基于大型燃煤鍋爐價值尋優(yōu)工程研究

1、Haimen thermal power plant of Huaneng Group全廠布局圖全廠布局圖Making PowerPoint work harder Haimen thermal power plant of Huaneng Group運行集控室運行集控室價值工程尋優(yōu)總畫面 Huaneng Haimen Power Plant 設(shè)計情況設(shè)計情況 華能海門電廠位于汕頭市潮陽區(qū)海門鎮(zhèn)東南角洪洞村。華能海門電廠位于汕頭市潮陽區(qū)海門鎮(zhèn)東南角洪洞村。電廠規(guī)劃容量為電廠規(guī)劃容量為61036MW燃煤機組，一期建設(shè)規(guī)模為燃煤機組，一期建設(shè)規(guī)模為41036MW超超臨界燃煤發(fā)電機組。華能海門電廠一

2、期共超超臨界燃煤發(fā)電機組。華能海門電廠一期共四臺四臺1036MW燃煤汽輪發(fā)電機組的鍋爐主設(shè)備由東方鍋爐燃煤汽輪發(fā)電機組的鍋爐主設(shè)備由東方鍋爐（集團）股份有限公司、（集團）股份有限公司、BHK、BHDB制造。鍋爐型號：制造。鍋爐型號：DG3000/26.15-1型鍋爐。型鍋爐。 鍋爐燃燒設(shè)計煤種為神府東勝煙煤，校核煤種鍋爐燃燒設(shè)計煤種為神府東勝煙煤，校核煤種1為為50%神神府東勝煙煤府東勝煙煤+50%澳大利亞蒙托煤，校核煤種澳大利亞蒙托煤，校核煤種2為山西晉北煙為山西晉北煙煤，鍋爐除了燃燒設(shè)計煤種和校核煤種以外，還能單獨燃燒煤，鍋爐除了燃燒設(shè)計煤種和校核煤種以外，還能單獨燃燒蒙托煤以及蒙托煤與晉

3、北煤蒙托煤以及蒙托煤與晉北煤50%：50%的混煤。鍋爐在的混煤。鍋爐在BRL工況下，使用設(shè)計煤種、校核煤種，保證熱效率應(yīng)不小于工況下，使用設(shè)計煤種、校核煤種，保證熱效率應(yīng)不小于93.84（按低位發(fā)熱值）。（按低位發(fā)熱值）。 華能海門電廠概況華能海門電廠概況NO.1- 電廠能耗概要電廠能耗概要NO.2- 價值工程定義價值工程定義NO.3- 建模、計算方法建模、計算方法NO.4-數(shù)據(jù)分析計算數(shù)據(jù)分析計算NO.5-項目總結(jié)項目總結(jié) 通過重新對機爐進行熱力試通過重新對機爐進行熱力試驗和應(yīng)用運籌學(xué)理論方法，基于驗和應(yīng)用運籌學(xué)理論方法，基于煤價、煤質(zhì)、煤耗三方面的平衡煤價、煤質(zhì)、煤耗三方面的平衡點，確定燃

4、煤采購成本和機組運點，確定燃煤采購成本和機組運行經(jīng)濟性之間的數(shù)量關(guān)系，將定行經(jīng)濟性之間的數(shù)量關(guān)系，將定性分析轉(zhuǎn)為了定量分析，得出單性分析轉(zhuǎn)為了定量分析，得出單位燃料成本與入廠煤熱值的關(guān)系，位燃料成本與入廠煤熱值的關(guān)系，實現(xiàn)電廠單位電力輸出成本的價實現(xiàn)電廠單位電力輸出成本的價值最優(yōu)化，從而更加有效提升電值最優(yōu)化，從而更加有效提升電廠管理精細化，最終實現(xiàn)電廠的廠管理精細化，最終實現(xiàn)電廠的經(jīng)濟效益最大化，根據(jù)實際測算，經(jīng)濟效益最大化，根據(jù)實際測算，日負荷率日負荷率70%情況下，電廠單位情況下，電廠單位輸出價值降低輸出價值降低0.0032元元/Kw.h，對于燃煤機組具有較大的參考和對于燃煤機組具有較大

