面向新一代煤电灵活性需求的新型给水提温技术适应性研究与应用
内蒙古京能盛乐热电有限公司
一、项目案例基本信息
二、项目案例详细内容
1.项目案例简介
本项目属于“能源-火电-燃煤火电三改联动暨新一代煤电”技术领域，2021年4月自治区能源局下发《关于实施火电灵活性改造促进新能源消纳工作的通知》【2021】261号文件，5月下旬京能电力组织旗下6家燃煤火电厂（蒙西电网区域）召开专题会研究部署灵活性改造事宜。盛乐热电灵活性改造工作随即启动，以一级专家侯建军牵头成立机组灵活性改造项目攻关小组，邀请业内十余家电力科研院所、主机厂家以及专门从事火电机组灵活性改造第三方机构组织多次论证，针对上述问题解决改造方案六易其稿，最终结合机组实际，确定了灵活性改造30%THA且低负荷脱硝烟温不低于300℃升级改造目标。这意味着脱销入口烟温提升幅度至少在50℃以上，市场上常规的低负荷脱销技术路线，如省煤器烟气旁路、给水再循环，零号高加等技术，单一方案均无法达到50℃以上提温幅度，需要采用多种技术融合来实现。最终将上海锅炉厂省煤器低温烟气旁路与一家第三方公司提供的给水提温两项技术，优化组合后作为盛乐两台机组灵活性改造首选方案。该方案除满足上述确定灵活性改造目标外，还具有进一步降低锅炉转态点，提升再热气温，提升二次风温有助于低负荷稳燃的效果。方案经盛乐热电公司、京能电力、京能集团三级专家答辩审查，2023年4月盛乐热电集团级科技项目《电热协同互补提升机组灵活性关键技术研究与应用》获得批复，6月份《350MW超临界锅炉提升灵活性关键技术研究与应用》申报呼和浩特市2023年度“揭榜挂帅”项目，因方案独特技术有创新，从众多备选项目中脱颖而出遴选入围2023年呼和浩特市本级重大科技专项支持项目，获得政府给予500万元科技资金奖励和支持。
基于本项目申报专利18项，其中发明专利授权3项实质审查4项，授权实用新型专利11项，发表各类科技论文8篇。项目经济效益突出且具有良好的社会及环保效益，第三方评估年度收益达2072.7万元。当前该项技术已推广应用于京宁热电、康巴什热电等同类型机组，盛乐热电积极参加国内专题研讨会议开展交流和推广，国内各大发电集团来厂调研学习。
2.主要创新点概述
基于蒸汽回热理论，结合目前应用成熟的零号高加给水提温路线，融合制粉系统提升干燥出力方案，提出一种新型给水预热技术，充分挖掘机组原有设备潜力，实现低负荷提升给水温度降低省煤器换热，间接提升SCR入口烟温。（该技术所属的学科分类名称为：机械工程加热；发明专利：一种深度调峰给水预热器，专利号：ZL202411237631.5）
开展机组纯凝工况摸底试验，锅炉最低直流负荷35%BMCR对应机组发电出力40%THA。确立了30%THA锅炉不转态灵活性改造目标，融合当下主流灵活性改造技术路线，提出一种新型电热协同给水提温技术，能有效提升锅炉低负荷脱硝系统运行安全性，利于机组低负荷稳燃，并且将超临界锅炉转态点前移至30%BMCR以下。改造后性能试验表明，纯凝工况下锅炉不转态机组最低电负荷下降至24.8%THA保持6小时安全稳定运行，期间脱硝SCR入口烟温均值不低于300℃，入炉二次风温由改造前摸底试验199℃提升至350℃，三台磨煤机运行平稳炉内燃烧稳定，灵活性升级改造实际效果超越预期。（国际会议论文《Research and application of new feedwater heating technology based on deep peak shaving of thermal power units》华中科技大学主办2024.09，IEEE出版EI检索）
3.技术实现路径及方法
项目围绕制约350MW超临界机组深度调峰面临的低负荷下SCR入口烟温低、低负荷下燃烧不稳定、水动力不足、NOx排放超标及氨逃逸大、干湿态频繁转换及汽温波动大等关键问题，创造性研究开发一项电热协同深度调峰新技术，该技术能够提升给水温度，进而提升SCR入口烟温，同时能够降低机组“转态点”；提升热二次风温度，配合燃烧器优化实现低负荷稳燃；能够提升再热汽温，提升汽轮机运行安全性，优化机组性能提高经济性。该技术首先在内蒙古京能盛乐热电有限公司2×350MW超临界1 号机组实施并开展应用研究，后期在2号机组实现首台套应用。机组升级改造后通过第三方测试机构验收，超预期实现25%THA最小出力。各项生产指标符合预期。
4.应用情况及可推广前景简述
盛乐热电公司两台机组相继实施灵活性升级改造，2号机组于2023年9月跟随机组检修同步进行，机组启动后开展系统调试。1号机组于2024年5月完成工程实施及系统调试。按照内蒙古自治区能源局关于印发《内蒙古电力燃煤发电机组灵活性改造能力验收监管暂行办法》的通知（内能新能字【2022】1352号灵活性运行指标要求，2024年3-8月份委托第三方内蒙古科电电气公司进行性能试验，后期受辖区政府及内蒙古电力公司委派，内蒙古电力科学研究院开展现场验收并出具验收报告。
