国能九江发电有限公司：进口亚临界350MW机组机炉一体化供热改造关键技术研究

项目案例简介

项目以350MW机组为研究对象，综合机组提效、安全和供热等多项改造目标，基于汽轮机通流改造技术和能量梯级利用技术，采用“汽机侧抽汽匹配压力、锅炉侧匹配温度”的技术路线，研发出一套机炉一体化供热方案，提高机组的经济性、安全性。该技术路线结合汽机通流改造，重新设计了汽机高压调阀布置方案，并从汽机本体设计单独供热抽汽系统，炉侧设计单独的供热加热受热面，对抽汽进行再升温后供给最终用户。

采用机炉一体化供热技术改造效益，比主蒸汽和一抽混合供热方案减少供电煤耗9.88g/kWh，节能效果明显。

案例专题：2023综合能源服务暨数智化转型创新优秀项目案例汇编

选送单位：国能九江发电有限公司

项目案例背景

1.项目背景、目的及意义

在国家提出“3060”碳目标大背景下，以九江三期两台日立全进口机组为研究和改造实施对象，运用能耗分析模型和试验方法准确诊断机组的实际性能状况，开展综合节能降耗技术集成应用及中压供热技术研究，提高煤电机组的运行效率，降低机组排放，践行国家总体战略，加快推进火电产业转型升级，实现绿色低碳、高效环保发展。

2.项目研究的主要内容

（1）从汽机侧和锅炉侧综合分析，研究机炉一体化供热技术，实现中压供热（4.0MPa，400℃）能量的高效梯级利用。

（2）综合试验测量和理论建模技术，建立机组能耗诊断分析模型。

（3）综合研究多种可行方案，保证改造后能效水平达到同类型机组先进水平。

（4）针对原机组频繁出现的高调门故障，研究高调门改造方法。

（5）针对锅炉悬吊管屏由于进出口温差大、膨胀热位移大问题，研究新型管屏悬吊结构。

3.解决的关键技术问题及创新点

（1）首创性设计了机炉一体化供热技术方案，解决中压供热（4.0MPa，400℃）蒸汽参数难匹配的问题，实现中压供热时能量的梯级利用；

（2） 研究出一套基于数学建模和现场试验的能耗诊断模型，为改造关键技术方案的制定和工程投资决策提供到了理论支撑；

（3） 针对进口350MW机组的高调门设计缺陷，研发出安全可靠的高调门成套改造方案，彻底解决该类型高调门高频振动安全隐患，提高机组的可靠性；

（4） 研制一套适用于管屏由于温差较大导致膨胀量大的悬吊屏结构，能有效解决锅炉悬吊管屏由于进出口温差大、膨胀热位移大问题，优化吊挂结构，降低吊挂成本。

4.推广应用成效

项目成果在国能九江发电有限公司得到应用，改造后机组综合工况下供电煤耗较改造前降低14.01g/（kW•h），单台机年节煤量约22203.37吨标煤；改造中采用首创的机炉一体化供热技术，解决了机组中压供热需求，单机增加供热量42万吨/年。本次改造机组运行稳定，安全性问题得到了彻底解决，经济性、可靠性得到了大幅提升。

5.对促进行业科技进步的作用和意义

(1)执行了国家节能减排战略:通过节能提效和供热改造，为中压供热领域，尤其是化工行业供热应用领域，提供了一种全新的技术路线，提高了能源利用效率，为国家双碳目标做出积极贡献。

(2)提高了国家装备自主可控水平:通过此次改造，为进口机组换上了“中国芯”，同时优化了机组设计，提高了机组安全性和经济性，提高了能源设备装备水平，保障了国家能源安全。

(3)改善火电企业经营条件:通过本项目研究成果，扩大了发电企业经营范围，为企业进一步提供综合能源服务发展拓宽了空间。

主要创新点概述

1、提出了机炉配合的中压供热新方案，研发出机炉一体化中压供热技术，并完成工程应用，解决了亚临界机组中压供热（抽汽点压力4.0MPa以上，温度400℃以上）参数匹配问题，实现能量的高效梯级利用。

