“机组供电煤耗不高于278克/千瓦时，相较改造之前的323克/千瓦时降低45克/千瓦时，煤耗指标达到国内当期在役同等级机组的先进水平。”近日，由哈电集团哈尔滨电气国际工程有限责任公司（以下简称“哈电国际”）承担的国家能源局能源领域首台（套）重大技术装备示范项目——天津国能盘山发电有限责任公司两台53万千瓦机组创新升级及延寿改造项目（以下简称“盘山项目”）通过整体延寿改造，机组将再次进入新的生命周期，可继续服役30年，这是目前国内唯一一个通过创新升级机组整体延寿30年的在役煤电项目。
今年8月，国家发展改革委、国家能源局印发的《能源重点领域大规模设备更新实施方案》中指出，持续推动节能改造、供热改造和灵活性改造“三改联动”，进一步降低煤电机组能耗，提升机组灵活调节能力。推动燃煤耦合生物质发电技术示范应用，支撑煤电低碳化发展。以机组安全性、可靠性为基础，大力推进设备安全更新改造。盘山项目切实解决了燃煤电厂能耗、排放和灵活性等问题，使老电厂焕发出新活力，有效填补我国电力装备升级改造的产业空白，为国内外老旧燃煤发电机组跨代升级、延寿改造探索新路径、提供新思路。
打造新时代综合能源“样板工程”
盘山电厂是“八五”期间国家重点工程建设项目之一，也是我国最早一批超临界燃煤发电机组，主辅设备均为苏联生产。两台机组分别于1996年2月和5月投产，已运行接近28年，电力生产许可证将于2026年到期。由于机组进入寿命后期，三大主机设备老化已严重影响机组安全可靠运行，机组能耗指标落后、灵活性又无法满足电网要求，面临着退出运行或关停的窘境。
“在安全性方面，三大主机设备老化严重，锅炉已被评为‘安全预警’状态；汽轮机高、中压缸通流区域冲蚀减薄，中压转子已经历3次直轴；发电机原始端部结构不合理，存在较大安全隐患。”哈电国际国内区域总部工程师刘文斌介绍说，机组纯凝工况下供电煤耗为323克/千瓦时，能耗高，经济性差；最大深调负荷只能维持在60%以上，调节速率低于1%，热、电无法解耦。
2022年9月，哈电国际与天津国能盘山发电有限责任公司正式签订创新升级及延寿改造合同，合同范围主要为锅炉、汽轮机、发电机及附属设备供货、技术资料及技术服务等，哈电国际总包，哈电集团三大主机厂负责设备供货。该项目采用创新改造升级的模式，既可实现主机延寿30年，又可实现低投资、高收益目标，对盘活现存的老旧燃煤发电机组，实现煤电企业可持续高质量发展具有重要指导意义。
实际上，盘山项目是哈电集团与国家能源集团集团联合申报的，被国家能源局列为“2021年度能源领域首台（套）重大技术装备”的示范项目。该项目应用了哈电集团多项煤电“三改联动”先进技术，是国内首个实现温度及压力跨代升级改造的燃煤火电机组项目，也是国际首例同类型机组改造项目，为国内外老旧机组创新升级及延寿改造提供了“样板”。
据了解，盘山电厂地处京津冀一体化协同发展的核心区域，是区域能源保供的重要支撑，同时承担着天津蓟州城区1000万平方米的供热任务。服役以来，盘山电厂对京津冀一体化发展及该地区的民生保障发挥了重要作用。此次改造项目将成为国家能源集团与哈电集团新时期合作的样板工程，双方联手打造能效领先、绿色低碳、智能智慧、和谐美丽的冷热汽水电多联供综合能源服务中心，成为京津冀一体化协同发展战略的重要支撑。
煤电“三改联动”先进技术世界首创
盘山项目是我国能源领域首台套重大技术装备示范项目、样板工程，也是应用哈电集团多项煤电“三改联动”先进技术的世界首创项目。
“在盘山项目中，哈电国际充分利用盘山电厂原有系统、设备和主厂房框架、基础，结合延长机组寿命，采用多项创新升级技术，将现有两台53万千瓦俄制超临界机组升级改造为国产高效超超临界机组，改造后机组能够实现调峰能力达到20％THA，进而极大提高了电网适应性。”刘文斌介绍说，机组供电煤耗不高于278克/千瓦时，相较改造之前的323克/千瓦时降低了45克/千瓦时，机组具有高参数、深调峰、大抽汽、智慧化等特点。
盘山电厂原汽轮机为超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机，设计参数为23.54兆帕/540摄氏度/540摄氏度。改造后主机参数达到在役机组最先进的28兆帕/600摄氏度/620摄氏度等级，首次实现机组运行参数的整体跨代升级。