5、的參考和借鑒價值。借鑒價值。 1.1課題背景課題背景 機組設(shè)計標準供電煤耗機組設(shè)計標準供電煤耗282g/KW.h，保證熱耗率保證熱耗率7343.0kJ/ KW.h，實際由，實際由于煤種變化大、變負荷調(diào)峰等因素影于煤種變化大、變負荷調(diào)峰等因素影響很難達到設(shè)計值。隨著節(jié)能減排工響很難達到設(shè)計值。隨著節(jié)能減排工作的深入開展，必須從更精細的角度作的深入開展，必須從更精細的角度挖掘設(shè)備的節(jié)能潛力，以提高機組運挖掘設(shè)備的節(jié)能潛力，以提高機組運行的經(jīng)濟性。大型燃煤鍋爐價值尋優(yōu)行的經(jīng)濟性。大型燃煤鍋爐價值尋優(yōu)工程課題具有前瞻性和創(chuàng)新性工程課題具有前瞻性和創(chuàng)新性,特指特指機組從一個煤種工況到另外一個工況機組從一

6、個煤種工況到另外一個工況變化過程中對機組供電煤耗率的影響，變化過程中對機組供電煤耗率的影響，通過試驗建模、擬合計算來獲得單位通過試驗建模、擬合計算來獲得單位電力輸出成本的價值最優(yōu)化。電力輸出成本的價值最優(yōu)化。1.2瞬變負荷情況瞬變負荷情況 由于受外界負荷的影響，并且華能海門電廠百萬機組又具備較好的調(diào)峰能力，由于受外界負荷的影響，并且華能海門電廠百萬機組又具備較好的調(diào)峰能力，通常電網(wǎng)調(diào)度會頻繁改變機組的負荷曲線，以響應(yīng)外界用戶的要求，以華能海門通常電網(wǎng)調(diào)度會頻繁改變機組的負荷曲線，以響應(yīng)外界用戶的要求，以華能海門電廠電廠4臺機組分析，始終跟蹤臺機組分析，始終跟蹤AGC，日變負荷時間段占，日變負荷

7、時間段占1/31/4左右，見圖左右，見圖1，但，但在這種深度變負荷波動過程中，較穩(wěn)態(tài)相比，增加了機組能耗，降低了效率，這在這種深度變負荷波動過程中，較穩(wěn)態(tài)相比，增加了機組能耗，降低了效率，這與目前國家所倡導(dǎo)的節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的主題是相違背的，實際機組半波升與目前國家所倡導(dǎo)的節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的主題是相違背的，實際機組半波升降是最多的，同時也是能耗消耗最多的模式。降是最多的，同時也是能耗消耗最多的模式。 就目前時間情況而言：一是電網(wǎng)百萬節(jié)能機組必須節(jié)能調(diào)度，二是電廠在這就目前時間情況而言：一是電網(wǎng)百萬節(jié)能機組必須節(jié)能調(diào)度，二是電廠在這邊變負荷過程中，應(yīng)深入研究，例如尋找合適的煤種、適宜的變

8、負荷速率、優(yōu)化邊變負荷過程中，應(yīng)深入研究，例如尋找合適的煤種、適宜的變負荷速率、優(yōu)化AGC模式等方法以達到現(xiàn)有條件下的最優(yōu)。模式等方法以達到現(xiàn)有條件下的最優(yōu)。1.3 熱值變化情況熱值變化情況 由于電廠的燃料環(huán)節(jié)與市場煤價走勢、經(jīng)濟形勢、電廠采購等環(huán)節(jié)息息相關(guān)，由于電廠的燃料環(huán)節(jié)與市場煤價走勢、經(jīng)濟形勢、電廠采購等環(huán)節(jié)息息相關(guān)，以往火力發(fā)電企業(yè)在燃煤的采購環(huán)節(jié)為了降低采購成本往往采購價格相對較低的以往火力發(fā)電企業(yè)在燃煤的采購環(huán)節(jié)為了降低采購成本往往采購價格相對較低的煤種，但是鍋爐機組偏離設(shè)計煤種后供電煤耗會大幅上升，燃煤的采購和摻燒環(huán)煤種，但是鍋爐機組偏離設(shè)計煤種后供電煤耗會大幅上升，燃煤的采購

