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摘要：我国在今后相当一段时间内燃煤发电仍将占有主力地位，为了达到降低发电煤耗，实现用现有的煤多发电的目标，需要对现有燃煤电厂进行改造。首先，利用已掌握的技术改造现有电厂和建设新电厂，如缩短主蒸汽管道长度、提高二次过热温度、加强管道和阀门保温，用冷凝水冷却发电机，采用可调节气封、取较深处的海水作为电厂冷却水，降低锅炉排烟温度等；其次，利用最新技术就地改造2 0×10KW、10×10KW及12.5 x 10KW机组，就地改造投资少，不用再征地，生产辅助设备基本可用原有设施，节约的煤炭费用6年就能收回投资；第三，发展更高效的发电机组，提高蒸汽参数，特别是将蒸汽温度提高到700℃，可以把电厂的净效率提高到56%，煤耗可降至210g标煤/（kW·h），关键是研究开发一种新的耐高温的钢材，如果此项技术难题被解决，火电厂可减少1/3的燃煤量，大大降低二氧化碳排放量；第四，国家应大力改造工业锅炉，发展热电联产，利用供热来降低发电能耗。
关键词：发电煤；保温冷却水；就地改造
1前言
我国燃煤发电装机容量占发电总装机容量的70%，约占总发电量的80%。为了降低二氧化碳排放量，应努力改变电源结构，大力发展核电、水电、风电、太阳能发电及生物质发电，降低燃煤发电占总发电量的比例。然而考虑到我国“富煤、少气、缺油”的能源资源禀赋，在今后相当一段时间内燃煤发电仍将占有主力地位，因此当前应努力降低发电煤耗，实现用现有的煤多发电的目标。为了达到上述目标，需要对现有燃煤电厂进行改造。
2利用已掌握的技术改造现有电厂和建设新电厂
2.1改进电厂布局，缩短主蒸汽管道长度，降低蒸汽压力损失。现在蒸汽由锅炉到汽轮机，经过管道后蒸汽压力一般会降低10atm（latm=101325Pa，下同）。缩短主蒸汽管道长度，可以采取两个措施：一是将锅炉出来的蒸汽直接接到汽轮机厂房，去掉中间的建筑设施，控制室可另行找地方安排，这样就使蒸汽由锅炉到汽轮机的距离缩短很多；二是将现有的汽轮机横向布置改为纵向布置，将汽轮机的前部高压缸直接对着锅炉，前苏联的50×10kW机组和捷克的20×10kW机组都是采用这种设计，现在的核电站也是采用这种设计，将汽轮机的前部直接对着反应堆。
2.2提高二次过热温度。如超超临界机组的过热蒸汽为600%，二次再热后还是600%，蒸汽在第一个600℃时压力为270atm，到第二个过热温度时蒸汽压力减少了70atm，在此条件下采用相同钢材，应力减少，因此可以把二次再热后的蒸汽温度提高到620℃，由此可大大提高电厂的净效率。日本的矶子电厂将两台22×10KW机组改造建成两台60×10KW超超临界机组时，就是采用这种提高二次过热温度20%的设计。
2.3加强管道和阀门的保温。管道和阀门的保温对于节约能源具有重要意义，曾有过测算，一个8in的高温高压阀门若不采取保温措施，一年将损失8t标煤的热量。现在的保温标准是表面温度不超过50%，但据笔者考察，部分保温往往不达标，手摸上去感到烫手，温度肯定高于50%，这种情况在许多电厂都存在。因此笔者建议，对管道和阀门的保温做一次普查，表面温度高于50%的要重新采取保温措施。鉴于目前煤炭价格上涨以及环保要求的降低发电煤耗增加燃煤发电量提高，能否考虑把表面保温标准由50%降到45%，虽然由此产生一些工作量，但可以大大降低电厂的燃料消耗量。
2.4用冷凝水冷却发电机。现在的发电机通常采用定子水冷，转子和线圈氢冷，即水一氢一氢。冷却发电机的水还要引出降温后再用，氢气也要用水冷却降低温度，这些都需要冷却用水。如果改用冷凝水冷却，对发电机来说是冷却，对发电系统来说是回收热量。现在发电机定子线圈的空心导线已由铜改为不锈钢，用冷凝水是完全可行的，既可以回收熱量也可以简化电厂的冷却系统。同理，可以采用冷凝水冷却润滑油，对于润滑油来说是冷却，对于发电系统来说是回收热量。采取以上措施可以简化系统、提高效率。但空冷机组，特别是直接冷却机组由于背压高、冷凝水温度高，又随空气温度的变化而变化，很难采用这种方法。
