摘要：随着全球及国内经济、能源和环保形势的发展，燃煤发电企业的发展进入了新的关键时期，面临着经济增长方式的转变、市场竞争、资源约束、环境保护等多方面的严峻挑战。发电企业要想在日益激烈的市场竞争中保持良好的发展优势，就必须采取有效措施，大幅度降低机组的供电煤耗率水平。笔者通过现场改造的具体情况，进行分析总结。
关键字：增容；节能降耗；煤耗；经济性
随着我国电力改革的进一步深化，如何不断降低发电成本、提高企业效益和机组运行的可靠性与经济性已成为发电企业目前面临的一个重大课题，而机组节能降耗是这个课题中的一个主要环节。
为适应新的形势，确保电厂技术领先、机组效率高、资源消耗少、经济效益好，进一步提高竞争力,应积极创造条件采用先进、成熟的技术对经济性及安全性较差的落后设备进行技术改造，努力挖掘内部潜力，提高机组的可靠性和经济性，降低成本，并进一步适应电网深度调峰的要求，促进发电厂技术装备水平的提高，减轻对环境的污染。
由于电力行业的特点，发电厂技术改造项目的重点在于提高发电企业的安全性和经济性。以安全生产为基础，以经济效益为中心，以优质服务为宗旨的方针，努力挖掘内部潜力，加强技术进步和技术改造工作，在安全运行的前提下，做到经济运行，稳发、满发、多供、降损以及改善电能质量、减少环境污染。
技术改造是电力企业发展的永恒主题，今后在相当长的时期内，发电厂的技术改造仍是一项十分艰巨和复杂的任务。加快推进发电厂技术改造和技术进步的步伐，对促进电力工业的可持续发展有着重要的意义。
国家能源局发布[2014]2093号文件，关于《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020）》中指出：要因厂制宜采用汽轮机通流部分改造、锅炉烟气余热回收利用、电机变频、供热改造等成熟适用的节能改造技术，重点对30万千瓦和60万千瓦等级亚临界、超临界机组实施综合性、系统性节能改造，改造后供电煤耗力争达到同类型机组先进水平。
要因厂制宜采用成熟适用的环保改造技术，除尘可采用低（低）温静电除尘器、电袋除尘器、布袋除尘器等装置，鼓励加装湿式静电除尘装置；脱硫可实施脱硫装置增容改造，必要时采用单塔双循环、双塔双循环等更高效率脱硫设施；脱硝可采用低氮燃烧、高效率SCR（选择性催化还原法）脱硝装置等技术，未达标排放的要加快实施环保设施改造升级，确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。稳步推进东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。
同时，要求电厂要进一步推进机组运行优化。加强燃煤发电机组综合诊断，积极开展运行优化试验，科学制定优化运行方案，合理确定运行方式和参数，使机组在各种负荷范围内保持最佳运行状态。扎实做好燃煤发电机组设备和环保设施运行维护，提高机组安全健康水平和设备可用率，确保环保设施正常运行。
面对国家对火力发电企业越来越严苛的节能减排要求，现役燃煤机组必须进行节能减排的综合升级改造，以提高机组运行效率，降低发电成本，提高经济效益和社会效益。
电力工业是我国国民经济的重要基础产业，燃煤火力发电企业是为社会发展和经济发展提供电力能源的企业，同时也是大量消耗一次能源和水资源的行业。随着近几年我国和全球经济、能源和环保形势的发展，火力发电企业目前面临的形势也出现了一些新的变化。
（1）节能减排已经提升为火电企业发展的约束性指标
电力工业是节能减排的重点领域之一，面对环境压力，国家对节能减排的要求日益严格。随着机组运行年份的增加以及脱硫、脱硝环保要求的提高，机组供电煤耗率下降的空间越来越小，因此，对煤耗较高的火电机组进行节能减排综合升级改造的要求已十分迫切。尤其国家能源局[2014]2093号文件发布，要求电厂烟尘、二氧化硫、氮氧化物等要达到燃机排放的“近零”水平。
在漳山发电公司600MW亚临界机组通流部分效率较低、锅炉余热未得到有效回收的状况下，通过汽轮机通流增容提效改造、烟水复合回热系统改造、加装湿式除尘器等综合升级改造手段，提高机组效率，降低单位能耗和排放指标，才能根本性的应对国家节能环保的压力。
（2）燃煤发电企业的电量调度已经由铭牌调度逐步向节能调度调整
