2014年,三部委联合发文《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》(以下简称93号文),要求全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时(下称“克/千瓦时”),到2020年,现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时,《计划》提出深入淘汰落后产能,2020年前力争淘汰落后火电机组1000万千瓦以上;实施综合节能改造,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。未来,燃煤发电的新任务是深入淘汰落后产能;实施综合节能改造;推进环保设施改造;强化自备机组节能减排;推进机组优化运行;推进技术集成应用。
“虽然93号文提出了相关技术路线,但通过技术改造虽然能够达到这个目标,是实际上有难度。通过分析以后,我们提供三条改造现役火电机组技术路线供业内思考”,石奇光表示。他指出,研究结合了现有超超临界火力发电技术,按上海电力学院提出的热力系统技术方案,采用可行的技术路径,现役的300MW、600MW等级的亚临界火电机组均可以改造成为额定工况时供电煤耗率300克/千瓦时以下的先进燃煤机组,并且调峰运行时机组热经济性仍可以保持先进,改造机组与新建机组相比投资大幅度降低。
技术路径之一:火电机组双压吸热回热循环跨代升级改造
根据热力发电厂原理,新的热力循环维持了原汽轮发电机组设备及其热力系统的继续使用,在增加整个机组的净发电功率的同时,并未造成额外的冷源损失,提高了机组的循环热效率,降低发电煤耗,使得小火电机组免于因出力低、效率低而被淘汰,节约了资源。
典型火电机组双压吸热跨代升级改造热经济
双压吸热循环调峰效果(亚临界300MW机组)技术路径之二:火电机组复合中间再热准卡诺循环提效改造
30万机组的改造,可以采用准卡诺循环方式,在锅炉不改造的前提下,分原来流量5-10%,送到一个高参数的汽轮发电机组上,可以并且的提升效率,循环原理就是把这块面积可以堵起来,相当于等温过程,即准卡诺循环。由此,30万千瓦机组改造,可以降低5克煤耗,假如供热为200吨、300吨、500吨,则降低煤耗为30克、35克和48克。
准卡诺循环供热改造效果
技术路径之三火电机组热化汽流一次再热电电联产提效改造
如30万千瓦机组在连通管作为供热出汽做分流,通过一级再热到小机组里面,发电以后再向外供热,称之为电电联产。本技术有明显的节能效果,供热50吨、供热100吨、150吨煤耗降低越来越大。