彭传圣：燃煤电厂燃料码头的节能评估.doc

燃煤电厂燃料码头的节能评估 彭传圣 （交通运输部水运科学研究院，北京 100088） 摘 要燃煤电厂燃料码头与通常的专业化公用煤炭卸船码头相比较，码头工艺及操作、用能来源有所不同，节能评估需要充分考虑其特点，在工程可行性研究阶段需要针对节能评估关注的方面进行有针对性的研究。本文分析介绍节能评估的关注重点。 关键词节能评估 燃煤电厂 煤炭码头工艺 作业设备 电力计量 Energy-Saving uation of Fuel Terminal of Coal-Fired Power Plant Peng Chuansheng （Waterborne Transportation Institute，The Ministry of Transport，Beijing 100088） Abstract Compared with ordinary coal terminal, fuel terminal of coal-fired power plant has its characteristics such as terminal techniques and energy source, these characteristics should be considered in energy-saving uation, and should be studied during coal terminal engineering feasibility study. The main aspects that will be paid more attention in energy-saving uation are presented in this paper. Key Words energy-saving uation; coal-fired power plant；coal terminal technique; handling equipment；power measurement 现行节约能源法规定，我国实行固定资产投资项目节能评估和审查制度。固定资产投资项目节能评估的目的在判断项目建设方案是否满足节能的要求（包括相关法律、法规、规章和规范性文件；发展规划及技术规范与标准），并有针对性地提出技术上可行、经济上合理且环境和社会可以接受的节能对策和措施，使得项目建设方案在设计阶段充分贯彻节能要求，减少能源浪费、提高能源利用效率。交通部以交体法发[2004]316号文发布的关于贯彻落实国办通知认真做好交通行业能源节约工作的通知要求，年能耗超过2000tce（吨标准煤）的水运工程建设项目的工程可行性研究报告必须编制“节能篇（章）”并进行节能评估。 燃煤电厂新建或者改扩建的大型燃料码头工程，通常需要进行节能评估。燃煤电厂燃料码头与通常的专业化公用煤炭卸船码头相比较，码头工艺及管理操作、用能来源有所不同，节能评估需要充分考虑其特点，在工程可行性研究阶段需要针对节能评估关注的方面进行有针对性的研究。本文分析介绍节能评估的关注重点。 1 工程立项 我国一次能源构成以煤炭为主，用于发电的煤炭量超过煤炭消费量的1/3，燃煤电厂消耗大量煤炭的同时还排放大量的二氧化碳，燃烧1吨煤炭要排放1.98吨的二氧化碳，目前在我国二氧化碳排放总量中，电力行业排放量约占50，基本上来自火力发电（根据2009年全国电力工业统计年报，2009年全国6000kW 及以上火力发电厂的发电量中，燃煤发电量为28665.47亿kWh，占发电总量的95.39）的排放。 鉴于我国一次能源构成以煤炭为主的状况将长期存在，燃煤发电通过将低品位的热能转换为高品位的电能，有利于实现清洁利用并提高整体能源利用效率，未来相当长时期内，仍然需要通过增加燃煤发电规模以适应国家经济社会发展对电力的需求，关键是要降低燃煤电厂的供电煤耗，节约能源，减少排放。