中电工程打造绥电“绿色煤电”升级版

截至3月6日，经节能减排优化升级增容改造后的神华国华绥中电厂（简称“绥中电厂”）1号机组自正式投产发电后，已平稳运行30天。改造后的绥中电厂1号、2号机组出力由80万千瓦增容到88万千瓦，供电煤耗降低近40克/千瓦时，厂用电率下降超过2个百分点，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放达到“近零排放”水平。
　　改造项目由中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司（简称“东北院公司”）负责设计。如果说这次改造是对俄制机组进行的一次脱胎换骨的大手术，那么东北院公司则是制定这次手术方案主治医生。东北院公司充分发挥多年来在火电厂节能减排方面设计的技术优势和丰富经验，与业主、施工单位、设备厂家一起将绥中电厂一期工程打造成为升级版的“绿色煤电”机组。
　　设计方案实现“近零排放”
　　绥中电厂一期两台俄制超临界80万千瓦机组2000年投产发电，主要由俄方设计供货建设。由于存在技术落后和设备质量差等先天性缺陷，不仅机组运行安全性、经济性和稳定性存在问题，而且无法满足当前环保要求。
　　为提高机组运行经济性和可靠性，并实现节能减排，绥中电厂与东北院公司自2009年开始就逐步推进该项目综合改造方案的设计工作。“我们的目标是把系统老旧、效率低下、各项指标落后的老式俄制机组，改造成为指标先进、安全可靠、近零排放的绿色煤电机组，实现机组增容、减排、提效，为改善京津冀辽地区空气质量作出贡献。”东北院公司总工程师、绥中电厂改造项目主管总工程师刘钢介绍说。
　　为了实现这个目标，东北院公司在项目可行性研究阶段开展了大量的研究工作。东北院公司设计人员多次与西安热工院、设备制造厂家、电科院等单位进行方案研讨，反复论证设计方案，先后召开技术方案研讨会180多次。东北院公司发电分公司项目经理肖野回忆说：“仅电除尘改造方案研讨会就召开了十几次，最后一次连续开了18个小时，一直研讨到深夜，详细比较了多种技术路线才确定最终方案。”
　　经过设计人员的深入调研，并对收集到的资料深入分析后，在项目初期提出的30多项综合升级改造项目，被优化为三大类13个子项目，成功将国内改造范围最大的项目梳理得井井有条，有效保障了成功实现业主提出的高标准。肖野介绍说：“改造项目启动时，业主方就提出了投资10亿元左右，发电煤耗降低15~20克/千瓦时，烟尘排放浓度不超过30毫克/立方米等先进指标。通过各方通力合作和多次研讨论证，最终实现了全部指标。”
　　经辽宁省环保厅指定测试单位测试，全部改造完成的绥中电厂1号、2号两台88万千瓦机组满负荷出力情况下，烟尘排放指标分别为3.2毫克/立方米和4.83毫克/立方米、二氧化硫排放指标分别为19.8毫克/立方米和27.2毫克/立方米、氮氧化物排放指标分别为35毫克/立方米和38.7毫克/立方米，达到“近零排放”水平。
　　破解难题助力机组涅槃
　　此次改造的80万千瓦俄制机组全国仅有两台，主辅机、工艺系统、土建工程都与我国有很大差别。世界范围内仅有6台同类机组，而且从未开展过如此大容量、大规模的综合升级改造，完全没有可供借鉴的经验。受苏联解体的影响，俄方设计院的部分图纸和计算书也已经遗失，这都无疑增大了改造难度。
　　为破解一系列技术难题，东北院公司设计人员依托深入掌握俄罗斯设计标准的优势，对现有资料进行深入分析和重新测算，实现了方案最优。“我们通过开展俄罗斯特罗伊茨克项目的设计工作，熟练掌握了俄罗斯设计标准，这为我们优化设计改造方案提供了很大帮助。”肖野说。
　　在进行加装烟气脱硝系统改造时，由于原有电厂设计中没有预留荷载和空间，给布置方案的确定带来很大难题。东北院公司设计人员经过现场反复踏勘与研讨，创造性提出了揭开炉后风机房屋面，脱硝反应器布置于锅炉尾部二次风空预器上方的改造方案。大胆将烟气脱硝系统改造世界首次布置在空预器上方，巧妙化解了场地狭小难题，业主对布置方案给予了高度评价。
　　由于新增的烟气脱硝系统体积大、荷载重，为了保证安全性，需要对机组原有基础和框架进行加固。东北院公司采取俄罗斯标准对机组基础和框架荷载进行了重新核算，有效减少了施工量。肖野介绍：“我们按照俄罗斯标准计算后发现，原有的荷载有很大余量，我们再制定加固方案时按照计算结果进行优化，大大降低了工作量，节省了约2个月工期，降低造价500多万。”
　　机组原有的六电场电除尘器由俄罗斯成套设计与供货，除尘器分上下双层布置在引风机室上方，高达50多米，荷载大、基础及结构加固困难等都给改造带来不利因素。东北院公司经过反复论证，最终确定了采用烟道气流均布改造、上层增高6m的改造方案，在世界上首次采用加高方案提高电除尘器效率。
　　为了严格控制工程造价，东北院公司在设计中对所有方案都进行了多次优化比选，并特别注意拆除设备的充分利用。在锅炉密封风系统改造子项中，每台锅炉拆除10台高压风机后，其开关柜、电缆等都用于除尘渣系统改造，这一系列措施达到工程造价限额目标提供了有力保障。
　　成功示范“绿色煤电”效应
　　经过增容升级改造，绥中电厂一期工程1号、2号机组汽轮机、烟气脱硝系统、电除尘装置、DCS自动控制系统都换成了“中国芯”，机组经济型、安全性、自动化水平整体大幅度提高。机组出力增至88万千瓦，发电能力提高10%，168小时试运行期间最大出力达到90万千瓦。供电煤耗降低近40克，每年可节约标准煤32.8万吨，烟尘减排6500吨，二氧化硫减排8400吨，氮氧化物减排48000吨。
　　该项目还完成了供热改造，成为目前中国单机容量最大的供热改造工程。改造后供热功率可达61.8万千瓦，能够满足辽宁东戴河新区1200万平方米供热面积，替代了该地区低效率、高污染、分散布置的7兆瓦供热小型锅炉88个，为改善该地区空气质量做出了积极贡献。
　　“这个项目的改造容量大、范围广、难度高，投资造价低，改造难度前所未有，改造后各项指标现金，对今后广泛开展的节能减排优化升级改造工程将起到重要示范作用。”刘钢表示。
　　绥中电厂改造项目的成功，不仅将为老机组节能减排提供借鉴，也为东北院公司成功应用“绿色煤电”技术积累了经验。近年来，东北院公司着眼于节能减排和绿色煤电积极开展技术创新活动，并形成了以“煤中取水”高效褐煤发电技术为代表的一批领先技术成果。
　　绿色煤电技术发展是中国未来能源发展的方向。东北院公司开展的绿色煤电技术研究和工程应用，能够为我国燃煤电厂的污染治理探索出一条新的途径。相信随着绿色煤电技术的不断进步，必将为我国治理污染、节能减排，再现绿水蓝天提供有力的技术支持。