2007年8月国务院转发了由国家发改委、环保总局、电监会、能源办制定的《节能发电调度办法》，对于燃煤机组按照能耗水平由低到高排序，按照煤耗水平进行电量调度，并安排首先在广东、贵州、四川和江苏、河南五省进行试点，2007年12月30日贵州省已经在全国率先启动节能发电调度试点工作。在实际节能调度操作中关于机组能耗水平的认定暂依照设备制造商提供的机组能耗为标准，逐步过渡到按照机组实测能耗数值排序。
（3）国家能源局下发了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020）》，提倡对燃煤机组进行综合升级改造，通知要求改造后600MW及以上机组平均供电煤耗低于300g/kWh（空冷机组除外）。机组升级改造后对提高能源资源利用效率，推进电力行业加快转变发展方式，建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。
（4）机组经济性与国内同等级先进水平差距较大，提升漳山发电竞争力。
漳山发电公司投产至今，一直运行正常。从电厂的运行统计指标来看，机组运行业绩良好，但也存在一些不足，尤其在运行效率水平方面，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的空间。根据本次摸底试验：机组额定工况供电煤耗336.3g/kWh，高于行业标杆。其原因分析主要为汽轮机通流效率低、厂用电率偏高。
因此，通过汽轮机通流增容提效改造、烟水复合回热系统改造、加装湿式除尘器等综合升级改造手段，对漳山发电公司机组进行综合升级改造，达到提高通流效率、降低机组发电煤耗率、降低排放指标的目的，是十分必要的。
一、机组节能改造
1、机组改造研究范围和依据：
本可行性研究范围、内容和深度参考《火力发电厂可行性研究报告内容深度规定》DL/T5375-2008的规定执行。
本可行性研究报告在主机厂的改造方案、辅机厂家配套的辅机适应性校核报告及改造方案、机组最大出力试验结果的基础上，从汽机、锅炉、电气、热控、环保、技经等专业的角度，从系统上分析和研究机组节能改造的必要性、可行性和经济性，并提出报告。
2、机组改造研究范围如下：
（1）机组节能减排改造的必要性分析；
（2）机组节能减排改造的可行性分析；
（3）结合机组现状，初步确定改造范围；
（4）项目的初步投资与效益分析。
3、机组改造改造原则：
（1）以“节能减排”为本次改造的主要目标，同步实施机组增容改造。
（2）结合机组性能诊断试验结果，对机组现有的运行经济性能作出客观分析与评价，找出与先进水平之间的技术差异，在此基础上，提出改造建议。
（3）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，满足增容的需要。
（4）汽机改造的总体原则是实施通流部分改造，采取多项有效措施最大可能减低机组热耗，同时满足机组增容的要求。
（5）发电机及主变压器组的总体原则是满足增容至660MW的目标，同步实施厂用电系统优化。
（6）对现有环保设施进行优化和改造，使机组排放指标满足国家最新要求。
（7）在保证改造效果的前提下，现有机组的热力设备系统尽可能保持不变，最大限度利用现有部套，降低资金投入。
8）现有机组的控制系统进行优化升级改造，进一步提高自动化控制水平。
二、机组改造后的效益
1、节能效益
（1）节能效益分析
为进一步量化评估节能综合升级效益，根据京能内蒙古岱海发电公司改造计划，以2015年4月机组性能试验数据热耗、锅炉效率，管道效率99%为基准，进行节能效益分析，效益折算按照机组100%THA工况进行核算分析。选取漳山4号机组的实测热耗8386.5kJ/kW.h作为改造前热耗基准值，具体机组改造前、后供电标准煤耗（THA工况）值，见下表
表1-4号机组主要指标变化
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表2-增加其它系统改造后全厂供电煤耗
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注：a、表格中综合改造后的汽轮机热耗根据GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》中的要求：纯凝汽机组的汽轮发电机组设计热耗率，取用汽轮机设备技术协议中明确的热耗率验收工况所对应的热耗率保证值，下阶段需根据与汽机厂等签订的技术协议数据调整。b、管道效率按照GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》中的数据选取，即管道效率为99%。
