東方電氣：“近零排放”并不難

隨著我國霧霾污染的猖獗，燃煤污染屢屢被口誅筆伐。造成霧霾的原因很多，包括汽車尾氣排放、城市建設污染、地形構造等，但大量能源消費和以煤為主的能源結構是主要原因。大名鼎鼎的PM2.5是霧霾的直接成因，而二氧化硫、氮氧化物及煙塵又是形成PM2.5最重要的三大污染物。在中國，煤炭消費正是這三大污染排放的主要來源。

但是，對中國這樣“多煤、少油、缺氣”的國家來說，工業化、城市化發展進程以及煤炭資源的價格優勢，決定了即便我們堅持“減煤壓煤”的能源戰略，在較長一段時期內，中國經濟發展的主要能源還是煤。我國煤炭消費比重近三年來以每年1%的速度下降，但由于煤炭消費基數大，直到2013年煤炭消費仍占能源消費的近66%。

在這種現實之下，中國需要在“減煤壓煤”的同時，盡可能降低燃煤的排放。由于在我國每年約40億噸原煤使用中，50%左右為電力所用，因此讓燃煤電廠減排，就等于牽住了燃煤減排的牛鼻子。

對此，東方電氣董事長王計有明確的認識：“人們在充分享受電能帶來便利的同時，有了新的需求，藍天白云，清新空氣，需要低碳，需要綠色。所以，能源裝備企業要改變自己的追求方向。怎么把煤電降到低排放，甚至降到零排放，是我們需要去做的事情。”

2014年7月18日，廣州市政府組織實施的“50355”工程試點項目、恒運電廠9號燃煤熱電聯產機組“超潔凈排放”改造項目正式投入運行。現場機組顯示的實時排放數據二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放值，分別為1、23、1.7毫克/標準立方米，遠低于燃氣發電機組的排放標準，達到目前國內同類機組環保改造的最好水平，實現了煤的超潔凈燃燒，是國內首個30萬千瓦“超潔凈”燃煤改造機組。

作為中國最大的發電設備制造企業之一，東方電氣參與了恒運電廠9號機組的鍋爐、汽輪機、發電機和脫硝（氮氧化物排放控制）的改造。業內人士稱：“東方電氣改造后的發電機組，不僅排放指標達到了目前國內同類機組環保改造的最好水平，而且節能。東方電氣為燃煤電廠立了新標準。”

近零排放

東方電氣以“綠色動力，驅動未來”為愿景，發展清潔能源早已上升為企業戰略。公司早在10多年前就先后進入核電、風電等清潔能源領域，并于2003年開始探路煙氣治理市場，先后引進和自主開發了一系列環保技術和產品，為燃煤機組的清潔排放打下了堅實的基礎。

幾年前，恒運電廠領導訪問東方電氣洽談電站改造事宜時，集團公司總經理斯澤夫首度為客戶拋出了“近零排放”的理念，推介了東方電氣在這個領域擁有的技術條件和系統集成能力，雙方一拍即合。近零排放，是指燃煤機組的煙氣排放達到天然氣機組標準，即二氧化硫不超過35毫克/標準立方米、氮氧化物不超過50毫克/標準立方米、煙塵不超過5毫克/標準立方米（廣州市“50355”工程由此而來）。

2012年3月，東方電氣簽署恒運電廠8號、9號汽輪發電全機組增容降耗工程及低氮燃燒器改造合同，隨后又簽署了脫硝優化合同，以火電機組綜合系統優化、技術集成、升級改造商身份參與到國內首個“近零排放”機組改造項目中。

根據合同要求，恒運電廠9號機組脫硝改造采用“低氮燃燒+SCR（選擇性催化還原法）煙氣脫硝”技術。脫硝主要從兩個渠道著手。一是通過優化改進鍋爐的燃燒系統，控制燃煤NOX（氮氧化物）排放；二是通過改進優化脫硝裝置，最終實現尾部煙氣NOX減排指標的控制。由于東方電氣提供主機設備，較其他僅做脫硝技術的企業更能從整個系統上去統籌考慮。

通過低氮燃燒改造，氮氧化物的產生量應控制在300毫克/標準立方米以下，同時優化SCR煙氣脫硝工藝，使氮氧化物的最終排放濃度在45毫克/標準立方米以下，低于燃氣機組氮氧化物50毫克/標準立方米的排放控制標準。按照最終實時排放數據測試，NOX排放濃度達到了23毫克/標準立方米，遠低于45毫克/標準立方米的目標值。其中，東方電氣自主開發的DBC-MDSS多維深度分級燃燒系統表現出燃燒穩定性好、爐膛負壓波動小、燃盡程度高等優良特性；通過制粉系統和燃燒優化調整，保障了鍋爐各項指標全面達標，特別是各負荷段下NOX排放顯著降低，額定負荷下脫硝前實測NOX排放從350～450毫克/標準立方米降到180～220毫克/標準立方米，遠低于合同規定的NOX排放量小于300毫克/標準立方米的保證值。

