600MW亚临界机组综合节能减排改造方案对比

文_周勇 金生祥 吴晓干 左宇航 周明熙

1.上海电气集团股份有限公司（上海电气电站服务公司） 2.北京京能电力股份有限公司 3.浙江大学热能工程研究所

1 机组运行现状

该燃煤机组的锅炉为亚临界、自然循环、一次中间再热、前后墙对冲燃烧方式汽包炉。汽机为单轴、四缸四排汽、亚临界、一次中间再热、凝汽式汽轮机。目前机组在100%～50%THA工况范围内，汽轮机热耗率比设计值至少高4.5%，额定工况下供电煤耗为317.1g/kWh，与同类型机组的先进水平相比，尚有一定的差距，存在较大的节能降耗空间。

2 改造原则和目标

2.1 改造原则

①以节能减排为本次改造的主要目标。

②锅炉改造的总体原则是保持汽包本体不变，最大限度提高锅炉的蒸发量，提高锅炉出口的温度和压力，同时确保改造后锅炉效率不低于原设计值。

③汽机改造的总体原则是实施通流改造，最大可能降低机组热耗。

④发电机及主变改造的总体原则是不增容，并尽可能优化厂用电。⑤对现有环保设施进行优化改造，使机组排放指标满足国家最新要求。

⑥在保证改造效果的前提下，现有机组的热力系统尽可能利旧，降低资金投入。

2.2 改造目标

①供电煤耗指标：改造后THA工况供电煤耗低于310.0g/kWh；②冷端由湿冷改为直接空冷：改造后THA工况背压为10.5kPa，TRL工况背压为25kPa；③排放指标SO2＜17.5mg/Nm3；粉尘 ＜2.5mg/ Nm3；NOX＜25mg/ Nm3

3 改造方案对比分析

分析研究了汽机侧主、再热蒸汽温度由538℃/538℃分别提升至566℃/566℃、581℃/581℃和596℃/596℃，以及冷端由湿冷改为直接或间接空冷不同改造方案的技术经济性。

3.1 提温改造方案

高压负荷中心是厂用电率和供电煤耗的主要影响因素。如图1所示，在不考虑高压负荷中心条件下，THA工况机组收益随主、再热汽温提升而增加。考虑高压负荷中心条件下，主、再热汽温增加到一定程度后， THA工况机组收益会有所下降。

图1 不同主、再热蒸汽双提温方案下的机组收益

如图2所示，不考虑高压负荷中心条件下，主、再热汽温提升至596℃后，THA工况下供电煤耗低于310g/kWh。考虑高压负荷中心时，机组主、再热汽温提升至596℃，THA工况下供电煤耗高于310g/kWh。因此，机组供电煤耗要低于310g/kWh，汽机侧主、再热汽温应提升至596℃。考虑高压负荷中心后，虽然降低厂用电率，但受限于锅炉和汽机热力系统现状，即使主、再热汽温提升至596℃，供电煤耗仍高于310g/kWh，需综合其他改造技术进一步降低供电煤耗。

图2 不同主、再热蒸汽双提温方案下的供电煤耗

表1总结了3种主、再热蒸汽双提温改造方案的主要技术参数。综合上述分析及电厂实际情况和进一步降低煤耗指标的要求，该亚临界机组改造采用汽机侧主、再热汽温双提升至596℃方案。

表1 THA工况下不同双提温改造方案技术参数

3.2 空冷改造方案

火电厂空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统，间接空冷系统又分为带混合式凝汽器的间接空冷系统和带表面式凝汽器的间接空冷系统。直接空冷多采用机械通风方式，间接空冷系统多采用自然通风方式。这三种空冷系统在技术特性上各有优势，在火电厂都有应用，需根据工程实际情况进行选型。

如表2所示，湿冷改直接空冷方案供电煤耗相对改造前下降约11.59g/kWh，年节约标准煤8.40005万t，发电成本增加约0.0146元/kWh。湿冷改间接空冷方案供电煤耗相对改造前下降约12.37g/kWh，年节约标准煤8.40923万t，发电成本增加约0.0154元/kWh。

综上所述，直、间接空冷系统都有一定运用业绩，技术上是可行的，其中直接空冷方式最多。综合考虑技术可行性、厂区布置、施工周期情况、投资金额以及防冻等要求，湿冷机组空冷改造采用直接空冷方式。

表2 不同空冷改造方案主要技术经济指标

基于汽机侧主、再热蒸汽双提温至596℃及湿冷改直接空冷改造方案，配套取消原烟气换热器（GGH），更换为热媒水管式烟气换热器（MGGH）、脱硝装置加装一层催化剂和脱硫塔后更换高效屋脊式除雾器等改造技术，综合改造后可实现预定的SO2、粉尘和NOX排放目标。

4 结语

为提高亚临界火电机组技术先进性和保护生态环境，某燃煤电厂对其600MW亚临界机组进行了综合节能减排改造。通过对比分析汽机侧主、再热蒸汽参数由16.7MPa/596℃/596℃分别提温至16.7MPa/566℃/566℃、16.7MPa/581℃/581℃和16.7MPa/596℃/596℃3种不同双提温方案，最终采用了主、再热蒸汽双提温至16.7MPa/596℃/596℃的提温改造方案。此外，还对机组湿冷直接空冷改造和湿冷间接空冷改造2种方案进行了对比分析，综合考虑技术经济性等因素，湿冷机组空冷改造采用直接空冷方式。结合其他优化改造技术，改造后机组供电煤耗可降至305.402g/kWh，相对改造前下降约11.59g/kWh，年节约标准煤8.40005万t，年节约耗水量约1000万m3。改造首次实现了主机参数为16.7MPa/538℃/538℃水平的600MW亚临界机组提温至超超临界级别参数的跨代升级。改造节能节水减排效果显著，为其他同类型或相似机组的改造提供了十分有益的借鉴。