统计2025年盛乐1号机组纯凝工况深度调峰运行约280小时，平均负荷105MW，2号机组纯凝工况深度调峰运行260小时，平均负荷103MW.深调期间均投运给水提温系统配合负荷调整。由于盛乐热电两台燃煤机组已开展灵活性改造，并随时具备最小出力运行条件，2025年以来周边兄弟电厂为配合蒙西电网深度调峰，新能源大发时段均出现多次被调停情况，且平均调停次数超过20次，盛乐热电通过积极争取从未出现过类似的调停情况。
盛乐热电通过实施机组灵活性升级改造，提炼电热协同互补提升两台机组灵活性关键技术研究与应用课题，创新提出一种新的灵活性改造即新型给水提温技术，围绕相关技术申报专利18项，其中发明专利授权3项，实质审查4项，授权实用新型专利11项，基于项目已发表科技论文7项。2024年9月受邀参加中国电机工程学会组织的《煤电机组节能降碳、灵活性、供热改造“三改联动”先进技术及典型案例推广交流会》（中国.无锡 ）进行技术交流和宣传推广。该项技术已在京能电力旗下京宁热电、康巴什热电等同类型机组进行推广应用，国内各大发电集团下属电厂抵厂调研学习。
5.经济效益及社会效益情况
5.1经济效益
5.1.1直接收益测算：
1）节支：即升级改造后节约发电成本，现货开启深调期间机组最小出力降低至25%THA，按照实际深调平均负荷30%THA，每年机组纯凝工况深调按照350小时测算，释放4900万KWh电量由新能源来补充，盛乐发电成本价按照0.25元/kWh（主要燃料节省），根据上述深调电量节约的发电成本1225万元/年。
2）增收：升级改造后取得现货收益，调顶峰平均电价按0.45元/kWh,深调平均出清0元/kWh（近零电价），机组参与深调4900万KWh负现货剔除0.25元/kWh发电成本，全额置换高电价顶峰电量年收益折算980万元/年。
3）低负荷运行煤耗增加燃料成本上升：机组纯凝工况负荷由50%THA降至30%THA，综合煤耗相比50%负荷增加约30g/kWh，深调350小时两台机组发电量约7350万KWh，测算深调年增加标煤约2205吨，标煤单价按照600元/吨折合费用132.3万元/年，这个属于机组30%低负荷运行煤耗升高，额外增加的燃料成本。
上述①+②-③为依据2024年度蒙西电网现货交易政策测算的直接收益约 2072.7万元/年。
5.1.2间接收益：
1）获得对等容量新能源批复：盛乐热电两台350MW超临界机组实施灵活性升级改造，项目验收后政府配套25%（175MW）对等容量新能源落地乌兰察布市。
2）减碳收益：燃煤火电灵活性改造后产生的降碳收益依据现行政策暂不支持在火电侧计量。
5.2社会效益
盛乐热电两台350MW超临界机组，通过实施灵活性升级改造科技项目，建立了清晰的科技治理与战略对标机制，明确组织与职责。优化了科技项目全生命周期的项目管理流程，从策划与立项、执行与监控、结项与后评估等。培育协同与创新的项目文化，这是提升管理水平的“软环境”，打破部门墙鼓励跨部门协同创新，拥抱变化与容忍失败，对于研发类项目营造允许试错，从失败中学习的文化氛围。建立度量与持续改进的机制，形成PDCA循环。通过新型给水提温技术加持，提升机组深度调峰期间低负荷稳燃能力，低负荷大幅提升入炉二次风温炉内燃烧环境优化，水冷壁受热面热偏差小，各屏水冷壁管子换热均匀膨胀一致，降低各级受热面变形爆管的风险。
灵活性改造核心目标是促进可再生能源消纳，直接减少燃煤发电量，从而显著降低主要健康危害物的排放，降低疾病负担与医疗成本急性病减少；需配套环保设施升级，避免“减排抵消”风险；可再生能源替代加速，灵活性改造为风光并网提供空间，加快煤电占比下降，从根本上减少健康危害源。基于蒸汽回热理论的新型给水提温技术，对整体燃煤火电灵活性升级改造技术进行衍生和拓展，技术融合度好改造工期短投资费用低，推动该领域技术的进步。盛乐热电两台350MW机组灵活性升级改造后，火电深度调峰25%THA+新能源25%联合运行，发电能力与升级改造前原机组50%相当，联合运行期间综合能耗及污染物排放总量大幅下降。
6.项目案例获专利及奖励情况：
6.1专利梳理（基于本案申报发明专利7项授权3项，授权实用新型专利11项）
6.2 发表论文（项目前期策划及实施期间发表科技论文8篇）
6.3 关联课题获奖
7.申报单位内部评审结论意见：
针对盛乐热电350MW超临界燃煤火电机组纯凝工况灵活性改造，组织开展前期调研和摸底试验，首先确定锅炉不转态30%THA升级改造目标，基于蒸汽回热理论，提出一种面向新一代煤电灵活性需求的新型给水提温技术，在盛乐两台超临界机组先后实现工程化应用，超临界锅炉不转态突破25%THA最小出力连续运行。后期积极参加行业专题会议进行技术推广，目前已应用于周边京宁热电、康巴什热电等同类型机组，国内各大发电集团来厂调研学习。
京公网安备 11011502004515号 
