本文介紹了近年來大唐托克托發(fā)電公司為了落實(shí)國(guó)家《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》要求而進(jìn)行的一系列節(jié)能減排升級(jí)改造項(xiàng)目，在改善機(jī)組運(yùn)行效率和環(huán)境污染的同時(shí)，也取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，值得廣大發(fā)電企業(yè)借鑒。

大唐托克托發(fā)電公司節(jié)能減排改造提效技術(shù)路線

大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司

一、600MW亞臨界燃煤機(jī)組綜合升級(jí)提效改造

1. 立項(xiàng)背景

為了落實(shí)國(guó)家三部委下發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》要求“現(xiàn)役60萬千瓦及以上機(jī)組(除空冷機(jī)組外)改造后平均供電煤耗低于300克/千瓦時(shí)”，托克托發(fā)電公司對(duì)亞臨界60萬千瓦3、4號(hào)機(jī)組進(jìn)行綜合升級(jí)提效改造。

2. 技術(shù)方向

汽輪機(jī)通流改造+機(jī)組升參數(shù)改造：

鍋爐主/再熱蒸汽溫度由541℃/541℃升級(jí)為571℃/569℃，機(jī)側(cè)蒸汽溫度由538℃/538℃升級(jí)為566℃/566℃。

3.改造范圍

汽機(jī)部分：高中壓外缸、高中壓轉(zhuǎn)子及動(dòng)葉、高壓內(nèi)缸、中壓內(nèi)缸、噴嘴組、高中壓隔板及全部附屬部件；低壓部分除保留低壓外缸和低壓轉(zhuǎn)子主軸以外，低壓動(dòng)葉、低壓內(nèi)缸、低壓導(dǎo)流環(huán)、低壓隔板及全部附屬部件；高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥、中壓聯(lián)合汽閥、高壓導(dǎo)汽管、中壓導(dǎo)汽管及附屬疏水系統(tǒng)；主蒸汽管道彎管位置及附屬疏水系統(tǒng)；再熱熱段全部管道、部件及附屬疏水系統(tǒng)；兩臺(tái)低旁閥及附屬疏水系統(tǒng)。

鍋爐部分：對(duì)屏過（含出口集箱）、高過（含出口集箱）、高再（含出口集箱）受熱面材質(zhì)進(jìn)行升級(jí)，其布置結(jié)構(gòu)保持不變。

4.項(xiàng)目投資

本提效改造工程共計(jì)投資18500萬元，汽輪機(jī)部分投資11820萬元，鍋爐部分投資6680萬元。

5.取得效果

機(jī)組綜合升級(jí)改造后，THA工況下高壓缸效率88.3%，中壓缸效率92.52%，低壓缸效率90.55%，均達(dá)設(shè)計(jì)值。汽輪機(jī)熱耗率為7749千焦/千瓦時(shí)，低于設(shè)計(jì)值31千焦/千瓦時(shí)。

二、堿性吸附劑注射技術(shù)

1.立項(xiàng)背景

隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，為了實(shí)現(xiàn)NOx達(dá)標(biāo)排放，國(guó)內(nèi)大批燃煤機(jī)組相繼投運(yùn)了煙氣脫硝裝置，由此而帶來了一系列新問題，其中尤為突出的問題就是空預(yù)器堵灰，嚴(yán)重影響了機(jī)組能耗，甚至導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速、停爐。統(tǒng)計(jì)大唐集團(tuán)147臺(tái)機(jī)組空預(yù)器壓差數(shù)據(jù)，105臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)了空預(yù)器壓差增大的問題，其中64臺(tái)機(jī)組壓差高于設(shè)計(jì)值1.5kPa。我廠8臺(tái)600MW機(jī)組 SCR脫硝運(yùn)行不到半年后，空預(yù)器均出現(xiàn)了嚴(yán)重堵塞，空預(yù)器煙氣側(cè)壓差從原來的設(shè)計(jì)值1.1kPa上升到2.5kPa（550MW），阻力最大超過3kPa，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，造成引風(fēng)機(jī)失速、機(jī)組不能滿發(fā)。雖然采取了增設(shè)輔助吹灰器、降低入爐煤含硫量等技術(shù)措施，但是沒有根本解決空預(yù)器堵塞問題。

