煤炭与天然气共燃技术在火力发电厂中的应用及经济性评价

煤炭与天然气共燃技术在火力发电厂中的应用及经济性评价

何宇峰

国家能源集团永州发电有限公司，湖南省永州市，425900

摘要：火力发电是目前世界上最主要的电力生产方式之一，然而燃烧大量煤炭会产生大量的二氧化碳和其他污染物，对环境造成严重影响。为了减少煤炭的使用和环境污染，煤炭与天然气共燃技术成为了一种可行的选择。本文旨在研究煤炭与天然气共燃技术的原理、系统设计和经济性评价，为火力发电厂选择合适的燃料提供参考。

关键词：火力发电厂；煤炭与天然气共燃技术；经济性评价

一、相关概述

1.1 火力发电厂概述

火力发电厂是利用燃料燃烧产生高温高压蒸汽，通过汽轮机驱动发电机发电的设施。火力发电厂通常使用煤炭、天然气、石油等化石燃料作为主要燃料，通过燃烧产生的热能转化为机械能，再转化为电能。火力发电厂具有建设周期短、发电效率高、适应性强等优点，是目前世界上主要的电力生产方式之一。然而，煤炭的使用会产生大量的二氧化碳和其他污染物，对环境造成严重影响，因此寻找替代燃料和改善燃烧方式成为了火力发电厂发展的方向之一。

1.2 煤炭与天然气共燃技术背景

煤炭与天然气共燃技术是一种将煤炭和天然气同时燃烧的技术，旨在减少煤炭的使用量和环境污染。煤炭与天然气共燃技术的背景是由于煤炭作为主要燃料的火力发电厂排放大量的二氧化碳和其他污染物，对全球变暖和大气污染产生重要影响。而天然气作为一种清洁燃料，燃烧产生的二氧化碳和其他污染物要远低于煤炭。因此，将煤炭与天然气共燃可以减少煤炭的使用量，降低环境污染，同时保持火力发电厂的稳定运行和电力供应。煤炭与天然气共燃技术在近年来得到了广泛关注和研究，被认为是一种可行的替代方案。

二、共燃技术研究

2.1 煤炭与天然气共燃原理

煤炭与天然气共燃是指在火力发电过程中同时使用煤炭和天然气作为燃料。共燃原理是通过调节煤炭和天然气的比例，使两种燃料在锅炉中同时燃烧，从而充分利用两种燃料的优势。煤炭可以提供较高的热值和稳定的燃烧，而天然气具有低污染、高效率的特点。共燃技术可以提高燃烧效率、减少污染物排放，并且可以适应不同的燃料供应情况。

2.2 共燃系统设计与优化

共燃系统的设计与优化是实现煤炭与天然气共燃的关键。系统设计需要考虑燃料供应、燃烧控制、废气处理等方面。优化共燃系统可以通过调整燃料比例、优化燃烧设备和控制系统等方式来提高系统的效率和稳定性。共燃系统的优化可以减少燃料消耗、降低污染物排放，并且提高发电效率。

2.3 共燃技术对锅炉和汽轮机影响

共燃技术对锅炉和汽轮机有一定的影响。在锅炉方面，共燃技术需要对燃烧设备进行一定的改造，以适应煤炭和天然气的共燃。共燃技术可以提高锅炉的燃烧效率和稳定性，减少燃料消耗和污染物排放。对于汽轮机来说，共燃技术可以提高汽轮机的发电效率，减少燃料消耗，同时也可以降低对环境的影响。

2.4 共燃技术的环境影响

共燃技术相比于单一燃料燃烧技术具有较低的污染物排放。通过合理调节煤炭和天然气的比例，共燃技术可以降低二氧化碳、氮氧化物和颗粒物等污染物的排放。同时，共燃技术还可以减少燃料的消耗，从而减少对自然资源的需求。因此，共燃技术在减少环境污染和资源消耗方面具有重要的意义。

三、经济性评价

3.1 成本分析

3.1.1 建设成本

火力发电厂的建设成本包括设备购置费用、土地购置费用、工程建设费用等。设备购置费用是其中的主要部分，包括锅炉、汽轮机、发电机等设备的购置费用。土地购置费用则是指为建设火力发电厂而购买的土地费用。工程建设费用包括工程设计、施工、安装等方面的费用。建设成本是火力发电厂投资的重要组成部分。

