供電煤耗降低45克/千瓦時
來源：中國能源新聞網 時間：2024-12-30 16:06
——哈電國際完成國內首個煤電跨代升級改造項目
范樂樂 王立強
“機組供電煤耗不高于278克/千瓦時，相較改造之前的323克/千瓦時降低45克/千瓦時，煤耗指標達到國內當期在役同等級機組的先進水平?！苯?，由哈電集團哈爾濱電氣國際工程有限責任公司（以下簡稱“哈電國際”）承擔的國家能源局能源領域首臺（套）重大技術裝備示范項目——天津國能盤山發(fā)電有限責任公司兩臺53萬千瓦機組創(chuàng)新升級及延壽改造項目（以下簡稱“盤山項目”）通過整體延壽改造，機組將再次進入新的生命周期，可繼續(xù)服役30年，這是目前國內唯一一個通過創(chuàng)新升級機組整體延壽30年的在役煤電項目。
今年8月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《能源重點領域大規(guī)模設備更新實施方案》中指出，持續(xù)推動節(jié)能改造、供熱改造和靈活性改造“三改聯動”，進一步降低煤電機組能耗，提升機組靈活調節(jié)能力。推動燃煤耦合生物質發(fā)電技術示范應用，支撐煤電低碳化發(fā)展。以機組安全性、可靠性為基礎，大力推進設備安全更新改造。盤山項目切實解決了燃煤電廠能耗、排放和靈活性等問題，使老電廠煥發(fā)出新活力，有效填補我國電力裝備升級改造的產業(yè)空白，為國內外老舊燃煤發(fā)電機組跨代升級、延壽改造探索新路徑、提供新思路。
打造新時代綜合能源“樣板工程”
盤山電廠兩臺機組進入壽命后期，三大主機設備老化嚴重影響機組安全可靠運行，機組能耗指標落后，靈活性又無法滿足電網要求，在構建新型電力系統的大潮中進退失據。
盤山電廠是“八五”期間國家重點工程建設項目之一，也是我國最早一批超臨界燃煤發(fā)電機組，主輔設備均為前蘇聯生產。兩臺機組分別于1996年2月和5月投產，已運行接近28年，電力生產許可證將于2026年到期。由于機組進入壽命后期，三大主機設備老化已嚴重影響機組安全可靠運行，機組能耗指標落后、靈活性又無法滿足電網要求，面臨著退出運行或關停的窘境。
“在安全性方面，三大主機設備老化嚴重，鍋爐已被評為‘安全預警’狀態(tài)；汽輪機高、中壓缸通流區(qū)域沖蝕減薄，中壓轉子已經歷3次直軸；發(fā)電機原始端部結構不合理，存在較大安全隱患。”哈電國際國內區(qū)域總部工程師劉文斌介紹說，機組純凝工況下供電煤耗為323克/千瓦時，能耗高，經濟性差；最大深調負荷只能維持在60%以上，調節(jié)速率低于1%，熱、電無法解耦。
2022年9月，哈電國際與天津國能盤山發(fā)電有限責任公司正式簽訂創(chuàng)新升級及延壽改造合同，合同范圍主要為鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及附屬設備供貨、技術資料及技術服務等，哈電國際總包，哈電集團三大主機廠負責設備供貨。該項目采用創(chuàng)新改造升級的模式，既可實現主機延壽30年，又可實現低投資、高收益目標，對盤活現存的老舊燃煤發(fā)電機組，實現煤電企業(yè)可持續(xù)高質量發(fā)展具有重要指導意義。
實際上，盤山項目是哈電集團與國家能源集團集團聯合申報的，被國家能源局列為“2021年度能源領域首臺（套）重大技術裝備”的示范項目。該項目應用了哈電集團多項煤電“三改聯動”先進技術，是國內首個實現溫度及壓力跨代升級改造的燃煤火電機組項目，也是國際首例同類型機組改造項目，為國內外老舊機組創(chuàng)新升級及延壽改造提供了“樣板”。
據了解，盤山電廠地處京津冀一體化協同發(fā)展的核心區(qū)域，是區(qū)域能源保供的重要支撐，同時承擔著天津薊州城區(qū)1000萬平方米的供熱任務。服役以來，盤山電廠對京津冀一體化發(fā)展及該地區(qū)的民生保障發(fā)揮了重要作用。此次改造項目將成為國家能源集團與哈電集團新時期合作的樣板工程，雙方聯手打造能效領先、綠色低碳、智能智慧、和諧美麗的冷熱汽水電多聯供綜合能源服務中心，成為京津冀一體化協同發(fā)展戰(zhàn)略的重要支撐。
煤電“三改聯動”先進技術世界首創(chuàng)
盤山項目改造后調峰深度20%THA，調頻能力AGC速率大于2%，供電煤耗較原機組降低了約45克/千瓦時，兩臺機組節(jié)約標煤約20萬噸/年，減排二氧化碳約35萬噸/年，機組各項指標達到當期同等級在役機組先進水平。
盤山項目是我國能源領域首臺套重大技術裝備示范項目、樣板工程，也是應用哈電集團多項煤電“三改聯動”先進技術的世界首創(chuàng)項目。
“在盤山項目中，哈電國際充分利用盤山電廠原有系統、設備和主廠房框架、基礎，結合延長機組壽命，采用多項創(chuàng)新升級技術，將現有兩臺53萬千瓦俄制超臨界機組升級改造為國產高效超超臨界機組，改造后機組能夠實現調峰能力達到20%THA，進而極大提高了電網適應性?！眲⑽谋蠼榻B說，機組供電煤耗不高于278克/千瓦時，相較改造之前的323克/千瓦時降低了45克/千瓦時，機組具有高參數、深調峰、大抽汽、智慧化等特點。
