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摘要：本文阐述了华电裕华热电灵活性改造的必要性，确定了热电解耦，炉侧和控制侧改造的技术方案，论证了该项工程在工艺技术、建设条件是可行的。进一步分析其运行成本和经济性，由于火电灵活性改造的收入绝大部分来自补贴，因此，建议进一步加强政策争取和落实，这样才能确保项目有盈利。
关键词：火电灵活性；点火稳燃系统；经济性分析；热电解耦
背景
国家能源局于2016年6月28日发布了《关于火电灵活性改造试点项目的通知》，公布了首批提升火电灵活性试点项目清单。裕华热电作为国家能源局首批选中的火电灵活性试点单位之一，同时作为石家庄地区的重点供热企业，如何结合电厂自身情况，挖掘机组深负荷调节潜力，增强机组灵活性，为缓解热电矛盾探索一条可行之路将非常有意义。且2017年1月13日华北监管局下发华北监能市场[2017]18号文，对《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则（试行）》其中第十三条进行修改为“机组因提供深度调峰服务造成的比基本调峰少发的电量，按照250元/MWh进行补偿”。
1 机组概况
裕华热电2×300MW机组锅炉为上海锅炉厂生产的SG--1025/17.5-M729型1025t/h亚临界压力一次中间再热自然循环锅炉，单炉膛四角切圆燃烧，烟气挡板调温，采用中储式钢球磨热风送粉、冷一次风系统，半露天布置，全钢架悬吊结构，平衡通风，固态机械除渣。设计燃用70%阳泉煤和30%昔阳煤的混煤，校核煤种为70%平定无烟煤和30%昔阳煤的混煤，不投油时最低稳燃负荷为40%BMCR。
裕华热电现有热网系统由热网首站、一次热力管网、二级换热站、二次热力管网、热用户组成。石家庄裕华热电将热量趸售给石家庄供热集团。厂内两台供热机组，其中#1机组额定采暖抽汽流量为480t/h，额定工业抽汽流量为50t/h。#2机组于2014年11月完成双转子高背压供热改造并投产，在冬季供暖期以背压机组方式运行，其主要热力产品为高温水。使得全厂的供热能力增至800MW。
2 热电解耦改造技术路线
2#机组为高背压运行机组，热电解耦时，应以2#机组带基本热负荷，对1#机组进行电负荷和热负荷调节。在供热初末寒期，由于外网供热负荷较小，2#机组满负荷运行，#1机组低负荷运行，采用#2机组以及蓄热系统即能满足夜间调峰的负荷需求。供热高寒期时，#2机组满负荷运行，采用#1机组、蓄热系统、以及尖峰加热系统进行#1机组的热电解耦，以满足热负荷和电负荷调峰的双向要求。下表为厂内热电解耦运行方式。
3 锅炉侧改造技术路线
从技术成熟度等方面比较，建议选用富氧少油点火技术或富氧等离子点火技术；从维护工作量（电极寿命短等）、煤种适应性（裕华热电日常燃煤为干燥无灰基挥发分Vdaf一般在18%左右的混煤，有时燃用挥发份16%左右的混煤）等方面比较，应该考虑选用富氧少油点火技术；若只考虑低负荷稳燃要求，三种方式均可行，大功率等离子点火技术相对更安全、环保，且运行费用最低。
根据裕华热电#1锅炉实际情况，从安全、环保、运行费用等方面综合分析，为实现机组灵活性，满足低负荷下锅炉助燃、稳燃需求，建议优先选用大功率等离子稳燃技术改造。将锅炉A层原煤粉燃烧器更换为等离子体燃烧器，配套安装等离子体发生器、等离子燃烧器、供电系统、控制系统、载体风系统、冷却水系统、一次风加热系统、一次风速监测系统、图像火检系统、壁温监测系统及附属设备等。
锅炉大功率等离子体点火稳燃节油技术改造以后，通过冷炉热一次风送粉，减少锅炉冷态启动耗油；机组深度调峰低负荷助燃时节约燃油；减少油污产生，对锅炉尾部受热面、脱硝、除尘器及脱硫浆液不会造成污染，可以在点火初期就投入除尘器等环保设备。
4 空预器防堵塞技术改造
针对裕华热电#1锅炉实际情况，建议采用ABS沉积区下移（热一次风预加热或热二次风预加热）技术，热一次风预加热费用投资较少，但控制方式相对复杂，对一次风机、热一次风调门及循环风调门的自动调节品质及相互匹配要求均比较高，对设备及其可靠性要求也非常高，若匹配不好可能影响正常送粉进而影响锅炉燃烧，因此，考虑到操作简便及系统安全性，推荐采用ABS沉积区下移（热二次风预加热）技术方案。另外，建议空预器增设高声强声波吹灰器加强吹灰效果作为空预器防堵塞的辅助手段，可以进一步彻底解决空预器ABS堵塞的问题。
5 低负荷协调控制优化