3.1.2 运营成本

火力发电厂的运营成本包括燃料费用、人工费用、维护费用等。燃料费用是火力发电厂的主要运营成本，煤炭和天然气的价格波动会直接影响到运营成本。人工费用包括工作人员的工资、福利等费用。维护费用包括设备维护、修理等方面的费用。运营成本是火力发电厂日常运营所需的经济支出。

3.1.3 维护成本

维护成本是火力发电厂为保持设备正常运行所需的费用。维护成本包括定期检修、设备更换、备件购置等费用。定期检修是为了保持设备的稳定性和可靠性，设备更换是为了更新老化的设备，备件购置是为了保证设备维修的及时性。维护成本是确保火力发电厂正常运行的必要费用。

3.2 收益分析

3.2.1 节能效益

共燃技术可以提高燃烧效率，充分利用煤炭和天然气的能量，从而实现节能的效果。通过合理调节煤炭和天然气的比例，最大限度地提高能源利用效率，减少能源的浪费。这不仅可以降低燃料成本，还可以减少对能源资源的需求，对于能源紧缺的地区尤为重要。

3.2.2 环保效益

共燃技术对环境的影响较小。天然气燃烧产生的污染物排放量较低，相比于纯煤炭燃烧，共燃技术可以显著减少大气污染物的排放，如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等。同时，共燃技术还可以减少温室气体的排放，对于应对气候变化具有积极意义。

3.2.3 社会效益

共燃技术的应用可以提高发电厂的运行效率和稳定性，增加电力供应的可靠性。这对于保障电力供应的稳定性、满足社会对电力需求的增长具有重要意义。同时，共燃技术的应用还可以创造就业机会，促进经济发展和社会进步。因此，共燃技术具有较高的社会效益。

3.3 经济性评价方法

3.3.1 内部收益率（IRR）

内部收益率是指项目的净现金流量与投资成本相等时的折现率。它是衡量项目盈利能力的指标，越高表示投资回报越好。IRR的计算需要将项目的现金流量按时间点折现，然后求解使得净现金流量为零的折现率。如果IRR高于预期的资本成本，说明项目具有吸引力。

3.3.2 净现值（NPV）

净现值（NPV）是一种经济性评价方法，用于衡量项目的盈利能力。它通过计算项目的现金流量与投资成本之间的差额来评估项目的经济效益。具体计算方法是将项目的现金流量按时间点进行折现，然后减去投资成本。如果净现值为正，表示项目的回报超过了预期的资本成本，说明项目具有盈利能力。净现值越大，表示项目的经济效益越好。NPV的计算考虑了时间价值的因素，能够更准确地评估项目的盈利能力，对于投资决策具有重要意义。

3.3.3 投资回收期

投资回收期是一种经济性评价方法，用于衡量项目的回收能力。它指的是项目投资成本回收所需的时间。投资回收期越短，表示项目回收速度越快，投资回报也更快地实现。投资回收期的计算是通过累加项目的现金流量，直到达到投资成本。投资回收期的评价通常需要与行业平均回收期进行比较，如果投资回收期小于行业平均回收期，说明项目具有较好的回收能力。投资回收期是一个重要的指标，可以帮助投资者评估项目的回收速度和风险，从而做出更明智的投资决策。

结束语

煤炭与天然气共燃技术在减少煤炭使用和环境污染方面具有重要意义。通过对共燃技术的研究，可以优化系统设计，提高发电效率，并减少污染物排放。经济性评价结果显示，共燃技术具有较高的投资回报率和内部收益率，表明其在经济上是可行的选择。因此，煤炭与天然气共燃技术有望在火力发电厂中得到广泛应用。

参考文献

 [1]周慧芳,秦洋. 煤炭资源如何由黑变绿  二氧化碳怎样由高变低[N]. 山西日报,2015-09-18(B02).

[2]刘萧飞,王金龙. 煤炭价格若回暖  低价火电难持续[J]. 四川水泥,2013,(09):93-94.

[3]尹一杰. 天然气倍增机会：环首都煤电带困局[N]. 21世纪经济报道,2013-01-15(018).