盤山電廠原汽輪機為超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機，設計參數為23.54兆帕/540攝氏度/540攝氏度。改造后主機參數達到在役機組最先進的28兆帕/600攝氏度/620攝氏度等級，首次實現機組運行參數的整體跨代升級。
本次改造在汽輪機基礎利舊的基礎上，采用了新型小焓降反動式葉片、全周進汽加補汽閥調節(jié)、預扭裝配式隔板(靜葉柵)、高壓內缸采用紅套環(huán)、疊片式進汽插管密封、AIS智慧化汽封系統，冬季大抽汽供熱，柔性切缸零出力等多項創(chuàng)新技術，改造后供熱能力得到大幅度提升，單機最大抽汽量能夠達到880噸/小時，供熱能力提高2倍以上，機組熱耗、效率將達到國內當期在役同等級機組的先進水平。
盤山電廠原鍋爐為53萬千瓦等級T型直流超臨界參數鍋爐。本次改造鍋爐通過對鍋爐爐膛選型、受熱面優(yōu)化布置、爐內燃燒特性、多種耦合汽溫調節(jié)方式及偏差控制策略、預測控制及遠程診斷等方面研究，開發(fā)出具有自主知識產權的高效環(huán)保、安全低碳、靈活智慧53萬千瓦超600攝氏度等級T型高效超超臨界變壓運行直流鍋爐，其技術指標達到國內當期在役同等級機組的先進水平。
鍋爐整體改造成為世界首臺一次中間再熱、墻式對沖燃燒的高效超超臨界“T”型鍋爐，廠房主要鋼結構加固利舊，鍋爐受熱面全部升級換新，其中水冷壁采用螺旋+垂直管圈布置結構，過熱器和再熱器非對稱布置，省煤器分級布置以實現寬負荷脫硝，從而達到低負荷穩(wěn)定燃燒。
盤山電廠現有 TBB—500—2EY3 型汽輪發(fā)電機存在夏季進水、冷氫溫度超標、定子端部振動大等安全問題，為該項目開發(fā)和研制的53萬千瓦水氫冷汽輪發(fā)電機完全采用具有自主知識產權的技術設計，采用了包含大型水氫冷汽輪發(fā)電機的高效精準電磁設計、通風冷卻、高可靠性絕緣、定子隔振結構、定子鐵心端部屏蔽和結構、高可靠性定子繞組端部固定支撐系統、高效轉子全隱風斗式冷卻等多項關鍵設計技術，與原俄制發(fā)電機相比效率高、短路比高，結構先進成熟可靠，技術參數達到國內當期在役同等級機組的先進水平。
為國內外老舊機組創(chuàng)新升級改造提供示范
盤山項目是國內首個探索出適合到期機組延壽30年的整體改造技術路線，是國內首個實現參數跨代升級的火電機組，將為國內外老舊機組創(chuàng)新升級及延壽改造提供示范。
新時期下，煤電在我國能源體系中的地位和作用被重新定義：嚴格控制新增煤電項目，新建機組煤耗標準達到國際先進水平，有序淘汰煤電落后產能，加快現役機組節(jié)能升級和靈活性改造，積極推進供熱改造，推動煤電向基礎保障性和系統調節(jié)性電源并重轉型。
今年7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《煤電低碳化改造建設行動方案（2024—2027年）》也提出，到2025年，首批煤電低碳化改造建設項目度電碳排放較2023年同類煤電機組平均碳排放水平降低20%左右；到2027年，較2023年同類煤電機組平均碳排放水平降低50%左右，接近天然氣發(fā)電機組碳排放水平，給煤電機組升級改造提出了新的要求。
“盤山項目改造過程中充分利用盤山電廠現有條件，采用參數跨代升級、大抽汽供熱、深度調峰、熱電解耦等創(chuàng)新升級技術，實施煙氣綜合治理，以提高機組安全性、可靠性、經濟性和靈活性?！眲⑽谋蠼榻B說，盤山項目突破了機組非標設計、利舊設備系統與新設備系統的集成耦合等技術難點，研發(fā)并形成機組跨代升級的關鍵技術、研究成果及技術路線，最終將盤山電廠打造成為安全可靠、低碳高效的高品質區(qū)域清潔能源中心，為國內外老舊機組創(chuàng)新升級及延壽改造提供示范。
哈電國際以先進設計、高端制造和專業(yè)服務將盤山項目打造成精品工程和示范項目，真正踐行“一次選擇、一生服務、終生相伴”的服務理念。項目伊始，哈電集團就將該項目列入集團公司十大重點項目之一，哈電國際精挑細選經驗豐富的團隊作為項目執(zhí)行者，并將國際項目經驗應用到本項目中，三大主機公司調動全集團最優(yōu)秀的技術專家參與項目前期設計研發(fā)，精雕細琢改造方案，根據現場需求按時完成設備供貨。各參建方集智攻關，諸如鍋爐鋼結構加固技術方案難點，鍋爐鋼結構和汽機房、電氣樓鋼結構聯合核算、汽輪機基礎加固補強等問題得到有效解決。
據統計，與盤山項目同類在運的國外機組共有45臺，其中50萬千瓦等級22臺，80萬千瓦等級23臺。這些機組大多位于哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、俄羅斯、白俄羅斯等“一帶一路”沿線國家，且均面臨延壽升級改造，通過盤山項目積累的延壽升級改造經驗與多年國外執(zhí)行項目經驗，哈電國際將深耕俄制機組改造市場，從而帶動中國裝備、中國技術、中國制造走出國門。
責任編輯：于學華
