火电厂配煤掺烧成本效益分析

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湖北电力箜i!鲞箜!塑

2014年4月火电厂配煤掺烧成本效益分析

乔攀1，谭鹏2

(1．广东粤电靖海发电有限公司，广东揭阳515200；

2．煤燃烧国家重点实验室(华中科技大学)，湖北武汉430074)

[摘要]针对火电厂配煤掺烧中煤种的成本评价问题，分析了燃煤采购、运输、装卸、储存、掺配和燃烧等各环节对火电厂经济效益的影响，建立了掺烧综合成本数学模型，并通过一个实例进行了火电厂配煤掺烧成本效益分析。研究成果可以为火电厂燃煤采购提供参考。

[关键词]火电厂；配煤掺烧；成本效益分析

[中图分类号]T M621[文献标识码]A[文章编号]1006—3986(2014)04—0059—03

C os t-benef i t A nal ys i s of B l ended C oal C om bus t i on i n T her m al Pow e r Pl ant

Q I A0Panl，T A N P e n92

(1．G ua ngdon g Y u edi a n J i nghai P ow er G ener a t i on l i m i t e d c om pany，Ji e ya ngG uangdong515200，C hi na；

2．St at e K e y L a b or a t o r y of C o a l C om bus t i on(H uazho ng U ni ve rsi t y of Sci ence a n d T ec hnol ogy)，W uhan H ubei430074，C hi na) [-A bst r ac t-]To s ol ve t he pr obl em of cos t eval uat i on of bl e nde d coal s i n t he r m a l pow er pl ant，t he i m—pa ct

of econ om i c benef i t o n ea ch as pe ct s suc h as pr ocur e m e nt，t r a ns por t a t i on，10a di ng and unl o adi ng，st or i ng，bl endi ng a nd bur ni ng f or t he r m a l pow er pl a nt w as anal yz ed，a m at hem at i cal m ode l of com pr e—he ns i ve bl endi ng cos t w as pr e s ent ed，a nd t he C O S t—benef i t anal y si s of bl e ndi ng coal s i n t he r m a l pow er pl a nt w as pr oc ee ded i n a l i v i ng exam pl e．T he r e se ar c h r es ul t ca n pr ovi de r e f e r ence f or coal pur chas es i n coal—f i r ed pow e r pl ant．

[-K ey w or ds]t her m al pow er pl ant；coal bl e ndi ng；c ost—benef i t anal y si s

0引言

目前，越来越多的火力发电厂已经不再单一使用设计煤种，逐渐采用混煤掺烧的途径，以解决日益紧张的煤炭资源及煤炭价格高涨带来的储煤不足、发电受限、发电严重亏损等问题。通过配煤煤质的约束，采用合理的配煤方案，以及机组运行中调节磨煤机、配风等措施，还能降低大气污染物的排放，减轻环境污染，达到甚至优于设计煤种的燃烧效果。

目前，我国对电厂燃煤掺烧的研究主要围绕掺烧后混煤的煤质预测、燃煤特性、结渣特性、污染物的排放等问题进行理论和实验研究。如文献[1]一[3]主要对燃煤混烧后着火特性、燃烬特性、结渣积灰特性、污染物的排放等方面进行研究。文献[4]建立了应用于电站锅炉的全局优化智能配煤模型等。

[收稿日期]2013-10—08

[作者简介]乔攀(1986一)，男，河南焦作人，经济师。

[基金项目]本文得到国家自然科学基金(51006042)项目的资助。这些研究多从安全和环保角度考虑问题，而对不同煤种的掺烧成本的研究涉及不多。

对火电厂而言，燃煤费用占电厂总成本的70％以上，燃料成本的节省将会带来十分可观的经济效益。但另一方面，在掺烧低质煤时，由于煤种热值较低，必然使得入炉煤量增大，又在一定程度上增加了发电成本。因此，如何评价混煤掺烧中不同煤种的成本，成为混煤掺烧研究中的一个重要问题。本文分析了燃煤采购、运输、装卸、储存、掺配和燃烧等各环节对火电厂经济效益的影响，建立不同环节的燃煤成本数学模型，并以一个实例进行了配煤掺烧成本效益分析。

1配煤掺烧成本建模分析

1．1混煤掺烧中购煤成本分析

购煤成本主要考虑所烧煤种的煤量与煤价。计算中主要以设计煤种或校核煤种单价(某些电厂可以使用主烧煤种的单价)为基础，通过与掺烧各单煤种价格进行对比，计算出不同掺烧案燃料成本的变化。燃煤成本模型为：