9、和摻燒環(huán)節(jié)存在一定的矛盾，采購環(huán)節(jié)與摻燒環(huán)節(jié)脫節(jié)必然產(chǎn)生不必要的減值。節(jié)存在一定的矛盾，采購環(huán)節(jié)與摻燒環(huán)節(jié)脫節(jié)必然產(chǎn)生不必要的減值。 自自2012年以來電廠燃料成本基本成直線下降，以年以來電廠燃料成本基本成直線下降，以5000大卡的印尼煤為例，降負大卡的印尼煤為例，降負荷達荷達25%，電廠燃料采購也逐漸趨于高品質(zhì)煤種，然而，電廠燃料對于如何平衡，電廠燃料采購也逐漸趨于高品質(zhì)煤種，然而，電廠燃料對于如何平衡采購和摻燒的矛盾，是一個較復(fù)雜的問題，目前未見到解決的先例。如何平衡燃采購和摻燒的矛盾，是一個較復(fù)雜的問題，目前未見到解決的先例。如何平衡燃煤采購和機組燃煤需求是我們生產(chǎn)主線上價值研究的方向。

10、煤采購和機組燃煤需求是我們生產(chǎn)主線上價值研究的方向。做好存量資產(chǎn)的管理減少減值因素控制燃料成本已建成發(fā)電企業(yè)亟需解決的課題2 價值工程定義2.1 價值管理在電廠的應(yīng)用與主要做法在功能已確定的前提下降低發(fā)電成本具有改進潛力大的項目10 價值工程是一門有效的科學(xué)管理技術(shù)，它從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面相結(jié)合的角價值工程是一門有效的科學(xué)管理技術(shù)，它從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面相結(jié)合的角度，研究如何提高產(chǎn)品、系統(tǒng)或服務(wù)的價值，降低其成本以取得良好的技術(shù)經(jīng)度，研究如何提高產(chǎn)品、系統(tǒng)或服務(wù)的價值，降低其成本以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，是一種符合客觀實際的謀求最佳技術(shù)經(jīng)濟效益的有效方法。濟效果，是一種符合客觀實際的謀求最佳技術(shù)經(jīng)

11、濟效益的有效方法。 生產(chǎn)運行主線價值工程應(yīng)用研究通過使用價值工程技術(shù)對生產(chǎn)運行主線進行詳細分析，得出燃煤電廠的生產(chǎn)運行操作價值主鏈,并以此作為為價值工程技術(shù)應(yīng)用的首要優(yōu)化方向。112.2 生產(chǎn)運行主線價值工程應(yīng)用研究最右邊是客戶價值（安全、可靠、運行穩(wěn)定能滿足電網(wǎng)要求）；機組性能指標（M、m、R、A）達到標準要求，即高峰能帶上負荷，低谷能壓得下負荷，升、降負荷速率（AGC）、AVC、一次調(diào)頻等考核指標的投入率、調(diào)整合格率達到考核標準值。繼電保護、涉網(wǎng)設(shè)備等可靠。價值主鏈核心的部分是鍋爐效率和煤場。關(guān)鍵點是燃料采購、入廠驗收、摻配、鍋爐燃燒和機組熱效率。Q2是入爐煤熱值。通過計算，尋找最優(yōu)熱值，

12、使單位燃料成本達到最低。Q1是摻配目標或入廠煤熱值。燃料采購的煤質(zhì)要根據(jù)機組的實際特性、電廠的燃煤實際采購情況并控制S份，達到使單位燃料成本最低的最優(yōu)采購方案。返回上頁122.3 生產(chǎn)運行主線價值工程應(yīng)用研究供電煤耗標煤單價單位燃料成本供電煤耗與入爐煤熱值、機組負荷等因素有關(guān)。標煤單價與入廠煤熱值有關(guān)。單位燃料成本與標煤單價、供電煤耗直接相關(guān)。供電煤耗單位燃料成本標煤單價以往火力發(fā)電企業(yè)在燃煤的采購環(huán)節(jié)為了降低采購成本往往采購價格相對較低的煤種，但是鍋爐機組偏離設(shè)計煤種后供電煤耗會大幅上升，燃煤的采購和摻燒環(huán)節(jié)存在一定的矛盾，采購環(huán)節(jié)與摻燒環(huán)節(jié)脫節(jié)必然產(chǎn)生不必要的減值。對于如何平衡采購和摻燒的