机组正常运行的负荷阶段不是原来的50-100%Pe，而是40-100%Pe，甚至范围更大。打破了原有的运行模式，需要对低负荷协调控制的调节品质进行提升，以满足机组靈活性的需要，通过对AGC一次调频和控制回路的优化调整，以此满足电网的调频调功要求，为发电机组的安全、稳定、经济运行提供可靠的技术保证。
6 经济性分析
热电解耦改造后收益分为机组深度调峰所得补贴收益。经测算，如果按照现行250元/MWh的标准进行电量补贴，每年收益977万元。
改造后机组参与低负荷深度调峰（30%负荷）时，预计比正常工况每小时增加运行费用约1000元，增加大功率等离子点火稳燃系统，属于深度调峰下相对节能项目，深度调峰时相对于目前的少油点火助燃方式年节约166万元，预期5年可收回投资。
本工程将热电解耦改造投资、炉侧和控制系统改造投资一起考虑，总投资为10136万元。以热电解耦每年979万元补贴收入以及锅炉侧改造每年160万元收益进行盈利能力分析，财务评价显示为亏损。若现在按照10%的资本金内部收益率进行核算，每年的补贴为2554万元。
7 结论及建议
本项目对锅炉进行低负荷运行改造，在锅炉最低稳燃负荷基础上，优先利用机组采暖抽汽，其次利用再热蒸汽和主蒸汽对外供热进行负荷调节；同时，利用蓄热系统来缓解外界热负荷的波动，实现热电解耦。
纯凝工况下火电灵活性改造对锅炉点火、稳燃系统、空预器防堵、一次风管优化、引增合一及烟道优化以及宽负荷脱硝改造五方面进行改造，可以实现一定程度的锅炉低负荷运行，机组具有一定深度调峰灵活性，预期锅炉可实现30%负荷下不投油或投等子助燃情况下稳定运行。
综上所述，该项工程在工艺技术、建设条件是可行的。由于火电灵活性改造的收入绝大部分来自补贴，因此，建议进一步加强政策争取和落实，这样才能确保项目有盈利。同时，需进一步开展落实工程技术方案和实施措施。
参考文献：
[1]国家能源局.电力发展“十三五”规划（2016-2020），2016-12-26/2017-1-3
[2]国家能源局.国家能源局综合司关于下达火电灵活性改造试点项目的通知，2016-6-28/2017-1-3
[3]《2*330MW主机运行规程》 河北华电石家庄裕华有限公司
[4]齐建军，廉俊芳，赵志宏.600MW火电机组深度调峰能力探讨与经济安全性分析[J].内蒙古电力技术，2013，31（4）：51-53
[5]李聪。1000MW机组低负荷安全运行策略[J]华北电力技术，2014，2：50-54
关键词：火电灵活性；点火稳燃系统；经济性分析；热电解耦
背景
国家能源局于2016年6月28日发布了《关于火电灵活性改造试点项目的通知》，公布了首批提升火电灵活性试点项目清单。裕华热电作为国家能源局首批选中的火电灵活性试点单位之一，同时作为石家庄地区的重点供热企业，如何结合电厂自身情况，挖掘机组深负荷调节潜力，增强机组灵活性，为缓解热电矛盾探索一条可行之路将非常有意义。且2017年1月13日华北监管局下发华北监能市场[2017]18号文，对《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则（试行）》其中第十三条进行修改为“机组因提供深度调峰服务造成的比基本调峰少发的电量，按照250元/MWh进行补偿”。
1 机组概况
裕华热电2×300MW机组锅炉为上海锅炉厂生产的SG--1025/17.5-M729型1025t/h亚临界压力一次中间再热自然循环锅炉，单炉膛四角切圆燃烧，烟气挡板调温，采用中储式钢球磨热风送粉、冷一次风系统，半露天布置，全钢架悬吊结构，平衡通风，固态机械除渣。设计燃用70%阳泉煤和30%昔阳煤的混煤，校核煤种为70%平定无烟煤和30%昔阳煤的混煤，不投油时最低稳燃负荷为40%BMCR。
裕华热电现有热网系统由热网首站、一次热力管网、二级换热站、二次热力管网、热用户组成。石家庄裕华热电将热量趸售给石家庄供热集团。厂内两台供热机组，其中#1机组额定采暖抽汽流量为480t/h，额定工业抽汽流量为50t/h。#2机组于2014年11月完成双转子高背压供热改造并投产，在冬季供暖期以背压机组方式运行，其主要热力产品为高温水。使得全厂的供热能力增至800MW。
2 热电解耦改造技术路线
2#机组为高背压运行机组，热电解耦时，应以2#机组带基本热负荷，对1#机组进行电负荷和热负荷调节。在供热初末寒期，由于外网供热负荷较小，2#机组满负荷运行，#1机组低负荷运行，采用#2机组以及蓄热系统即能满足夜间调峰的负荷需求。供热高寒期时，#2机组满负荷运行，采用#1机组、蓄热系统、以及尖峰加热系统进行#1机组的热电解耦，以满足热负荷和电负荷调峰的双向要求。下表为厂内热电解耦运行方式。