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P。，一≥：(M i P。)(1)

f一1

式中：P。，为燃煤成本；M为单煤质量；P，为单煤价格；以为一定时间内所烧煤种数量。其中M i可以由燃料运行人员根据皮带称数据得到。

1．2燃煤运输成本分析

燃煤运输成本包含多方面因素，主要包括：运输费用(各运输方式价格)、杂费、税收费用、卸船费、滞卸费。因此在选择具体煤矿煤种时，需要综合考虑上述费用的总和。

实际运输成本公式为：

H

P。。一C。T+≥：y，+Pre+尥(2)

i一1

式中，P。。为燃煤运输总成本；C，为运输单价；

n

T为运输总量；>：yi为运输途中各中转费用之和；

百

￡为实时税率；M。为各项杂费之和包括卸煤费、滞卸费、人工费。

1．3燃煤运行成本分析

电厂在掺烧低热值煤种后，必然引起机组运行状态的变化。在相同负荷条件下，掺烧低热值煤的煤量将会比高热值的煤量增大。由此引起的磨煤机电耗、风机电耗等厂用电的增加，将使得机组供电煤耗相对于单烧主烧煤种时有所增加，但采用燃烧优化手段可使锅炉效率仍保持较高水平，从而减少这种增量。因此掺烧成本还应考虑运行变化引起的附加成本。

若不考虑锅炉燃烧效率的下降，则掺烧增加发电成本以磨煤机和风机电耗的增加来表示：

V。一M r Py(3)式中，V。为相应增加的成本，M y为磨煤机和风机等辅机电耗的增加量，Py为上网电价。

1．4燃煤环保排放成本分析

根据我国目前的政策要求，主要考虑SO：的排放费用。

(1)硫分不同引起石灰石浆液成本的变化。

一般情况下煤中S转化到烟气中S O。的比例约为80％，则燃烧1t S产生S02的质量为1．6t；若燃煤硫分为S％(收到基)，则燃烧1t煤产生SO。的质量为

M鲫．一S％X1．6(￡)(4)一般而言，采用石灰石湿法脱硫系统处理1t SO。需耗用约1．56t石灰石。转换为25％的石灰石浆液需要的费用为

60

Ps02

M so。PJ y×1．56

O．25

式中，P舯．为石灰石浆液成本，P，，为浆液市场价格(元／t)。

(2)排污费。

国家环保局针对发电厂脱硫效率及燃煤量，对SO。排放进行环保收费。

P岛产M∞。(1一徊，)Ps(元)(6)式中，P7∞，为SO。排污费用，刁∞，为脱硫效率，P。为S0：排放国家收费标准(元／t)。则环保总成本为k一些≤掣+‰，．

(1一ys o．)Ps(元)(7) 1．5燃煤的热值损失分析

不同的煤种受电厂所在地理位置、气候影响和原煤场的形式不同，若其存放超过一定时间，则会产生自燃，带来热值的损失。一般而言，高挥发分的煤种其热值损失较高，如西安热工院的有关研究表明，褐煤存放23天，热值损失最高可达4．63％[5]。燃煤的热值损失既与煤质有关也与存放时间有关，综合考虑，可以定义热值损失成本为

P历一∈×M，×(P。2+P。。)(8)式中，M l为煤种的重量；{为热值损失系数，其取值与挥发分有关，对于低挥发分的煤种根据存放时间其取值可在O～1％之问，对于高挥发分的煤种根据存放时间，其取值可在2％～4％之间。

1．6燃煤综合成本

综上所述，配煤掺烧时的综合成本可表示为P。f—P。f+P。。+V。+P。。+P m(9)

可以看出，在满足锅炉安全运行和燃烧效率下降不大的情况下，应当追求m i n(P。，)，这时所选购的煤种才是最经济的，即火电厂在进行购煤时，不应追求煤的出厂价最低，而应考虑最后的综合效益。

2计算实例

下面以某电厂2011年某月度的购煤情况为例，说明配煤掺烧成本效益分析过程。该电厂该月的发电量为41168．6万kW h，发电标煤耗率为300g／kw h，市场标煤价格为1250元／t。不进行掺烧时折算为标煤消耗量为123505．8t，月度成本为15438．2万元。电厂的主烧煤种是热值为21762 kJ／kg的神木煤，每月消耗主烧煤种99754．68t，拟掺烧40％的低热值煤，市场上印尼煤有两种可供选