燃煤火电机

燃煤锅炉深度调峰对以新能源为主的未来电力系统的稳定性至关重要，而目前1 000 MW等级超超临界燃煤锅炉深度调峰性能与工程应用较为缺乏。为提高1 000 MW等级燃煤锅炉深度调峰能力，选择某电厂1 000 MW燃煤机组开展宽负荷高效研究。 方法 在机组深度调峰负荷为340 MW下，进行了低负荷稳燃实验、脱硝侧入口烟气测试，对锅炉主要运行参数、炉膛温度分布、锅炉侧燃烧调整试验进行了分析，并在此基础上开展了燃烧优化调整实验。 结果 1 000 MW等级机组具备34%额定功率的深度调峰能力；选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR)脱硝入口烟温基本在320~350 ℃，满足高于300 ℃的烟温要求；锅炉优化调整后，修正后的锅炉热效率为94.09%(提高0.94%)，供电煤耗降低3.27 g/(kW⋅h)；SCR脱硝入口NO x 质量浓度基本在180~260 mg/m3(降低约30 mg/m3)，满足低于300 mg/m3的要求。 结论 研究成果有助于提高1 000 MW等级燃煤火电机组低负荷运行的安全性、经济性、环保性。

630-650 ℃高效参数机组适用温度范围内可供选择的铁素体耐热钢，目前只有日本制铁株式会社的SAVE12AD和我国钢铁研究总院+宝武集团的G115。G115钢属于我国自主开发的新型马氏体耐热钢，在630-650 ℃范围内具有良好的组织稳定性能、优异的高温蠕变性能、较好的抗蒸汽氧化性能，在性能多项指标方面都略优于SAVE12AD，也是应用于该温度段大口径管、集箱等厚壁部件的最关键材料。但尚未有与其配套的焊接材料及相应的焊接工艺，这是制约G115钢工程实际应用的关键问题，也是卡脖子问题。国外由于技术封锁，相关的报道很少，必须依赖自主研发。高参数大容量机组可提高发电效率、降低煤耗，控制CO2排放、减少环境污染，现已成为国际上燃煤火电机组发展的主导方向，在700 ℃超超临界机组实现工程应用之前，国际上把重点建设集中在了630-650 ℃参数机组。国家能源局现已正式批复大唐集团郓城630 ℃超超临界二次再热机组示范项目。国家能源集团国华清远630 ℃超超临界二次再热机组项目建设已获广东省发改委核准，这也是到目前为止世界上最高火电参数机组应用工程。机组主蒸汽管道及高温集箱、锅炉管屏（高温段）将分别选用新型耐热钢G115和Sanicro25（C-HRA-5）。课题研究可解决配套的焊接材料及相应的焊接工艺问题，有利于推进35 MPa/615 ℃/630 ℃/630 ℃二次再热示范机组建设。项目针对630-650 ℃目前世界最高参数等级高效机组所选用的国产新型耐热钢G115无焊材、无工艺局面，开展了专用匹配焊接材料研发及相应的焊接工艺系列研究，研制了焊材体系，获取了各类工艺规范参数，完成了G115钢同/异种钢焊接工艺优选，填补了多项国内外空白。 项目研制的G115钢匹配焊接材料、提出的G115同/异种钢焊接工艺技术适用于9Cr-3W-3Co系马氏体耐热钢焊接，提高了焊接接头的可靠性。项目研究成果在哈尔滨锅炉厂有限责任公司、山东电力建设第三工程有限公司等单位成功应用，有助于推进630-650 ℃高效超超临界机组电站建设。

华能石洞口第二电厂4台燃煤火电机组总装机容量为252W千瓦，目前累计创利160亿元。电厂深入贯彻将基层党建工作融入电厂中心工作思想，探索基层党组织发挥作用的方法和途径，结合自身职工党团员比例较高的特色（电厂职工党员比例占30.3%，团员比例19.3%），创建了“六个多一份”党建与安全生产管理融合促进的管理创新模式，实现了全年机组“零非停、零事故、高效率、高效益”的目标，保持老牌标杆电厂的先进性。 “六个多一份”党建与安全生产管理融合促进的管理创新模式创始于2016年1月，在本企业应用2年多，涉及企业党建与安全生产、技术创新和人才建设管理。通过“六个多一份”党建与生产管理融合促进的创新与探索，在安全生产方面为二厂建厂二十多年以来首次完成了全年机组“零非停”的安全可靠性目标，实现了几代二厂人梦寐以求的愿望；在检修标准化方面实现机组全A目标；在技术创新方面实现了以信息化和工业化融合提高安全生产效率；在班组建设方面荣获上海市工人先锋号荣誉；在手艺传承方面涌现出一批优秀师傅和优秀青年。

