探索節能降耗新思路實現低碳發展新突破

吳崢嶸

上海外高橋第二發電有限責任公司

“十三五”期間，中國將“綠色發展”作為五大核心發展理念之一，“生態文明建設”被提升到國家戰略高度，“建設美麗中國”成為全國人民的共同愿景，社會各界對于節能減排的關注越來越高，期盼也越來越多。

2016年，全國能源消費總量為39.65億t標準煤，煤炭在能源結構中占比達62%，煤炭占據著能源消費的主體地位。全國燃煤發電量44370.7億kWh，在總發電量中占比達72.2%，煤電仍是我國電力生產的主要形式。然而，長期以來煤炭總是會被打上“黑色”能源的印記，“高耗能、高排放”也是不少人對火電行業的固有印象。作為一家負責任的燃煤發電企業，如何在節能降耗上開拓新思路，探索新舉措、實現新突破？如何讓燃煤發電綠色低碳發展的夢想照進現實？外高橋第二發電公司（以下簡稱“外二”）自建廠以來不斷地進行思考、探索與行動。

1 大膽謹慎挖潛 實現機組運行優化突破

“外二”的兩臺900 MW機組是中國首次建設、運營百萬等級燃煤發電機組，建成時在國內單機容量最大、技術水準最高，曾被譽為“中華第一機組”。但隨著電力工業的飛速發展，國內超超臨界大機組的陸續投產， 而“外二”兩臺機組運行已十余年，在機組容量、效能上的領先優勢不再。

發電行業開展節能降耗最常規、最普遍的做法是實施技術改造。近年來，公司先后實施了一系列節能技改項目，取得了一定的節能降耗成效，供電煤耗降到了投產以來較低水平。但隨著“新常態”影響日益深入，機組長期低負荷運行、頻繁啟停，以及經濟煤種摻燒、超凈排放投運，使各項能耗指標控制難度不斷增大，節能改造空間越來越有限，深度節能降耗遇到瓶頸。

新形勢下，如何破解技術改造資金投入大、成效不明顯的難題？如何探索運行機組節能降耗新途徑、實現新突破？這是擺在“外二”面前一道重要的新課題。為此，“外二”確立了從運行優化入手尋求突破的工作思路，由公司和部門領導、生產專工、運行值長和技術人員等組成的攻堅團隊，開始了一次既大膽又謹慎的節能挖潛探索。公司團隊通過研究機組的性能試驗數據，分析歷年來的實際運行情況，比對國內同類型機組運行參數，最終在鍋爐燃燒配風優化上找到了突破口，經過多輪推敲制定出了3套針對不同目標的試驗方案。

大膽創新的思路背后，是更為艱苦謹慎的論證。配風優化方案不是調整幾項技術參數這么簡單，涉及到整個鍋爐燃燒系統的運行，更關系到機組運行的安全、可靠和環保。與德國阿爾斯通的原設計比較，這次運行優化探索幾乎是顛覆性的，是對常規節能方式的完全突破，開展的各項試驗全部在運行機組上進行，試驗過程要穿插在正常生產過程中完成，會帶來諸多未知的風險。

為此，“外二”團隊分負荷、分工況、分煤種開展40余次各項試驗、分析數據數千條， 四易其稿編制出《900 MW機組鍋爐燃燒配風優化方案》，實施了降熱一次風壓、降氧量、降大風箱差壓等一系列運行優化措施，形成了一套具有廣泛適應性的鍋爐燃燒優化策略。

據第三方進行的對比試驗顯示，在不實施設備技改、未投入大量資金的情況下，累計降低煤耗約1.8 g/kWh，年節約標煤約1.4萬t，節能收益超過約900萬元，減少溫室氣體排放3.92萬t。2015年公司供電煤耗296.6 t/kWh，在創造歷史同期最低紀錄取得良好節能成效的同時，環保減排效益尤為突出，鍋爐出口NOx排放下降100 mg/Nm3，降幅達25%以上。2016年5月，上海市總工會授予鍋爐配風優化方案“2015年度上海市職工先進操作法優秀成果獎”。

2 開拓思路 攻堅實現環保經濟運行突破

2016年，“外二”在申能股份系統首家整體完成超低排放改造，環保指標大大優于國家減排要求，達到燃氣輪機排放水平，順利通過綜合評估驗收。但正如業界普遍認識的那樣，超低排放改造對機組運行經濟性影響巨大，隨之而來的是機組環保減排能耗大幅上升，增加供電煤耗約3g/kWh左右。眼看一克一克好不容易“摳”下來的煤耗，因為超低排放改造一下子飆升上去幾克，“外二”團隊的成員們心有不甘，憋著一股勁要再啃“硬骨頭”。