2.5采用可调节气封，可减少漏气量，提高机组效率。汽轮机转子和定子由气封来密封，气封的间隙选择比较大，这是因为轴的长度在静止时有一个弯度，虽然弯度不大，但气封间隙太小会受到影响；转动部分在正常转速内还有一个临界转速，在临界转速时轴的跳动较大，气封的间隙选择较大就是基于这两点考虑。采用可调气封，在静止或临界转速时气封间隙较大，在正常转速运行时气封间隙自动缩小，以此达到减少漏气量、提高效率的目的。
2.6采用二次中间再热超超临界技术，特别是使汽轮机的机头对着锅炉，在大大缩短主蒸汽管道的长度后，便有利于二次中间再热。
2.7取较深处的海水作为电厂冷却水。深度在10m以上的海水温度比较低，而温度比较低，真空比较好，效率就比较高。如绥中电厂把取水口向深海方向延伸100m以上，可取到10m深的海水，提高了效率，这一点在夏季尤为明显。再如玉环电厂把取水口和排水口安装在一个轴线平面上，相距太近，如果把取水口向深海方向延伸100m，达到水深10m以上的地方，这样首先可以使取水口远离排水口，其次可取到温度较低的海水，从而提高电厂效率。还有内蒙古岱海电厂，水库有水10×10m3，现有4台60×10KW机组，2台没有建冷却塔，也没有采用空冷，直接用水库里的水冷却，运行多年并未对水库里的水造成影响。如果把排水口分散设置，分散向库中排水，效果会更好。第三台和第四台机组采用空冷技术，空冷的优势是不用水，劣势是效率较低（一般低5%左右）。达里湖库容16×10m3，若在湖边建500×10KW机组，不用建冷却塔，也不用建空冷装置，直接用湖水冷却，这样效率会提高5%～6%，也就是少烧5%～6%的煤。建设时，把电厂的排水管道分散设置，效果会更好。
结语
电力系统是以保障电网安全、经济、优质运行为前提的，由于电网的峰谷差是动态变化的，电网调度系统中调峰反应快捷的燃气发电机组常担当调峰的重任，燃煤机组响应调峰的速度和力度明显不如燃气机组，因此电网应建立相应机制，根据机组参与调峰的程度给予合理的补偿，多参与调峰机组的机组多补偿，少参与或不参与调峰机组的机组少补偿或无补偿，以提高电厂参与调峰的积极性，降低机组参与调峰导致煤耗升高的影响。
（作者单位：东亚电力管理咨询（南京）有限公司）
关键词：发电煤；保温冷却水；就地改造
1前言
我国燃煤发电装机容量占发电总装机容量的70%，约占总发电量的80%。为了降低二氧化碳排放量，应努力改变电源结构，大力发展核电、水电、风电、太阳能发电及生物质发电，降低燃煤发电占总发电量的比例。然而考虑到我国“富煤、少气、缺油”的能源资源禀赋，在今后相当一段时间内燃煤发电仍将占有主力地位，因此当前应努力降低发电煤耗，实现用现有的煤多发电的目标。为了达到上述目标，需要对现有燃煤电厂进行改造。
2利用已掌握的技术改造现有电厂和建设新电厂
2.1改进电厂布局，缩短主蒸汽管道长度，降低蒸汽压力损失。现在蒸汽由锅炉到汽轮机，经过管道后蒸汽压力一般会降低10atm（latm=101325Pa，下同）。缩短主蒸汽管道长度，可以采取两个措施：一是将锅炉出来的蒸汽直接接到汽轮机厂房，去掉中间的建筑设施，控制室可另行找地方安排，这样就使蒸汽由锅炉到汽轮机的距离缩短很多；二是将现有的汽轮机横向布置改为纵向布置，将汽轮机的前部高压缸直接对着锅炉，前苏联的50×10kW机组和捷克的20×10kW机组都是采用这种设计，现在的核电站也是采用这种设计，将汽轮机的前部直接对着反应堆。
