电厂煤耗全揭秘

波波扬扬 2019-09-29

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如何全面理解燃煤电厂的煤耗概念，煤耗的主要影响有哪些，哪些环节有不确定性？这里做一个简要说明和分析，目的在于揭示煤耗概念与统计的复杂性。

一、电厂煤耗的概念

电厂煤耗就是燃煤电厂每发单位千瓦时的电(俗称一度电)，消耗了多少克煤，单位用克/千瓦时。

而且，这里的煤是指标准煤，即低位发热量为7000千卡/千克的煤，折算到统一的基准以便于比较。

1、发电煤耗与供电煤耗

发电煤耗是总的煤耗（Gross value ）。因为电厂本身也有厂用电，扣除了厂用电率，则是对外的供电煤耗，为净值（Net value）。

两者的关系：供电煤耗=发电煤耗/(1-厂用电率)。

取决于煤电厂的类型（如煤粉炉与循环流化床）和给水泵（电动泵、汽动泵）等，厂用电率可能在3～10%左右，那么发电煤耗与供电煤耗在数值上有可能相差不少，比如10～20克/千瓦时。如果只说电厂煤耗，而不告诉你到底是发电煤耗还是供电煤耗（故意的也罢，无意的也罢），这个数值就没有意义。本文为了精简篇幅，如果没有特别说明，煤耗都特指和默认为供电煤耗。

2、设计煤耗与实际煤耗

设计煤耗是在设计煤种（发热量，水分，灰分等等），设计工况（出力，主汽温度、压力、排汽背压等等）下的煤耗。

实际煤耗当然是在实际煤种（发热量，水分，灰分等等），实际工况（出力，主汽温度、压力、排汽背压等等）下的煤耗。

可以想象，实际条件与设计条件差别的项目很多，差别的量会很大，实际的数值与设计的数值会有较大差别。比说煤质的影响、负荷率的影响、排汽背压的影响会很大。有的厂就折算回设计条件。那么这个折算过程就成了不确定的因素。

3、实时煤耗与平均煤耗

理论上，电厂燃煤了，发电了，都会有煤耗，如果我们取得计算时间足够短，并且技术上也能实现，就是实时煤耗。有的电厂至少在显示上给出了实时的煤耗。

作为统计数值，我们取一天，一个月，一个季度，或者一年为统计时段，就是这一时段的平均煤耗。

我们可以想象，在一个时间段里，变化的因素非常多，煤耗的数值变化较大。如果拿一个短时段的平均值与一个长时段的平均值相比，那是不可比的。同一电厂，即使以年平均煤耗比较，也会因负荷率等条件不同而产生较大区别。

4、单台机组、单个电厂煤耗与多个电厂平均煤耗

单个电厂也许有若干台煤电机组，甚至有亚临界、超临界和超超临界机组并存。如果说这个电厂的煤耗，就得加权平均。

对于某个集团公司甚至大到全国，什么机组都有，也得加权平均。

回顾过去，随着小机组的退役、300兆瓦和600兆瓦级机组的改造，660兆瓦和1000兆瓦新机组的投运，各集团和全国的平均煤耗逐年下降。

2006-2010年期间，全国煤电机组的供电煤耗从370克/千瓦时降到330克/千瓦时，2013年降到321克/千瓦时，2014年为318克/千瓦时。

按照《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014～2020年）》，到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时，其中现役60万千瓦及以上机组（除空冷机组外）改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。

二、电厂煤耗的计算

计算的方法分为两种，正平衡是宏观的，反平衡是微观的。

1、正平衡法：

就是计算用了多少煤，发了多少电。输出的电量好说，而输入的热值（煤量x低位发热量）却不那么好说。煤的低位发热量需取样，做试验，不可能实时获得。所以，只能以某一批次的煤取样的结果作代表。输入的煤量却是人们可能存疑的地方，这与计量的地方和手段有关，还有的人认为煤仓间的储煤量会对计量带来不确定性。