切入點就從觀念的開拓創新開始。超低排放的主要運行參數和關鍵控制指標，國內絕大多數電廠都參照技術引進時的標準運行。然而，“外二”團隊經過長期來對超低排放系統運行的研究，認為在關鍵點上還有一定的優化空間，核心舉措是實施超低排放系統降溫運行，實施這項措施關鍵在于把控好煙氣酸露點。由于煙氣酸露點影響著鍋爐煙道內的腐蝕問題，直接威脅機組運行的安全和穩定，國內燃煤發電企業普遍都將煙溫調整得較高，以降低超低排放系統煙道低溫腐蝕的風險，卻也因此增加了大量的環保減排能耗。

“外二”團隊在學習、消化國內外相關理論的基礎上，在實際運行中開展煙氣酸露點研究試驗，分析大量測試數據得出煙氣酸露點的結露溫度低于理論計算溫度。在反復試驗論證基礎上大膽實施了煙冷器降溫運行的優化措施，找出合理的煙溫控制范圍，最低限度減少環保系統能耗損失，再次將突破常規的節能思路變為現實。此外，“外二”團隊還通過打“組合拳”的方式進一步推動超低排放系統綜合優化，先后實施了脫硫系統低能耗運行、電除塵系統綜合運行優化等措施，形成一套既能保證超凈排放系統正常運行，又具有較高經濟性的運行調整策略。

2016年9月1日《上海市燃煤電廠大氣污染物排放標準》頒發執行，規定只要負荷達到40%以上，無論機組處于啟停或者運行狀態，都必須滿足超低排放指標要求。針對“新常態”下機組負荷率持續走低、啟停越來越頻繁的情況，啟停過程的環保指標控制成了多數燃煤發電企業遇到的難題。如果通過設備改造以實現指標控制要求，則資金投入將是幾千萬元數量級的。“外二”團隊再次把眼光放在了啟停階段多舉措疊加綜合優化運行上，在完全利用現有設備、不增加任何資金投入情況下，機組啟停階段環保指標控制計優于有關標準要求。目前，團隊在已取得成效基礎上，又著眼于綜合利用，進一步開展“超低排放系統能源梯級利用”研究，完成了方案設計。

通過多角度鍋爐能耗控制策略的運用，使得超凈排放系統的能耗大幅度降低。統計數據顯示，2017年公司年度平均供電煤耗為297.52 g/kWh，已低于2014年超凈排放系統改造前的機組煤耗水平。也就是說，由于超凈排放系統投用而上升的近3 g/kWh的煤耗，通過“外二”對運行方式的不斷優化，已基本抵消。以此測算，全年節約標煤約2.6萬t，獲得節能收益超過約1 500萬元，減少溫室氣體排放約7.28萬t。一位常年致力于電力環保減排研究的知名學者在項目試驗現場說，““外二”在超低排放系統優化運行方面的水平，是目前為止我在國內所見的經濟性最高的！”

3 敢為人先 探索實現碳排放交易突破

隨著新一輪電力市場體制改革的深入推進，“碳排放”主題也越來越受到廣泛的關注。2016年10月27日，國務院印發《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》，2017年起啟動運行全國碳排放交易市場，碳排放交易將在國內各行業中全面開展。

作為國內首批開展碳排放交易試點的發電企業，“外二”公司認真研究碳排放交易相關政策，積極關注碳交易市場信息，敢為人先、主動探索，早在幾年前就已經創新開始了一系列碳排放交易和碳資產管理工作，目前已圓滿完成上海市兩個階段碳排放交易試點工作。

2013年11月26日上海碳排放交易開市當天，“外二”率先完成了上海市碳排放首單交易。2014年6月1日，“外二”在全國碳排放交易試點省市中首家履行碳配額清繳義務，并在之后連續三年成為上海首家履行清繳義務企業，被授予“首家履約獎”。2015年8月5日，“外二”先行先試簽訂“借碳協議”，開展上海碳市場首單借碳交易。2016年上海市“低碳日”活動中，“外二”自愿注銷1萬t碳排放配額，成為上海電力行業中唯一一家參與自愿注銷的試點企業，以實際行動履行節能低碳的企業社會責任。“外二”近年來通過持續開展的節能技術改造和運行方式優化，供電煤耗指標屢創新低，碳排放控制成效突出，成為上海唯一一家連續三年均有配額盈余的發電企業，在碳排放交易多項試點工作中率先實現突破，在全國碳排放交易領域產生了廣泛影響，樹立了“外二”品牌。

“十二五”以來，“外二”通過一系列節能技改項目和運行優化措施的實施，累計降低供電煤耗超過8 g/kWh。2016年，公司累計供電煤耗299.22g/kWh，較2015年全國600 MW級以上超臨界機組平均煤耗（303.9 g/kWh）低4.68 g/kWh。2017年，公司累計供電煤耗297.52 g/kWh，在全國同類型機組中供電煤耗處于領先水平。公司先后獲得了“全國節能減排工作先進電力企業”、“上海市“十一五”節能減排先進集體”、“上海市節能先進單位”等榮譽稱號。

“十三五”綠色發展的新要求為煤電節能降耗提出了新課題，在節能降耗的道路上“外二人”又將重新踏上征程，面向未來腳踏實地、一路向前，朝著效率最大化、能耗最低化、效益最優化的更高目標進發。