（2）项目节煤收益分析
根据国家发展和改革委员会、国家能源局、财政部文件“发改厅[2012]1662号”《关于开展燃煤电厂综合升级改造工作的通知》，节煤量按照年利用小时数5500计算，节能收益如下：
发电降耗形成的年节约标煤量=2×5500×额定发电能力×（改造前额定工况发电煤耗-改造后额定工况发电煤耗）=2×5500×600000×（308.570-298.450）=6.67954万吨。
按照当前市场标准煤价328.023元/吨计算，未考虑燃料成本以外的年直接效益：综合改造方案节煤直接收益为2191万元/a（2台机组）。
（3）增容收益分析
机组改造以后从600MW增容为660MW，再加上高负荷中心改造后可增加上网功率，按年利用小时5500小时考虑，改造后二期2台机组每年多供电量约9.08029亿度，年均增加收入3.3922亿，增加销售税金0.0184亿，年均成本2.1236亿，年均增加收益1.2502亿。
2、环境效益
实施环保改造前后，污染物排放情况详见下表。
表3-漳山发电公司二期机组改造后大气污染物排放
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如果污染物排放收费标准按照：烟尘按照0.28元/千克，二氧化硫1.26元/千克，氮氧化物0.63元/千克，那么2台机组由于污染物排放而增加的年收益为238万元。
另外本工程实施后，二期机组发电煤耗有较大降低，相同发电量下，锅炉耗煤量减小，且同时实施环保改造，机组NOx、SO2、粉尘的年排放量将得到大幅度削减，对改善区域环境有重大贡献，有利于建设资源节约型、环境友好型社会国策的贯彻实施。
3、社会效益
（1）本工程实施后4号机组供电煤耗将有较大的降低，从全社会角度来说，属于典型的节能型改造项目，对社会总体节能降耗减排起到积极作用，其节能改造建设将为当地创造更多的就业机会。
（2）实施增容改造后，机组热效率得到提高，单位发电功率的标煤耗有较大降低，对降低污染物排放起到较大作用。同时实施环保改造，机组NOx、SO2、粉尘的年排放量将实现大幅度削减，对改善区域环境有重大贡献，有利于建设资源节约型、环境友好型和谐社会国策的贯彻实施。同时，本工程的建设保障了地区发展的公共利益，有利于构建和谐社会、落实以人为本的科学发展观，对社会安全、稳定、和谐、可持续发展具有积极的意义。
（3）本工程实施后，电厂#4机组额定发电容量从600MW增加至660MW，其增容部分因机组事故或维修启停对电网全网的负面影响可以忽略不计，从行业角度来说，本工程不存在产业安全性问题，同时增大了华北网的统调容量，另外机组增容改造后机组寿命进一步延长，为华北网电力系统的稳定提供了强有力的支撑，为社会做出了更多贡献。
（4）本工程在原有厂址上进行机组节能综合升级改造，厂址不存在影响工程建设的区域稳定性和场地稳定性等颠覆性问题，不存在拆迁与移民安置等社会化问题和社会风险。
三、结论
1、通流改造技术风险：汽轮机通流部分的改造目前已是成熟的技术，几乎不存在技术上的风险，国内不少机组已进行了成功的改造，取得良好的经济效益和社会效益。
2、改造可以明显降低机组供电煤耗，额定工况下机组供电煤耗约311.097g/kWh，机组出力增加。
3、改造后机组的出力可以增加，在电网需要负荷时，可以增加发电量，改善了机组的调峰能力。
4、上述投资回报分析可知，收益良好（不包括机组改造后延长使用寿命带来的获益）。
5、机组性能提高后，相同发电量下，锅炉耗煤量减小，CO2、SO2、烟尘、灰渣等排放量减少，为节能减排做了贡献，提高了环保效益。
参考文献
[1]《山西漳山发电有限责任公司增容试验大纲》，漳山电厂，2013
[2]《山西漳山发电有限责任公司增容改造措施》，漳山电厂，2016
[3]《山西漳山发电有限责任公司经营分析报告》，漳山电厂，2016
作者介绍
孙剑（1984-），男，工程师，毕业于武汉大学，热能与动力工程专业，主要从事发电厂集控运行工作。
论文作者:孙剑1,王娟2
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
标签：机组论文; 煤耗论文; 节能论文; 通流论文; 效率论文; 燃煤论文; 电厂论文; 《电力设备》2020年第1期论文;