根据全国电力工业统计年报，2009年我国6000kW 及以上电厂供电煤耗为340gce（克 标准煤）/kWh，2007年国际先进 水平为312 gce/kWh，我国进一步 降低供电煤耗的潜力巨大。 “以大代小”是降低火力发 电厂供电煤耗的主要方法之一，即 以单机装机容量大的机组替代单 机装机容量小的机组，从而有效降 低发电能耗，进而降低供电能耗。图1所示为发电机组单机装机容量与发电煤耗的关系，发电机组单机装机容量越大，发电煤耗越低，目前我国最大发电机组单机装机容量已经达到1000MW。2009年我国火力发电机组平均单机装机容量103.1MW，单机装机容量100MW 的发电机组发1kWh 电力消耗的煤炭，作为单机装机容量1000MW 的发电机组的燃料可发出1.34kWh 的电力。 燃煤电厂新建或者改扩建的大型煤炭码头工程通常是发电厂新建或者改扩建发电工程的附属工程。如果发电厂新建发电工程采用单机装机容量大的发电机组或者改扩建工程采用单机装机容量大的发电机组取代单机装机容量小的发电机组，则属于有利于节能减排的工程，配套的新建或者改扩建煤炭码头工程立项就具有节能减排的意义，符合建设资源节约、环境友好型社会的要求。 2 装卸工艺与设备 2.1 卸船作业 图1 发电机组装机容量与发电煤耗 280320360400440501003006001000发电煤耗/g k W h ‐1发电机组单机装机容量/MW发电煤耗下限发电煤耗上限 燃煤电厂燃料码头卸船作业设备与专业化的公用煤炭卸船码头一样，可以在桥式抓斗卸船机和连续卸船机之间做出选择。将桥式抓斗卸船机与连续卸船机进行比较，结果如表1所示，各自的优势和劣势都很显著。表中没有比较2种设备的购置成本，主要是由于影响购置成本的因素复杂，特别是实际使用中连续卸船机和桥式抓斗卸船机大的效率系数相差较大，粗略比较，目前国内厂家生产的连续卸船机购置费用比同样实际作业效率的桥式抓斗卸船机稍大。 国内燃煤电厂燃料码头 大多选用桥式抓斗卸船机， 主要在桥式抓斗卸船机具有 适应船舶和货种能力强的显 著优势。煤炭市场价格的不 稳定，使得燃煤电厂煤炭来 源可能发生变化，沿海地区 电厂煤炭既可能来自国内也 可能来自国外，地处河口地 区的电厂，煤炭既可能通过 内河运输进厂也可能通过海 运进厂，船舶尺度变化大， 煤炭货种多、粒度和湿度等物理特性变化范围广，需要强调卸船作业设备的灵活性。国内燃煤电厂燃料码头不选用连续卸船机，主要原因在连续卸船机关键部件获得方便性方面的劣势。适应进行煤炭卸船作业的连续卸船机主要包括链斗和斗轮卸船机，国内企业在设计制造这类连续卸船机方面的经验较少，这类卸船机上的一些关键电控和液压部件通常选用进口产品，一旦损坏，供货渠道受限且周期长，可能导致卸船机长时间不能恢复正常工作，由于燃煤电厂通常存煤有限，有可能会影响电厂的正常生产。据介绍曾经出现过因为连续卸船机关键部件损坏，连续卸船机机头长时间不能从船舱中取出的事故，既影响了船期，又影响了码头运作。 随着我国资源节约、环境友好型社会建设进程的加快，将不断强化应对温室气体减排国际压力、能源供需矛盾和生态日益恶化问题的政策要求，燃煤电厂燃料码头卸船作业设备选型将需要更加强调节能减排要求，连续卸船机与桥式抓斗卸船机比较，具有的节能和环保优势将得到重视。当前，对于沿海地区大型燃煤电厂，由于煤炭来源和运输船型相对稳定，电表1 桥式抓斗卸船机和连续卸船机优劣势比较 比较内容 桥式抓斗卸船机 连续卸船机适应船舶灵活性 优势 劣势 适应货种灵活性 优势 劣势 实现自动化操作方便性劣势 优势 关键部件获得方便性 优势 劣势 维护方便性和维护成本优势 劣势 国内制造和使用 优势 劣势 司机操作难易程度 劣势 优势 能耗 劣势 优势 环保 劣势 优势 厂燃料码头设备管理规范，经济实力相对较强，节能评估鼓励燃煤电厂燃料码头采用连续卸船机，但是提出加强卸船机预防性维护、关键配件要有备件的要求；对于其它燃煤电厂，认可选用桥式抓斗卸船机的选择。 