2、反平衡法：

分解成各大部件的效率来计算。

把电厂当成是锅炉、汽机、管道系统的串联，则：

电厂净效率=锅炉效率x汽机效率x管道效率x(1-厂用电率)，

其中汽机效率=3600/汽机热耗，汽机热耗单位用kj/kWh，管道效率在计算中通常取0.99，影响不大。

换算成煤耗:

供电煤耗=3600/（电厂净效率x7x4.1866）。

计算要注意效率的单位是用了%还是小数点，如果用了%为单位还得除以100。

性能验收试验当然有标准，锅炉性能按照ASME PTC4.1 ，汽轮机按照ASME PTC6-2004，而且也是允许按规定进行条件偏差的修正的。

在超临界发展的初期，的确有一些机组未能到达设计指标，例如可参阅《我国超（超）临界火电机组实际投运水平评述》，作者张建中，发表在《电力建设》2009年4月。也正因此，有的600MW级超临界机组才投运几年就要做汽机通流改造。

三、影响煤耗的主要因素

1、煤电厂的类型

（1）按燃烧方式分有：循环流化床（CFB）与煤粉炉（包括π型炉和塔式炉，W火焰炉）。CFB应针对劣质煤，煤耗相对要差些。

（2）按照排汽冷却方式分有：湿冷机组与空冷机组（包括直接空冷与间接空冷）。取决于厂址条件，湿冷机组的排汽背压通常在4.9kPa～11.8kPa，南方也有6kPa～11.8kPa；间接空冷通常在13～28kPa，直接空冷在15～35kPa左右。因此，不同类型的机组，以及同一机组在不同背压下煤耗相差很大。

（3）按照电厂参数分有：亚临界，超临界，超超临界电厂。亚临界（16.7MPa/538/538）、超临界（24.2MPa/566/566）的参数比较固定（少数超临界的参数略有不同），超超临界再细分的话有普通超超（25～26.25MPa/600/600），和先进超超或叫高参数超超(28MPa/600/620),中间过渡还有再热温度610度的。所以，尽管都叫超超临界，煤耗差别也会有2克千瓦时左右的差别。

（4）按照再热次数分有：一次再热和二次再热（双再热）。如按二次再热31MPa/600/620/620的方案，二次再热超超临界与一次再热普通超超临界煤耗大致相差8～9克/千瓦时左右。

（5）纯凝发电机组与供热机组

按热电用途分有：纯凝发电机组与供热机组。供热机组（热电联供）因为利用了低温热能，其煤耗会比纯凝机组好得多，可以轻易地做到200克/千瓦时以下。所以，千万不要直接比较两种不同的机组。

2、影响煤耗变化的主要因素

对于一台运行机组的煤耗因素不少，这里讲两个主要的因素：

（1）季节变化

主要是环境温度变化引起排汽背压的变化，使得汽轮机热耗变化，对锅炉效率影响不大。所以，无论湿冷还是空冷机组，夏季和冬季工况的煤耗相差挺大。例如，1000兆瓦超超临界电厂的煤耗，高低背压工况下可能相差17克/千瓦时（湿冷机组）、26克/千瓦时（空冷机组）。

（2）负荷变化

负荷变化对锅炉效率的影响相对不那么大。例如，1000兆瓦超超临界烟煤锅炉效率，100%负荷时为93.9%，75%负荷时为94.9%，50%负荷时为95.5%，即部分负荷甚至还稍好。

主要的影响是在于汽机热耗。例如，1000兆瓦普通超超临界汽机热耗，100%汽机验收工况（THA）时为7370千焦/千瓦时，75%THA时为7500千焦/千瓦时,50%THA时为7820千焦/千瓦时，40%THA时为8110千焦/千瓦时。热耗的划分大致是负荷降到75%时，超超临界机组成了超临界机组，50%负荷时成了亚临界机组。

下图为早期660/1000兆瓦机组热耗与负荷的关系曲线，引自《600兆瓦超超临界机组的经济技术性能分析》，作者张晓鲁，2008年10月清洁高效燃煤发电技术协作网2008年会。