
[1]邵峰.霍州发电厂600 MW机组运行热耗率试验报告[R].南京电力设备质量性能检验中心，江苏南京，2013.
[2]林万超.火电厂热力系统节能理论[M].西安：西安交通大学出版社，1994：98-136.
[3]杨勇平，刘彤，郭民臣，刘文义等.关于火电机组性能评价指标的探讨[J].中国电机工程学报，2000，20（2）：56-60.