13、矛盾，是一個較復(fù)雜的問題，目前未見到解決的先例。如何平衡燃煤采購和機組燃煤需求是我們生產(chǎn)主線上價值研究的方向！單位燃料成本的影響因素13尋找入爐煤熱值同供電煤耗之間的關(guān)系，再尋找入廠煤熱值同煤價之間的關(guān)系，得出單位燃料成本與入廠煤熱值的關(guān)系。標煤單價入廠煤熱值入爐煤熱值平 衡142 價值工程定義2.4 生產(chǎn)運行主線價值工程應(yīng)用研究從入爐煤熱值與單位燃料成本的關(guān)系圖3可以看出：總存在一個最佳入爐煤熱值，使單位燃料成本最低。入爐煤熱值偏離最佳熱值，都會使單位燃料成本上升。（1）入爐煤熱值低于最佳熱值: 由于熱值增加減少的損失彌補不了煤價升高在采購成本上的支出，造成單位燃料成本上升。（2）入爐煤熱值

14、高于最佳熱值: 由于熱值增加減少的損失彌補不了煤價升高在采購成本上的支出，造成單位燃料成本上升。 單位燃料成本單位燃料成本標煤單價煤耗曲線Q元/kwh入爐煤熱值2 價值工程定義2.5 單位燃料成本最優(yōu)成本與熱值的關(guān)系單位燃料成本單位燃單位燃料成本料成本目的目的手段手段供電煤耗供電煤耗標煤單價標煤單價手段手段目的目的入廠煤熱值入廠煤熱值入爐煤熱值入爐煤熱值入爐煤揮發(fā)份入爐煤揮發(fā)份手段手段目的目的采購方案采購方案燃料比燃料比汽機熱耗汽機熱耗廠用電率廠用電率管道效率管道效率電量權(quán)重電量權(quán)重鍋爐效率鍋爐效率（反平衡）2 價值工程定義2.5 單位燃料成本框架關(guān)系 三 試驗建模、計算方法 式中 分別電廠的

15、單位輸出價值、單位輸出電能、單位輸入燃料、機組供電煤耗、單位燃料成本。 對于大型火力發(fā)電機組來說，圍繞發(fā)電企業(yè)的價值主線，進行深入分析，必須找到切入點：煤炭采購；煤炭入廠檢驗、儲存、摻配、輸送；發(fā)電運行；上網(wǎng)售電是火力發(fā)電企業(yè)的價值主線，價值工程管理的核心就是以最低的發(fā)電成本獲取最佳的功能為目標。對于一般的火力發(fā)電來說，綜合供電成本的降低能有效提高企業(yè)價值創(chuàng)造能力。333222111模型后續(xù)完善工作模型完善模型完善進行中進行中.管道效率的反平衡計算管道效率的反平衡計算細化至機組細化至機組硫份變化對成本影響硫份變化對成本影響混煤設(shè)備適應(yīng)分析混煤設(shè)備適應(yīng)分析采購中增加硫份約束采購中增加硫份約束摻配

16、中增加硫份約束摻配中增加硫份約束摻配中增加灰熔點約束摻配中增加灰熔點約束入爐煤標煤單價的確定入爐煤標煤單價的確定29.270 * (1)cpncpapbpqb三 試驗建模、計算方法*()*()*()msmsfwcrhhrhcrhrhsphrhrhsptFHHFHHFHHHRP29.270 * (1)cpncpapbpqb2121()( )( )m MMt dteempjMt dte 四 數(shù)據(jù)分析計算確定入爐煤熱值與鍋爐效率的關(guān)系確定入爐煤熱值與供電煤耗的關(guān)系入爐煤熱值與標煤單價的關(guān)系確定 通過熱力試驗重新摸索各機組的特性，應(yīng)用反平衡的計算方法，找到機組不同負荷條件下，燃用不同熱值的燃料與機組供

17、電煤耗之間的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)用Origin專業(yè)制圖和數(shù)據(jù)分析軟件，擬合出入對應(yīng)關(guān)系曲線。生產(chǎn)運行主線價值工程應(yīng)用研究 通過熱力試驗重新摸索各機組的特性，應(yīng)用反平衡的計算方法，找到機組不同負荷條件下，燃用不同熱值的燃料與機組供電煤耗之間的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)用Origin專業(yè)制圖和數(shù)據(jù)分析軟件，擬合出入爐煤熱值與供電煤耗的關(guān)系曲線。確定入爐煤熱值與鍋爐效率的關(guān)系確定入爐煤熱值與供電煤耗的關(guān)系21222324 四 數(shù)據(jù)分析計算 表1 典型負荷下入爐煤熱值與供電煤耗數(shù)學(xué)關(guān)系式負荷回歸方程式500MWy = 2E-07x2 - 0.0078x + 376.13750MWy = 3E-07x2 - 0.0129x