為了徹底解決空預(yù)器堵塞問題，通過調(diào)研分析，考察了目前國(guó)內(nèi)外的空預(yù)器堵塞治理技術(shù)，大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院提出“堿性吸附劑注射技術(shù)”系統(tǒng)治理空預(yù)器堵塞的新思路。

2.技術(shù)特點(diǎn)

在機(jī)組停備期間，對(duì)空預(yù)器蓄熱片堵塞物取樣、化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)堵塞物中富含NH4+和SO42-,確定了空預(yù)器堵塞是由于硫酸氫銨和硫酸在空預(yù)器運(yùn)行的煙溫條件下，形成液態(tài)的硫酸氫銨造成的，因此解決空預(yù)器堵塞的思路是控制煙氣中的氨逃逸和降低煙氣中的SO3。

NH3+SO3+H2O－NH4HSO4（氣態(tài)）

N H4H S O4（氣態(tài)）－N H4H S O4（液態(tài)）

一方面，SCR運(yùn)行過程中噴入的氨氣不能與煙氣中的氮氧化物完全反應(yīng)，存在氨逃逸，降低氨逃逸的措施除了降低噴氨量、確保催化劑在正?；钚苑秶鷥?nèi)工作等措施，脫硝系統(tǒng)優(yōu)化是最直接、最有效的方法，通過脫硝系統(tǒng)優(yōu)化在滿足排放達(dá)標(biāo)的前提下，使噴氨量降低到最小，使噴入的氨被充分利用，降低氨逃逸。

另一方面，降低煙氣中的SO3的方法包括：燃燒低硫煤、改善催化劑配方、濕式電除塵器、濕法脫硫、堿性吸附劑注射技術(shù)等，其中濕式電除塵器、濕法脫硫設(shè)備位置在空預(yù)器后面，不能解決空預(yù)器堵塞問題，改善催化劑配方目前還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，燃燒低硫煤能在一定程度上降低煙氣中的SO3濃度，但是被催化劑氧化的SO3仍然存在。采用堿性吸附劑注射技術(shù)是選擇合適的堿性粉狀物料如熟石灰（Ca(OH)2）,把堿性物質(zhì)注射到脫硝反應(yīng)器的出口的煙道內(nèi)，注射煙氣中的堿性物料與煙氣中的SO3發(fā)生吸附、中和反應(yīng)，脫除煙氣中的SO3。

3.改造效果

該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，SO3脫除率達(dá)到45%，機(jī)組廠用電率下降0.21個(gè)百分點(diǎn)。

三、可調(diào)式尖峰冷卻技術(shù)

1.立項(xiàng)背景

空冷機(jī)組在夏季由于環(huán)境溫度高及風(fēng)向等因素的影響，機(jī)組出力經(jīng)常受限，惡劣工況時(shí)其背壓值較原設(shè)計(jì)的高背壓值30kPa高出近20kPa，為此，托電公司先后進(jìn)行了加裝噴淋降溫系統(tǒng)、空冷沖洗系統(tǒng)以及空冷減速機(jī)換型改造。改造后雖然在一定程度上緩解了空冷機(jī)組夏季限負(fù)荷的問題，但在環(huán)境溫度高、大風(fēng)等惡劣工況，仍然無法實(shí)現(xiàn)機(jī)組滿出力運(yùn)行。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

三、四期空冷機(jī)組的輔機(jī)冷卻水為自然通風(fēng)冷卻塔（2500m2）的閉式循環(huán)水系統(tǒng)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析，發(fā)現(xiàn)三、四期冷卻塔在當(dāng)大氣溫度低于20℃時(shí)，1座2500m2的冷卻塔可以帶4臺(tái)機(jī)組的輔機(jī)冷卻水運(yùn)行，因此三、四期冷卻塔的冷卻能力存在很大的裕量，可作為直接空冷機(jī)組加裝尖峰凝汽器的冷源，冷卻部分機(jī)組排汽，降低空冷島的熱負(fù)荷，最終達(dá)到降低機(jī)組背壓的目的。