本项目研究与应用过程共产生授权专利9项，其中发明专利2项，实用新型专利6项，PCT国际专利1项。 烟气污染物超超低排放技术将进一步降低燃煤烟气的污染物排放水平和排放总量，其主要技术特点在于对非凝结性低浓度污染物具有更好的脱除效果，同时无二次污染废水产生，占地面积小，适合改造项目等特点； 在建设成本上略低于现有技术超超低排放技术，在不考虑回收冷凝水价值时本技术的运行成本上与现有技术持平，考虑回收冷凝水价值时本技术的运行成本远低于现有技术水平。 本技术应用项目有京能五间房电厂一期工程2×660MW机组工程。其中京能五间房电厂一期工程2×660MW机组工程于2015年9月18日开工建设，2018年10月17日首台660MW火电机组烟气超超低排放系统投入运营，第二台于2019年2月5日同步投入运行。 京能五间房电厂首台660MW火电机组烟气超超低排放系统投入运行期间，大气污染物排放SO2、烟尘的排放指标达到SO2 均值2.39 mg/Nm3、烟尘均值1.01mg/Nm3 的水平，远低于《火力发电厂大气污染物排放标准(GB13223)》所规定的燃气轮机超低排放标准，同步冷凝回收水量～126吨/时，满足厂区生产用水补水量。烟气超超低排放系统的投入运行满足锡林郭勒牧区的大气环保和水资源综合利用的需求，并取得了良好的效果。 大型燃煤火电机组烟气污染物超超低排放技术研究与工程应用项目技术符合国家产业发展政策，为市场提供更好的技术选择，从而推动环保产业的技术升级和产品装备更新换代，对推动我国环保产业的发展具有重要的意义；该技术的应用有助于增强当地在大气污染治理领域的综合实力，可应用于电力、供暖、石化等多个行业，为地区的节能减排做出贡献，尤其适用于环境脆弱、水资源匮乏区域的大气污染治理项目。

析碳捕集技术对燃煤电厂调峰能力的影响机制，量化碳捕集技术对燃煤电厂发电效率的影响。 方法 以国内某典型燃煤电厂为例，选取燃烧后碳捕集方案，通过ENSILON软件构建常规燃煤火电机组和碳捕集电厂的模拟模型，得出碳捕集电厂的运行区间，对比分析了碳捕集电厂与常规燃煤电厂的运行结果，对机组的调峰性能的变化展开了研究。 结果 与常规燃煤电厂相比，碳捕集电厂等效输出功率下降了1%~2%，净输出功率下降了20%~30%，全场净效率下降了8%~10%。 结论 碳捕集系统的加入会使电厂在效率降低的同时获得更大的下调峰深度和更快的调峰响应速度。

我国“碳达峰、碳中和”目标的提出对各行业都提出了更高的要求，面对超过10亿千瓦的燃煤火电机组，无论是通过节能降耗等手段减少机组的碳排放，还是对机组碳排放进行准确计量，都需要建立完善科学的性能试验标准体系。我国原有的电站锅炉性能试验标准发布面向对象主要是系统简单的小机组，针对当前系统复杂的机组，在电站锅炉效率定义和计算方法、锅炉热平衡边界等方面已不能满足我国电站锅炉技术和节能指标体系发展的要求。而对于锅炉性能影响很大的空气预热器还没有专门的性能试验标准，导致近年来很多火电机组的性能试验还要参考美国ASME的标准。美国ASME标准虽建立了相对完善的体系，但是试验方法复杂，而且基于高位发热量的理论体系与实际工作条件不符。针对原有电站锅炉和空气预热器性能试验标准在应用中存在的问题，项目历时10年对其性能试验的标准化工作开展了研究和应用，主要创新工作如下：改进了ASME有关电站锅炉效率的定义和计算方法，提出了以燃料效率作为考核标准和以燃料低位发热量作为输入热量的锅炉效率定义和计算方法，提出了针对复杂热力系统的锅炉热平衡边界确定方法和锅炉效率计算方法；提出了空气预热器漏风率、阻力、热容比、烟气侧效率和空气侧效率的测量、计算和修正方法，改进了ASME三分仓空气预热器性能修正计算方法，提出了不依赖厂家数据的传热条件改变时烟气温度和空气预热器漏风率修正计算方法。统一了循环流化床锅炉和煤粉锅炉性能试验的规程体系，提出了简化修正的循环流化床脱硫效率计算方法、采用运行测量装置测量的燃料量确定方法。项目编制1项国家标准《电站锅炉性能试验规程》、2项行业标准《火力发电机组性能试验导则》和《空气预热器性能试验规程》，授权8项发明和7项实用新型专利，出版3本专著，发表论文10余篇。