本次改造在汽轮机基础利旧的基础上，采用了新型小焓降反动式叶片、全周进汽加补汽阀调节、预扭装配式隔板（静叶栅）、高压内缸采用红套环、叠片式进汽插管密封、AIS智慧化汽封系统，冬季大抽汽供热，柔性切缸零出力等多项创新技术，改造后供热能力得到大幅度提升，单机最大抽汽量能够达到880吨/小时，供热能力提高2倍以上，机组热耗、效率将达到国内当期在役同等级机组的先进水平。
盘山电厂原锅炉为53万千瓦等级T型直流超临界参数锅炉。本次改造锅炉通过对锅炉炉膛选型、受热面优化布置、炉内燃烧特性、多种耦合汽温调节方式及偏差控制策略、预测控制及远程诊断等方面研究，开发出具有自主知识产权的高效环保、安全低碳、灵活智慧53万千瓦超600摄氏度等级T型高效超超临界变压运行直流锅炉，其技术指标达到国内当期在役同等级机组的先进水平。
锅炉整体改造成为世界首台一次中间再热、墙式对冲燃烧的高效超超临界“T”型锅炉，厂房主要钢结构加固利旧，锅炉受热面全部升级换新，其中水冷壁采用螺旋+垂直管圈布置结构，过热器和再热器非对称布置，省煤器分级布置以实现宽负荷脱硝，从而达到低负荷稳定燃烧。
盘山电厂现有TBB-500-2EY3型汽轮发电机存在夏季进水、冷氢温度超标、定子端部振动大等安全问题，为该项目开发和研制的53万千瓦水氢冷汽轮发电机完全采用具有自主知识产权的技术设计，采用了包含大型水氢冷汽轮发电机的高效精准电磁设计、通风冷却、高可靠性绝缘、定子隔振结构、定子铁芯端部屏蔽和结构、高可靠性定子绕组端部固定支撑系统、高效转子全隐风斗式冷却等多项关键设计技术，与原俄制发电机相比效率高、短路比高，结构先进成熟可靠，技术参数达到国内当期在役同等级机组的先进水平。
为国内外老旧机组创新升级改造提供示范
新时期下，煤电在我国能源体系中的地位和作用被重新定义：严格控制新增煤电项目，新建机组煤耗标准达到国际先进水平，有序淘汰煤电落后产能，加快现役机组节能升级和灵活性改造，积极推进供热改造，推动煤电向基础保障性和系统调节性电源并重转型。
今年7月，国家发展改革委、国家能源局印发的《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》也提出，到2025年，首批煤电低碳化改造建设项目度电碳排放较2023年同类煤电机组平均碳排放水平降低20%左右；到2027年，较2023年同类煤电机组平均碳排放水平降低50%左右，接近天然气发电机组碳排放水平，给煤电机组升级改造提出了新的要求。
“盘山项目改造过程中充分利用盘山电厂现有条件，采用参数跨代升级、大抽汽供热、深度调峰、热电解耦等创新升级技术，实施烟气综合治理，以提高机组安全性、可靠性、经济性和灵活性。”刘文斌介绍说，盘山项目突破了机组非标设计、利旧设备系统与新设备系统的集成耦合等技术难点，研发并形成机组跨代升级的关键技术、研究成果及技术路线，最终将盘山电厂打造成为安全可靠、低碳高效的高品质区域清洁能源中心，为国内外老旧机组创新升级及延寿改造提供示范。
哈电国际以先进设计、高端制造和专业服务将盘山项目打造成精品工程和示范项目，真正践行“一次选择、一生服务、终生相伴”的服务理念。项目伊始，哈电集团就将该项目列入集团公司十大重点项目之一，哈电国际精挑细选经验丰富的团队作为项目执行者，并将国际项目经验应用到本项目中，三大主机公司调动全集团最优秀的技术专家参与项目前期设计研发，精雕细琢改造方案，根据现场需求按时完成设备供货。各参建方集智攻关，诸如锅炉钢结构加固技术方案难点，锅炉钢结构和汽机房、电气楼钢结构联合核算、汽轮机基础加固补强等问题得到有效解决。
据统计，与盘山项目同类在运的国外机组共有45台，其中50万千瓦等级22台，80万千瓦等级23台。这些机组大多位于哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、俄罗斯、白俄罗斯等“一带一路”沿线国家，且均面临延寿升级改造，通过盘山项目积累的延寿升级改造经验与多年国外执行项目经验，哈电国际将深耕俄制机组改造市场，从而带动中国装备、中国技术、中国制造走出国门。
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