折合機(jī)組降低發(fā)電標(biāo)煤耗

（1）改造后汽輪機(jī)排汽流程為：汽輪機(jī)排汽（THA工況的排汽量為1170 t/h）大部分進(jìn)入直接空冷凝汽器進(jìn)行冷卻，部分排汽通過機(jī)組的兩根排汽管分別進(jìn)入各自的尖峰凝汽器進(jìn)行冷卻（蒸汽總量約為240t/h），冷卻后的疏水通過自流返回到主機(jī)排汽裝置中。

（2）改造后循環(huán)水系統(tǒng)流程為：兩臺(tái)機(jī)組小汽輪機(jī)凝汽器的循環(huán)水回水與廠房?jī)?nèi)的輔機(jī)冷卻水合并后通過旁路分別進(jìn)入各自的尖峰凝汽器進(jìn)行換熱，每臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水主路加裝電動(dòng)調(diào)整門進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧髁空{(diào)整，以保證濕冷塔出水溫度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，滿足兩臺(tái)機(jī)組輔機(jī)的冷卻效果和小汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。

3.節(jié)能效果

該項(xiàng)目在保證了節(jié)能提效的前提下，既滿足了原有輔機(jī)的正常運(yùn)行，又解決了直接空冷機(jī)組夏季惡劣工況無法滿負(fù)荷運(yùn)行的問題。充分利用原有的循環(huán)水泵及部分循環(huán)水管道，無需增加獨(dú)立的輔機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)行靈活可調(diào)，使用周期較長(zhǎng)，空冷島噴淋降溫水大幅降低。

沖洗前后機(jī)組主要參數(shù)對(duì)比

改造后系統(tǒng)新增阻力和新增電耗變化情況

四、可移動(dòng)智能式空預(yù)器在線高壓水沖洗技術(shù)

1.立項(xiàng)背景

機(jī)組加裝SCR脫硝裝置后，由于氨逃逸現(xiàn)象及催化劑作用，使煙氣中的NH3和SO3含量增加，與水反應(yīng)生成的NH4HSO4在冷端蓄熱元件150-200℃溫度內(nèi)液化，黏度極大的液態(tài)NH4HSO4易沉積在冷端蓄熱元件上不斷粘灰，使空預(yù)器蓄熱元件的堵灰較改造前明顯惡化，煙氣側(cè)阻力增加速度由改造前的0.12kPa/月上升到0.44kPa/月，過高的阻力導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)失速、鍋爐主要輔機(jī)能耗增加、機(jī)組出力受限，難以保證機(jī)組長(zhǎng)周期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為解決空預(yù)器堵灰，加裝了空預(yù)器在線高壓水沖洗裝置。

2.系統(tǒng)介紹

在線高壓水沖洗裝置采用就地PLC程控，運(yùn)行時(shí)水泵出口壓力為30MPa，每根槍管上有8個(gè)噴嘴，每個(gè)噴嘴出口水柱流速約200m/s，流量約1.5t/h，吹掃范圍直徑約為5mm，水柱線性好，垂直于蓄熱元件，單位面積上沖擊動(dòng)能約是蒸汽吹灰器的40倍，高速水流強(qiáng)烈的沖擊及楔劈作用，將污垢從蓄熱元件上剝離，達(dá)到疏通堵灰的目的。

沖洗時(shí)，確認(rèn)高壓槍管到位后采用步退方式運(yùn)行，步退間距為5mm，每步?jīng)_洗時(shí)間為82s，總行程950mm（空預(yù)器旋轉(zhuǎn)一周80s，槍管上噴嘴間距為920mm，可以保證沖洗范圍覆蓋整個(gè)換熱面），沖洗結(jié)束后回到初始位置，噴嘴防護(hù)罩自動(dòng)關(guān)閉，防止噴嘴磨損或堵塞。單側(cè)沖洗時(shí)間約4.5個(gè)小時(shí)，總耗水量約54噸。

3.節(jié)能效果

2號(hào)爐510MW負(fù)荷下，沖洗后空預(yù)器煙氣側(cè)平均阻力由沖洗前的2.65kPa降至1.05kPa，三大風(fēng)機(jī)電流合計(jì)降低171A，折合功率為1528kW。沖洗期間空預(yù)器電流無明顯擺動(dòng)，電除塵入口煙氣溫度保持在105℃以上，電除塵運(yùn)行正常。