2003年進入煙氣治理市場后，東方電氣所屬企業東方鍋爐經過多年發展，已成長為國內最大的SCR供應商，擁有完整、全自主和領先的SCR脫硝技術，脫硝效率可實現大于90%，最高達92.5%，實現全負荷SCR投用。擁有完整全自主和領先的SNCR+SCR技術，實現不低于90%的脫硝效率，能全面滿足CFB鍋爐NOX近零排放要求。

節能降耗

為了提高恒運發電廠運行的經濟性，在汽輪機通流改造上，東方電氣所屬企業東方汽輪機采用了目前汽輪機設計的先進技術。這是東方電氣經過近20年研究和技術創新研發的具有自主知識產權的汽輪機通流設計先進技術，包括調節閥分析優化技術、調節級分析優化技術、壓力級3D流場優化技術、末級長葉片技術、動葉整體圍帶阻尼結構技術、動葉片安全可靠性設計技術、排氣缸優化技術、密封技術等。

改造后的恒運電廠9號機組供電煤耗比改造前降低了20.68克/千瓦時。雖然煤耗值較超臨界或超超臨界機組還有一定差距，但在“五年磨一克”的煤耗領域，且在機組背壓較高的情況下，這是個了不起的成績。按年利用小時5500小時計算，300MW機組一年可以節約燃煤3.3萬噸，進而帶動減排二氧化碳8.6萬噸，在同類機組中已經走在了前列。

伴隨著國家能源結構的調整，優化老機組性能，節能降耗的壓力不斷加大。東方電氣以滿足用戶需求為目標，近年持續優化和改進技術，進一步提升產品的經濟性和環保性，并積極向用戶推介新技術，與客戶合作對機組進行改造升級，以降低能耗，提高出力，保障機組安全可靠性，為用戶提供“全生命周期”的服務。

效益誘人

在恒運電廠9號機組“超潔凈排放”改造項目正式投運現場，恒運集團有關負責人介紹，兩臺300MW機組改造累計需投入3億元，按機組年利用小時5500小時計算，預計增加成本0.019元/千瓦時（按10年固定資產折舊、綜合考慮了運營成本增加等因素）。相比煤改氣僅燃料成本就增加4角錢而言，2分錢只是其1/20。

據悉，廣州市改造一臺機組政府獎勵500萬元。廣州市長陳建華在投運現場向在場的發電企業和包括東方電氣在內的制造商激情承諾：“廣州人民歡迎燃煤企業推進改造工作，今年都開工也沒問題。政府說話算話，不管財政超多少預算，我們照顧解決。”陳建華的決心不僅代表廣州市政府，也代表了許多地方政府的心聲。“近零排放”已逐漸成為發電企業必須面對的方向和環保趨勢。

吸引恒運電廠積極投入“超潔凈排放”改造的還有兩個更誘人的好處：一是獲得政府的支持，新上更高容量的機組，將企業做大做強；二是對于改造電廠，政府將給予清潔發電優先上網的政策。政府的支持鼓勵無疑激發了電企改造的熱情，也給東方電氣等設備制造企業帶來了更多的機遇和挑戰。

而優先上網，無疑清潔發電量越多越有優勢，于是發電機的增容改造優勢顯露出來。東方電氣旗下東方電機負責9號機組的發電機增容改造。通過對發電機通風系統中的部分元件進行更換、改進和優化，并將舊冷卻器更換為新型高效大容量的冷卻器，提高了發電機的通風冷卻效果，從而實現了將發電機的額定出力由300MW提高到330 MW，讓機組發電上網有保障的情況下多發電，獲得更高的效益。

系統集成

盡管參與了恒運電廠9號機組包括發電機、汽輪機、鍋爐和脫硝等“近零排放”的大部分項目改造，東方電氣仍然緊盯著未來的目標——獨立為各類電站提供“近零排放”的整體解決方案。

目前，二氧化硫、氮氧化物、煙塵等的排放控制都還處于單一設備處理單一污染物的“各自為政”狀態。這樣做在某種程度上雖也能解決問題，但給電廠的集成帶來了更多的麻煩，同時單項技術面臨代價高昂和無法滿足指標要求的窘況。科學的辦法應是通過各裝置的協同合作，前一環節為后續環節創造有利條件，后續環節彌補前一環節的不足，協同脫除污染物以達到排放要求。

在擁有成熟、領先的技術和產品基礎上，東方鍋爐與高校、科研院所合作持續提高產品性能，優化協同控制技術，為此提出了單一污染物高效脫除與多環節整體協同控制技術方案，對改造機組提出了技術路線：根據污染物排放情況開展超低NOX燃燒系統改造、SCR優化、加裝低低溫省煤器、電除塵器改造、FGD改造、加裝WESP、加裝或改造WGGH等。

恒運電廠9號燃煤機組的投運，是對東方電氣機組改造綜合能力的一次檢驗，也為“近零排放”系統集成奠定了堅實的基礎。而恒運電廠“超潔凈排放”效應，也為在中心城市周邊建設高效清潔火電做了一次示范。正如廣州市長陳建華所說：“這不僅在廣州，在全省乃至全國都具有里程碑的意義。”