2.2提高二次过热温度。如超超临界机组的过热蒸汽为600%，二次再热后还是600%，蒸汽在第一个600℃时压力为270atm，到第二个过热温度时蒸汽压力减少了70atm，在此条件下采用相同钢材，应力减少，因此可以把二次再热后的蒸汽温度提高到620℃，由此可大大提高电厂的净效率。日本的矶子电厂将两台22×10KW机组改造建成两台60×10KW超超临界机组时，就是采用这种提高二次过热温度20%的设计。
2.3加强管道和阀门的保温。管道和阀门的保温对于节约能源具有重要意义，曾有过测算，一个8in的高温高压阀门若不采取保温措施，一年将损失8t标煤的热量。现在的保温标准是表面温度不超过50%，但据笔者考察，部分保温往往不达标，手摸上去感到烫手，温度肯定高于50%，这种情况在许多电厂都存在。因此笔者建议，对管道和阀门的保温做一次普查，表面温度高于50%的要重新采取保温措施。鉴于目前煤炭价格上涨以及环保要求的降低发电煤耗增加燃煤发电量提高，能否考虑把表面保温标准由50%降到45%，虽然由此产生一些工作量，但可以大大降低电厂的燃料消耗量。
2.4用冷凝水冷却发电机。现在的发电机通常采用定子水冷，转子和线圈氢冷，即水一氢一氢。冷却发电机的水还要引出降温后再用，氢气也要用水冷却降低温度，这些都需要冷却用水。如果改用冷凝水冷却，对发电机来说是冷却，对发电系统来说是回收热量。现在发电机定子线圈的空心导线已由铜改为不锈钢，用冷凝水是完全可行的，既可以回收熱量也可以简化电厂的冷却系统。同理，可以采用冷凝水冷却润滑油，对于润滑油来说是冷却，对于发电系统来说是回收热量。采取以上措施可以简化系统、提高效率。但空冷机组，特别是直接冷却机组由于背压高、冷凝水温度高，又随空气温度的变化而变化，很难采用这种方法。
2.5采用可调节气封，可减少漏气量，提高机组效率。汽轮机转子和定子由气封来密封，气封的间隙选择比较大，这是因为轴的长度在静止时有一个弯度，虽然弯度不大，但气封间隙太小会受到影响；转动部分在正常转速内还有一个临界转速，在临界转速时轴的跳动较大，气封的间隙选择较大就是基于这两点考虑。采用可调气封，在静止或临界转速时气封间隙较大，在正常转速运行时气封间隙自动缩小，以此达到减少漏气量、提高效率的目的。
2.6采用二次中间再热超超临界技术，特别是使汽轮机的机头对着锅炉，在大大缩短主蒸汽管道的长度后，便有利于二次中间再热。
2.7取较深处的海水作为电厂冷却水。深度在10m以上的海水温度比较低，而温度比较低，真空比较好，效率就比较高。如绥中电厂把取水口向深海方向延伸100m以上，可取到10m深的海水，提高了效率，这一点在夏季尤为明显。再如玉环电厂把取水口和排水口安装在一个轴线平面上，相距太近，如果把取水口向深海方向延伸100m，达到水深10m以上的地方，这样首先可以使取水口远离排水口，其次可取到温度较低的海水，从而提高电厂效率。还有内蒙古岱海电厂，水库有水10×10m3，现有4台60×10KW机组，2台没有建冷却塔，也没有采用空冷，直接用水库里的水冷却，运行多年并未对水库里的水造成影响。如果把排水口分散设置，分散向库中排水，效果会更好。第三台和第四台机组采用空冷技术，空冷的优势是不用水，劣势是效率较低（一般低5%左右）。达里湖库容16×10m3，若在湖边建500×10KW机组，不用建冷却塔，也不用建空冷装置，直接用湖水冷却，这样效率会提高5%～6%，也就是少烧5%～6%的煤。建设时，把电厂的排水管道分散设置，效果会更好。
结语
电力系统是以保障电网安全、经济、优质运行为前提的，由于电网的峰谷差是动态变化的，电网调度系统中调峰反应快捷的燃气发电机组常担当调峰的重任，燃煤机组响应调峰的速度和力度明显不如燃气机组，因此电网应建立相应机制，根据机组参与调峰的程度给予合理的补偿，多参与调峰机组的机组多补偿，少参与或不参与调峰机组的机组少补偿或无补偿，以提高电厂参与调峰的积极性，降低机组参与调峰导致煤耗升高的影响。
（作者单位：东亚电力管理咨询（南京）有限公司）