18、+ 434.93900MWy = 3E-07x2 - 0.0144x + 452.811036MWy = 5E-07x2 - 0.0205x + 524.11加權(quán)均值y = 1E-07x2 - 0.0067x + 359.77負荷1036MW900MW750MW500MW加權(quán)均值最優(yōu)輸入燃料熱值（KJ/kg）2185021550213502085021000最低單位輸出價值（元/Kw.h）0.16321210.16306950.16497590.16854980.1661077 表2 典型負荷下最優(yōu)單位輸出價值入爐煤熱值低于最佳熱值由于熱值降低造成的損失大于采購成本降低帶來的收益，造成單位燃料

19、成本上升入爐煤熱值高于最佳熱值由于熱值增加減少的損失彌補不了煤價升高在采購成本上的支出，造成單位燃料成本上升1、從入爐煤熱值與單位燃料成本的趨勢圖可以看出： 總存在一個最佳入爐煤熱值，使單位燃料成本最低。入爐煤熱值偏離最佳熱值，都會使單位燃料成本上升。數(shù)據(jù)分析結(jié)論26 四 數(shù)據(jù)分析結(jié)論 2 2、1036MW1036MW、900MW900MW、750MW750MW、500MW500MW、加權(quán)均值負荷分別對應(yīng)的最優(yōu)、加權(quán)均值負荷分別對應(yīng)的最優(yōu)輸入燃料熱值輸入燃料熱值21850 KJ/kg21850 KJ/kg、21550 KJ/kg21550 KJ/kg、21350 KJ/kg21350 KJ/k

20、g、20850 KJ/kg20850 KJ/kg、21000 KJ/kg21000 KJ/kg。隨著負荷的增大，最佳輸入燃料熱值同步小范圍增大，這。隨著負荷的增大，最佳輸入燃料熱值同步小范圍增大，這與鍋爐燃燒息息相關(guān)。與鍋爐燃燒息息相關(guān)。 3 3、煤價越高、高低熱值價格偏差越大，最小單位輸出價值偏差越大煤價越高、高低熱值價格偏差越大，最小單位輸出價值偏差越大，通過計算，通過計算1785025000 KJ/kg1785025000 KJ/kg區(qū)間：加權(quán)均值最低單位輸出價值偏差為區(qū)間：加權(quán)均值最低單位輸出價值偏差為0.0130.013元元/Kw.h/Kw.h，而，而20122012年標煤年標煤87

21、0870元元/ /噸時，同比單位輸出價值偏差為噸時，同比單位輸出價值偏差為0.0220.022元元/Kw.h/Kw.h，純?nèi)剂铣杀驹黾虞^大。，純?nèi)剂铣杀驹黾虞^大。 項目經(jīng)濟分析 以電廠7月份加權(quán)均值負荷分析（1036MW、900MW、750MW、500MW 負荷對應(yīng)比例分別為：4.67%、12.5%、50%、33.3%），即荷率為70%進行計算：通過實際的配煤折算，與6月份相比，單位輸出價值偏差為0.0032元/Kw.h，7月份電量19億度電計算，通過鍋爐熱值尋優(yōu)，四臺機可節(jié)約608萬元，以年累計計劃電量200億折算，可節(jié)約成本6400萬元。價值工程主線成果應(yīng)用過程按最佳熱值、燃料計劃、庫存、電量確定月度采購計劃確定月度來煤時序燃供部燃料部運行部做好來煤堆放、煤場摻配做好上煤 滿足機組環(huán)保指標參照入爐煤熱值與供電煤耗關(guān)系等推薦圖，控制入爐煤熱值接近最佳入爐煤熱值定期分析實際情況。后期工作：開發(fā)自動計算程序軟件，實時推進最優(yōu)熱值煤種，并進行耗差分析29生產(chǎn)主線實施價值工程的體會30找到了一個抓手 精細化管理、提高經(jīng)濟效益抓手強化了認同協(xié)同 觀念上的認同 工作上的協(xié)同實現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)