鉴于连续卸船机在节能和环保方面的优势适应当前节能减排的需要，我国连续卸船机设计、制造和配套技术进步会加强，未来，节能评估会要求有条件的燃煤电厂燃料码头采用连续卸船机。 2.2 煤炭存储 专业化煤炭码头通常可采用露天和圆形筒仓方式存储煤炭。长期以来煤炭码头一直面临粉尘污染治理的压力，现有的防风网、喷雾抑尘等措施难以取得令人满意的效果，采用圆形筒仓存储方式将堆放的煤炭完全封闭在筒仓之中，能够有效解决堆场的粉尘污染问题。 对于公用专业化煤炭码头而言，采用圆形筒仓存储方式的主要问题在建设投资大以及如果煤炭在筒仓中存放时间较长容易发生自燃的安全隐患难以消除。燃煤电厂情况有所不同，采用圆形筒仓存储方式存储煤炭除了可以有效缓解电厂面临的环保压力外，一方面，目前我国大部分燃煤电厂因为煤炭堆存场地小、库存低，存在煤炭“一堆就满、一烧就没”的现象，发电用煤供应一旦不及时，就会出现电厂用煤告急的现象，电厂需要扩大堆场堆存能力；此外，电厂通常需要扩大发电能力提高生产效率，但是由于周边临港工业的发展，扩大地盘困难且地价高昂，需要在现有厂区范围，提高土地利用率，采用圆形筒仓存储方式存储煤炭能够有效提高单位面积堆场堆存煤炭量，投资大不是主要矛盾；另一方面，电厂正常生产过场中，需要连续不断地消耗煤炭，煤炭在筒仓中的存储时间可控而且通常不会太长，大大降低了筒仓内煤炭发生自燃的可能性。 尽管由于利用筒仓存储煤炭，煤炭在从船舶卸载到供应发电机组使用的过程中，发生了额外的提升过程，导致运输和存储能耗增加，但是考虑到环保和土地资源利用的需求，节能评估不认为因此额外增加的能耗是 浪费，认可燃煤电厂利用筒仓存储 煤炭的方式，但是要求电厂遵循“先 进先出”的原则使用筒仓中的煤炭， 加快筒仓存储煤炭的周转，减少自 燃情况的发生，此外，要求圆形筒 仓设地下煤斗，保证在筒仓取料机故障时仍可以进行取煤操作；要求配置推耙机、装载机等辅助作业机械。 表1 堆取合一和堆取分开方式优劣势比较 比较内容 堆取合一 堆取分开 流程调用灵活性 劣势 优势 堆场土地面积利用率 优势 劣势 购置和轨道梁建设成本优势 劣势 能耗 劣势 优势 2.3 堆场作业 专业化煤炭码头露天堆场通常采用堆取料机的堆取合一工艺方式或者堆料机、取料机配合的堆取分开工艺方式。将堆取合一和堆取分开方式进行比较，结果如表2所示。堆场设备套数（能同时工作的堆场作业设备台数）与卸船及电厂上料设备套数的比值，反映堆场卸船堆料和取料上料流程调用的灵活性，如果不同工装卸艺方案仅仅是堆场作业工艺不同，同样的堆场条件下，堆取合一方式堆场设备套数远少于堆取分开方式，而卸船和上料设备套数一样，堆取合一方式流程调用灵活性低于堆取分开方式；堆取合一方式配置堆场作业设备数量少，需要设置的轨道梁数量少，使得堆场土地面积利用率高，同样堆场面积形状和面积条件下，堆场建设成本低，容量大；堆取料机通常堆料生产率高于取料生产率，机上和轨道梁上带式输送机能力按照堆料生产率的要求配置，在取料作业时出现“大马拉小车”的情况，这使得堆取合一方式单位堆存量堆场作业能耗高于堆取分开方式。 此外，由于燃煤电厂锅炉选型有相对应的设计煤种，当煤质超出设定适应范围，将会给锅炉的安全、经济性带来很大的影响，为了保障机组安全经济运行，配煤掺烧是当前燃煤电厂稳定煤质的最安全和最经济的方法。如果电厂煤炭堆场小，配煤作业通常可在煤矿或者煤炭装船港完成，有些电厂煤炭来源复杂，配煤操作难易在装船码头进行，需要在电厂完成。电厂通常需要采用多台设备同时受控取不同质量的煤炭，供应同一个上料流程的方法完成配煤，保证进入锅炉的煤炭质量满足要求。如果电厂需要配煤，采用堆取分开方式与堆取合一方式相比较，更能保证流程调用的灵活性。 