五、基于CO控制的電站鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)

1.立項(xiàng)背景

當(dāng)前電站鍋爐運(yùn)行中主要根據(jù)空預(yù)器入口氧量進(jìn)行總風(fēng)量的調(diào)整，雖然按照設(shè)計(jì)值或者燃燒調(diào)整優(yōu)化后的氧量值進(jìn)行控制，但由于電站鍋爐實(shí)際燃用煤種多變，難以在線確定機(jī)組運(yùn)行時(shí)的鍋爐最佳氧量，這就造成了實(shí)際運(yùn)行中氧量偏高或者偏低，氧量偏高引起輔機(jī)電耗升高，同時(shí)NOx的排放增大；氧量偏低生成大量CO時(shí)大幅度降低鍋爐效率，同時(shí)容易造成爐內(nèi)高溫腐蝕和結(jié)渣。

特別是低氮燃燒器改造后，在節(jié)能減排的壓力下最優(yōu)氧量難以實(shí)時(shí)確定，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。通過引入CO含量控制，改變以往單純靠氧量進(jìn)行調(diào)整的手段，實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行風(fēng)量的準(zhǔn)確控制，有效降低鍋爐不完全燃燒損失，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

2.技術(shù)特點(diǎn)

煙氣中CO濃度對(duì)總風(fēng)量變化的反應(yīng)十分靈敏，特別是在臨界點(diǎn)附近，氧的微小變化就會(huì)導(dǎo)致CO濃度的急劇變化。在最佳點(diǎn)氧=3.2%，CO=70ppm，當(dāng)氧由3.2%減小到2.7%時(shí)，CO增加到140ppm，CO濃度能及時(shí)反映燃燒系統(tǒng)配風(fēng)工況的變化。同時(shí)，CO含量與飛灰可燃物、排煙熱損失及過量空氣之間存在著一定的關(guān)系。通過檢測(cè)和控制CO，可使燃煤鍋爐在相對(duì)較低的過量空氣下運(yùn)行而不影響鍋爐效率。對(duì)于燃用高硫燃料，可減少過量空氣，從而使S氧化成SO3的數(shù)量減少，進(jìn)而減輕尾部受熱面的酸腐蝕。在較低的火焰溫度下，生成的NOx隨著過量空氣的減少而減少。另外，由于采用CO檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)局部缺風(fēng)現(xiàn)象，進(jìn)而尋找爐內(nèi)風(fēng)粉配合局部不均的根源，以獲得更加均勻的燃燒工況。

3.節(jié)能效果

采用CO控制鍋爐燃燒后，鍋爐效率提高約0.64個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)，鍋爐結(jié)焦明顯改善。

六、太陽能與火電耦合技術(shù)

1.立項(xiàng)背景

為了響應(yīng)國(guó)家可再生能源發(fā)展規(guī)劃，促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；l(fā)展，因地制宜應(yīng)用新能源解決地區(qū)電力供應(yīng)問題的號(hào)召。托克托發(fā)電公司利用內(nèi)蒙古地區(qū)年輻射總量?jī)H次于青藏高原，平均年日照時(shí)數(shù)在2895.9小時(shí)，日照百分率60%-80%，年輻射總量達(dá)5983.5MJ/m2的地理優(yōu)勢(shì)，結(jié)合燃煤機(jī)組及光伏技術(shù)特點(diǎn)，探索以光伏新能源替代煤炭供給燃煤機(jī)組部分生產(chǎn)負(fù)荷的新型耦合發(fā)電技術(shù)。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

10MWp光伏供電系統(tǒng)由10個(gè)1MWp光伏發(fā)電單元組成。其中1-5號(hào)光伏發(fā)電單元組成1號(hào)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入水廠6kV-I段實(shí)現(xiàn)與托電1號(hào)機(jī)組6kV廠用電系統(tǒng)并列；6-10號(hào)光伏發(fā)電單元組成2號(hào)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入水廠6kV II段實(shí)現(xiàn)與2號(hào)機(jī)組6kV廠用電系統(tǒng)并列。

3.節(jié)能減排效益

該項(xiàng)目年均發(fā)電量約16439MWh，可降低廠用電率約0.06個(gè)百分點(diǎn)。

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