2、提出了一种外挂式的高调门改造方法，解决了高压调门共用腔室型汽机高调阀杆卡涩、断裂、LVDT振断故障等安全问题，优化了调门进汽特性，提高了机组经济性。

3、发明了一种带“膨胀弯”的悬吊管屏及吊挂结构，解决了炉内供热再热受热面悬吊管屏与集箱之间大温差工况下，管屏与集箱焊接处由于应力集中引起的拉裂问题，优化了吊挂结构，降低了吊挂成本。

4、设计了一种循环冷却系统，解决了供热受热面在低供热流量时，炉内供热再热受热面壁温超温问题，提高了供热系统的安全性。

应用情况及可推广前景简述

项目成果在本案例申报单位国能九江发电有限公司2台350MW机组上得到成功应用，改造中采用首创的机炉一体化供热技术，解决了机组中压供热需求，单台机增加供热量42万吨/年。本次改造机组运行稳定，安全性问题得到了彻底解决，经济性、可靠性得到了大幅提升。

本项目的研究成果适用于工业供热领域，尤其是以化工产业用汽为主的中压工业（压力4.0MPa以上，温度400℃以上）供热场景。

经济效益及社会效益情况

经济效益：2台机组改造后机组纯凝工况的平均供电煤耗为321.91 g/（kW•h）（负荷率按照100%：75%：50%的比例为1:7:2计算），与改造前相比，供热分摊后，单台机组折合供电煤耗降低约14.01g/（kW•h），折合单台机年节煤量约22203.37吨标煤，年节约燃料费用约1722.17万元，节能效果显著。考虑供热时，机组额定工况(供热80吨/小时)供电煤耗约308.64g/（kW•h）,综合工况平均供电煤耗312.59g/（kW•h）,较改造前降低约23.41g/（kW•h）。本次改造设计工况下合计单台机增加收益约2671万元/年。

社会效益：贯彻落实国家和集团双碳发展战略；在超低排放的基础上每年减排粉尘 3.3吨、SO2 及 NOX 超 16吨，且热电机组比分散小锅炉供热能耗下降 30%，减排成效显著；推动区域经济高质量发展；拓宽了企业综合能源服务发展的途径；加强了国家设备自主可控水平。

项目案例获专利及奖励情况

1.实用新型专利，一种大范围调节气温的串联喷水减温器布置系统；ZL 202022899122.2

2.发明专利：一种透平动叶片, ZL 202011415187.3；

3.实用新型专利：一种用于抽汽供热的加热管段热备用暖管系统，ZL20202 2901839.6；

4.实用新型专利：一种进出口流速有角度偏转的阀门滤网结构 ZL20202 2899079.X；

5.实用新型专利：一种锅炉悬吊管屏支吊结构；ZL2020 228991241；

6.本项目获国家能源集团2021年科技进步三等奖。

选送单位简介

国能九江发电有限公司位于位于江西省九江市东郊，北临长江，西靠九江长江大桥和京九铁路，水源充足，交通便利。公司现有三台燃煤机组在运，装机容量1360MW，其中2×350MW亚临界进口机组分别于2002年12月和2003年5月投产；“上大压小”2×660MW扩建工程第1台超超临界机组于2012年10月建成投产。

现国能九江公司2台350MW机组经济性方面已明显落后于目前国产同级新机组的设计水平，更无法与近年来大量建设的超超临界600MW以上机组竞争。两台350MW机组的主要问题存在于机组性能不佳、实际经济工况点严重偏离设计点，需采用先进成熟的技术实施汽机通流改造，以降低机组实际能耗，增强机组竞争力。同时，为加快推进火电产业转型升级，实现绿色低碳、高效环保发展，国能九江公司联合国电南京电科院、东方汽轮机、东方锅炉等单位，结合九江石化厂4.0MPa，400℃参数的中压供热需求，对其三期进口亚临界350MW机组进行升级改造技术研究。