因此，尽管堆取分开较堆取合一方式节能，但是考虑到电厂常常为煤炭堆场容量有限所困扰，在电厂堆场拓展空间受限的情况下，节能评估常常不强调一定采用堆取分开方式；如果需要在电厂配煤，节能评估会综合考虑节能、布置与工艺的需要，决定是否建议采用堆取分开方式。 3 能源计量 燃煤电厂煤炭码头的生产综合能源消耗量中，除了辅助船舶靠离码头的拖轮和辅助清舱和堆场作业清舱机和装载机消耗少量柴油外，卸船作业、水平运输和堆场作业均消耗电力，电力在生产综合能源消耗量中占绝大部分，这些电力通常来自本厂发电，自产自用，传统上计量难以较真，也不较真。 燃煤电厂既是生产供应电能的重要企业，也是电能消耗较大的企业。根据2009年全国电力工业统计年报，2009年全国6000kW 及以上火力发电厂的供电煤耗和发电煤耗分别为340g/kWh和320g/kWh，据此推算电厂消耗的电量约占电厂发电量的6，相对于燃煤电厂消 耗的电量而言，燃料码头生产消耗的电量是在微乎其微，通常不足电厂消耗电量的 1，因 此， 燃煤电厂通常对燃料码头消耗的电能计量比较粗略， 只在变电站计量总的码头生产消耗 电量，不分别计量各船舶装卸设备、带式输送机、堆场作业设备的电力消耗，也不区分生产 与生产辅助消耗的电量。 实际上，电能计量是做到节约用电的基础，做好企业电能计量管理有利于掌握电能消 耗的实际数量与消耗过程， 便于对电热设备和耗电大户进行监督， 有利于合理制定各生产环 节的耗电定额，控制不合理的能源消耗。燃煤电厂燃料码头节能评估通常特别强调要求，应 按照用能单位能源计量器具配备和管理通则GB17167-2006 的要求配备各级电力计量器 具。 4 能效评估 常规的码头工程建设项目节能评估，需要按照现行港口基本建设（技术改造）工程项 目设计能源综合单耗评价JT/T491-2003 的规定，计算出码头装卸生产设计可比能源综合 单耗，与标准给定的标准值进行比较，确定工程建设方案是否满足节能要求。 燃煤电厂燃料码头工程通常是电厂建设工程或电厂改扩建工程的附属工程， 电厂建设工 程或电厂改扩建工程与燃料码头工程统称分别由电力系统专业设计单位和港口工程设计单 位完成，为减少工程设计内容相互交叉，设计交接点通常会割裂码头系统完整的生产过程， 这样由港口工程设计单位完成的所谓码头工程通常也只是包括了部分的码头生产过程， 如堆 场取料上料系统通常不包括在港口工程设计单位设计的码头工程中， 甚至整个陆域堆场作业 系统均不包括到港口工程设计单位设计的码头工程中。 如果码头作业过程不完整， 只用港口 工程设计单位设计的码头工程来计算码头装卸生产设计可比能源综合单耗，结果显然偏小， 与标准给定的标准值进行比较，结果没有意义。在这样的情况下，目前可以计算各生产环节 的单耗， 如利用桥式抓斗卸船机卸船的单位操作量能耗、 利用带式输送机完成水平运输的单 位煤炭运输周转量能耗等，与水运工程节能设计规范JTS 150-2007 附录 A“沿海港口典 型装卸机械及用能设备单位能耗指标” 中的单位能耗指标值进行比较， 确定工程建设方案中 各作业环节是否满足节能要求， 如果各作业环节均满足节能要求， 则可确认整个工程满足节 能要求。 燃煤电厂燃料码头工程可行性研究通常不进行经济评价，不提供达产后的营业收入数 据，而“建设工程节能篇（章）审核表”要求填写“消耗每吨标准煤净产值”，工程可行性 研究应根据有关收费规则或者工程所在地附近专业化公用煤炭码头的装卸费和堆存费收费 6 标准，估算并提供燃煤电厂燃料码头的“达产后的营业收入”数据，以便计算“消耗每吨标 准煤净产值”。 为进一步强化节能评估工作， 即将公布实施的 固定资产投资建设项目节能评估条例 ， 将进一步扩大需要进行节能评估的包括港口工程在内固定资产投资建设项目范围， 包括燃煤 电厂燃料码头工程在内的港口工程的评估要求将进一步增强。 彭传圣 100088 北京西土城路 8 号 交通运输部水运科学研究院 电话010-62079825 手机13681524188 E 7