3 锅炉侧改造技术路线
从技术成熟度等方面比较，建议选用富氧少油点火技术或富氧等离子点火技术；从维护工作量（电极寿命短等）、煤种适应性（裕华热电日常燃煤为干燥无灰基挥发分Vdaf一般在18%左右的混煤，有时燃用挥发份16%左右的混煤）等方面比较，应该考虑选用富氧少油点火技术；若只考虑低负荷稳燃要求，三种方式均可行，大功率等离子点火技术相对更安全、环保，且运行费用最低。
根据裕华热电#1锅炉实际情况，从安全、环保、运行费用等方面综合分析，为实现机组灵活性，满足低负荷下锅炉助燃、稳燃需求，建议优先选用大功率等离子稳燃技术改造。将锅炉A层原煤粉燃烧器更换为等离子体燃烧器，配套安装等离子体发生器、等离子燃烧器、供电系统、控制系统、载体风系统、冷却水系统、一次风加热系统、一次风速监测系统、图像火检系统、壁温监测系统及附属设备等。
锅炉大功率等离子体点火稳燃节油技术改造以后，通过冷炉热一次风送粉，减少锅炉冷态启动耗油；机组深度调峰低负荷助燃时节约燃油；减少油污产生，对锅炉尾部受热面、脱硝、除尘器及脱硫浆液不会造成污染，可以在点火初期就投入除尘器等环保设备。
4 空预器防堵塞技术改造
针对裕华热电#1锅炉实际情况，建议采用ABS沉积区下移（热一次风预加热或热二次风预加热）技术，热一次风预加热费用投资较少，但控制方式相对复杂，对一次风机、热一次风调门及循环风调门的自动调节品质及相互匹配要求均比较高，对设备及其可靠性要求也非常高，若匹配不好可能影响正常送粉进而影响锅炉燃烧，因此，考虑到操作简便及系统安全性，推荐采用ABS沉积区下移（热二次风预加热）技术方案。另外，建议空预器增设高声强声波吹灰器加强吹灰效果作为空预器防堵塞的辅助手段，可以进一步彻底解决空预器ABS堵塞的问题。
5 低负荷协调控制优化
机组正常运行的负荷阶段不是原来的50-100%Pe，而是40-100%Pe，甚至范围更大。打破了原有的运行模式，需要对低负荷协调控制的调节品质进行提升，以满足机组靈活性的需要，通过对AGC一次调频和控制回路的优化调整，以此满足电网的调频调功要求，为发电机组的安全、稳定、经济运行提供可靠的技术保证。
6 经济性分析
热电解耦改造后收益分为机组深度调峰所得补贴收益。经测算，如果按照现行250元/MWh的标准进行电量补贴，每年收益977万元。
改造后机组参与低负荷深度调峰（30%负荷）时，预计比正常工况每小时增加运行费用约1000元，增加大功率等离子点火稳燃系统，属于深度调峰下相对节能项目，深度调峰时相对于目前的少油点火助燃方式年节约166万元，预期5年可收回投资。
本工程将热电解耦改造投资、炉侧和控制系统改造投资一起考虑，总投资为10136万元。以热电解耦每年979万元补贴收入以及锅炉侧改造每年160万元收益进行盈利能力分析，财务评价显示为亏损。若现在按照10%的资本金内部收益率进行核算，每年的补贴为2554万元。
7 结论及建议
本项目对锅炉进行低负荷运行改造，在锅炉最低稳燃负荷基础上，优先利用机组采暖抽汽，其次利用再热蒸汽和主蒸汽对外供热进行负荷调节；同时，利用蓄热系统来缓解外界热负荷的波动，实现热电解耦。
纯凝工况下火电灵活性改造对锅炉点火、稳燃系统、空预器防堵、一次风管优化、引增合一及烟道优化以及宽负荷脱硝改造五方面进行改造，可以实现一定程度的锅炉低负荷运行，机组具有一定深度调峰灵活性，预期锅炉可实现30%负荷下不投油或投等子助燃情况下稳定运行。
综上所述，该项工程在工艺技术、建设条件是可行的。由于火电灵活性改造的收入绝大部分来自补贴，因此，建议进一步加强政策争取和落实，这样才能确保项目有盈利。同时，需进一步开展落实工程技术方案和实施措施。
参考文献：
[1]国家能源局.电力发展“十三五”规划（2016-2020），2016-12-26/2017-1-3
[2]国家能源局.国家能源局综合司关于下达火电灵活性改造试点项目的通知，2016-6-28/2017-1-3
[3]《2*330MW主机运行规程》 河北华电石家庄裕华有限公司
[4]齐建军，廉俊芳，赵志宏.600MW火电机组深度调峰能力探讨与经济安全性分析[J].内蒙古电力技术，2013，31（4）：51-53
[5]李聪。1000MW机组低负荷安全运行策略[J]华北电力技术，2014，2：50-54