燃煤发电方式的能效指标分析

作者：赵家瑶

来源：《商情》2013年第38期

【摘要】介绍了燃煤电厂发电全过程，分析各个发电过程可能造成能源低效的原因。系统分析了出现能源量损耗的分布，以及其中影响煤炭能源利用率的主要影响因素。通过对损耗的分析，建立了一套能够评价每一阶段能源效率的效率指标体系，并以此来综合评价能源利用效率，对燃煤电厂的发电过程进行分析。

【关键词】燃煤发电 能源利用 效率损耗 热经济性

一、燃煤电厂的生产过程

能源，字面意义上理解是“能量的源头”，包括所有自然界中能为我们提供能量的物质和自然过程。从18世纪工业革命以来，煤炭的使用就进入了我们的视野，而后电能的发现与利用也使人类进入了新的一个能源时代。

燃煤火力发电厂的生产过程包括以下几部分：

（1）燃料系统。燃料系统是发电厂辅助生产系统，利用给煤机等煤场设备把煤送到传输煤皮带，经转运、碎煤到原煤斗。

（2）制粉系统。制粉系统的任务是将原煤经过磁性金属分离、初步破碎、筛分后进行干燥和磨细，磨成一定细度的煤粉，送入炉膛进行燃烧。

（3）燃烧系统。燃烧系统中惊醒锅炉燃料和空气在炉膛内的充分混合进行燃烧，同时将燃料燃烧放出的热量传递到锅炉各个受热面，对其内部的水进行加热。

（4）汽水系统。汽水系统为整个热力发电厂的核心部分。包括主蒸汽管道系统、主给水管道系统、回热抽汽管道系统、主凝结水管道系统、疏放水系统和补水系统等。

（5）电气系统。包括发电机、主变压器、高压配电装置和输电线路等。电气系统中，一路将发电机产生的电能升高，经高压线路输出电能；另一路用作厂内用电，通过厂用配电装置输送到电厂的各个用电设备。

二、发电厂存在的能量损失和能量转换效率

从以上过程中可以得到，燃煤的能量在整个转换过程中并不可能全不转变为输出电能，有相当大的一部分能量会损失掉。因此，对于燃煤发电能源的损失可以从以下几个方面看出：

（1）锅炉设备中的能量损失。此部分损失主要发生在锅炉设备中，通常用锅炉效率来表征设备运行的热经济性。

（2）管道的散热损失。指流经管道时不可避免的温度的流失和对周围环境的散热，用管道效率予以表示。

（3）汽轮机中的能量损失。指发生在汽轮机内部和外部能量损失的综合，常用汽轮机的相对有效效率来表示汽轮机能量损失的大小。

（4）冷源损失。做功后乏汽在凝汽器中向冷却水放出汽化潜热，散失在大气中。

（5）发电机中的能量损失。一为机械方面的轴承摩擦损失、转子鼓风损失；二为电气方面的励磁损失、励磁铁芯及绕组发热损失。

三、能源利用效率指标及体系构建

通过以上对于燃煤发电过程的分析，可以确定，热力发电既是一个能量消耗的过程，又是一个能源的利用转换过程，煤炭燃料作为其中基本能源，经过一系列的热功转换，到最终成为电能，之后的每一部分的驱动力在根本上都是来源于煤炭的能量。

（1）锅炉效率。锅炉有效利用热量包括过热蒸汽的吸热、再热蒸汽的吸热、饱和蒸汽的吸热和排污水的吸热，用Q1表示锅炉的有效利用热，Qr表示lkg燃料的输入热量，（2）汽轮机效率。蒸汽在动叶通道内膨胀做功，级的相对内效率与有效比熔降有关，而减少叶轮摩擦损失，漏气和进气损失也是提升汽机效率的关键。把汽轮机的初始温度提高，温度会使蒸汽的烙值发生较大变化，其影响程度远远大于压力对蒸汽熔值的影响。

（3）热电联产效率。现代凝汽式汽轮机发电厂虽然都采用了高参数的抽汽回热循环和再热循环等项措施，这就意味着仍然有一半多的热能没有发挥任何作用，也就意味着这部分煤炭产生的热能并没有参与到最终的发电过程。

（4）标准煤耗。在本体系中，用标准煤耗率来最终评价燃煤能源的利用率。煤耗率可分为发电煤耗率和供电煤耗率，这里主要考虑发电煤耗率，即发电厂每发出1KW.h所需要的煤耗量。

（5）厂用电率。这一部分特指为了实现能量的转化，所消耗的部分产生的电能，供给发电辅助设备的使用。由于这部分是在发电过程中必须扣除的一部分电能，所以，间接上也对能源的利用效率造成了影响。

四、能效利用现状及改善建议

21世纪，人类将注重实现经济和社会可持续发展的双重性。在资源的有限性和环境保护的严格条件下，从宏观上讲，我们可以从以下几个方面来综合考虑：

（1）对产成品电能的充分利用。

（2）鼓励科技创新，从根本上提高能源效率。

（3）对燃料（电煤）的管理与优化利用。

（4）解决发电能源本身存在的问题。

五、结论

通过对燃煤电厂发电过程及技术经济指标的分析，我们可以构建出一个从微观生产过程，到宏观影响的一个能效利用评价体系。在电能产生方面，主要包括锅炉效率，汽轮机效率，其中包括对锅炉汽轮机的设备改造；在电能消耗率的衡量方面，主要包括热电联产效率和发电煤耗率；在供电和电能使用方面，包括厂用电率和供电煤耗率。这些指标共同构成了燃煤发电的能效利用指标，通过这些概念对发电能效进行细致的分析，从而进一步改善。

从我国目前的政策也可以看出，国家正在逐步减小对燃煤火电的依赖程度，近些年来，清洁能源发电也开始蓬勃发展，例如水电、风电、太阳能发电、潮汐发电等，这类清洁能源一方面对环境保护大有裨益，另一方面又是可再生能源，能够有效的缓解煤炭石油等的稀缺问题。

参考文献：

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[2]《中国电力年鉴》编辑委员会.2008中国电力年鉴[M].中国电力出版社，2008.

[3]杨博.我国火电企业发电能源低效原因及节能建议[J].第7期改革与战略.2011.