“武漢核心區(qū)，與市政府隔江相望，十分鐘車程可達(dá)萬達(dá)中心、沙湖公園，地鐵、銀行、醫(yī)院配套齊全……”這不是某豪華房產(chǎn)的推銷廣告，而是這座武漢市市中心電廠的真實(shí)寫照。在為周邊區(qū)域供給能源的同時(shí)，如何將環(huán)境影響降到最低，是一個(gè)城市電廠始終追求的目標(biāo)。

武昌電廠鳥瞰

為此，湖北華電武昌熱電有限公司與GE攜手先后進(jìn)行轉(zhuǎn)型，并完成了亞洲第一例9E.03增強(qiáng)機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行能力改造，有效改善機(jī)組在部分負(fù)荷運(yùn)行環(huán)境下的排放，為武漢三鎮(zhèn)居民帶來了“高樓大廈之間的清潔電廠”。更綠色、高效的方式為武漢帶來更為充沛的電力和熱供給，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力與生態(tài)文明建設(shè)的和諧統(tǒng)一，也為省內(nèi)乃至國(guó)內(nèi)同類機(jī)組升級(jí)改造提供了有益借鑒。

幾乎也就是在這時(shí)，全國(guó)打響了保衛(wèi)藍(lán)天的斗爭(zhēng)。2013年，國(guó)務(wù)院發(fā)布了大氣污染防治十條措施，即所謂“國(guó)十條”，發(fā)電行業(yè)開始面臨更大的環(huán)境壓力。2016年1月，習(xí)近平總書記在省部級(jí)主要領(lǐng)導(dǎo)干部學(xué)習(xí)貫徹十八屆五中全會(huì)精神專題研討班上談道：“環(huán)境就是民生，青山就是美麗，藍(lán)天也是幸福，綠水青山就是金山銀山”。也就是2016年起，武漢市政府發(fā)布“擁抱藍(lán)天行動(dòng)方案”，并每年發(fā)布考核指標(biāo)，發(fā)電行業(yè)也成為武漢政府重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

然而，受到中國(guó)整體發(fā)電形勢(shì)、電網(wǎng)調(diào)度以及新能源發(fā)電上網(wǎng)的影響，中國(guó)燃?xì)鉄犭姀S經(jīng)常需要低負(fù)荷運(yùn)行。在燃機(jī)負(fù)荷較低時(shí)，燃?xì)馊紵Ｊ綖閿U(kuò)散燃燒為主，火焰中心溫度高，空氣中的氮?dú)馊菀自诟邷刂邪l(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

而電廠的地段越來越黃金，周邊高樓林立，人流車流攢動(dòng)。武漢大學(xué)、湖北大學(xué)等知名學(xué)府，也都位于電廠的冬季下風(fēng)向。環(huán)保部門不光考察電廠一年總體的環(huán)保表現(xiàn)，也會(huì)考察在連續(xù)低負(fù)荷運(yùn)行情況下的表現(xiàn)，甚至?xí)涗涍B續(xù)多少時(shí)間排放超標(biāo)。電廠每年大約有10%的時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，保持優(yōu)質(zhì)環(huán)境績(jī)效需要做出額外努力。傳統(tǒng)液氨處理方法需要單獨(dú)建立液氨存儲(chǔ)與處理設(shè)施，且需要持續(xù)不斷的投入，而湖北華電武昌熱電有限公司本身的空間有限，無法為這一方案提供足夠空間。

于是電廠決定進(jìn)行改造升級(jí)，為滿足日益嚴(yán)格的排放指標(biāo)尋找新路子，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的雙贏。

再出發(fā)，一次技改，超預(yù)期完成任務(wù)

作為9E的原始設(shè)備廠商，GE一直都在前瞻性地預(yù)測(cè)客戶在實(shí)際運(yùn)維中遇到的問題，并在實(shí)際需求發(fā)生前研發(fā)出解決方案。GE已經(jīng)開發(fā)出了“9E增強(qiáng)機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行能力”(9E Turndown Enhance)方案，正好符合電廠的需求。

該解決方案的最大亮點(diǎn)是改造原有燃燒室。GE發(fā)電服務(wù)技術(shù)總經(jīng)理曾旭光介紹道：“燃?xì)怆姀S在部分負(fù)荷下氮氧化物超標(biāo)的原因除了燃?xì)馊紵Ｊ揭詳U(kuò)散燃燒為主，火焰中心溫度高，就是燃?xì)庠谝粋€(gè)地方集中噴射燃燒，導(dǎo)致區(qū)域溫度過高。在此情況下，空氣中的氮?dú)馊菀咨蒒Ox。”

而在GE的改造中，新增加的燃燒室后部注入式噴油器是圓環(huán)狀構(gòu)造，將總?cè)剂系囊徊糠种苯訃娚涞竭^渡段頭端區(qū)域。(典型噴射器如圖1所示)。噴射器最深處的內(nèi)壁有淚狀小孔，燃料通過此小孔交叉流動(dòng)，注入空氣流以提高燃燒區(qū)的燃油空氣混合(如圖2)。每一過渡段都有三個(gè)噴射器通過厚壁管相互連接形成多支管。三個(gè)噴射器和多支管焊接在一起形成所謂的耳機(jī)(如圖3)。除增加新噴油器和頭端的多支管外，解決方案還增加了4個(gè)新的稀釋孔，進(jìn)一步增強(qiáng)效果。

2017年12月，改造順利完成，機(jī)組在27%負(fù)荷條件下仍然保持合規(guī)氮氧化物排放，比合同規(guī)定的30%還要低，超過預(yù)期完成任務(wù)。環(huán)保部門此前要求的氮氧化物排放濃度標(biāo)準(zhǔn)是12 ppm。改造前低負(fù)荷條件下，機(jī)組氮氧化物濃度可達(dá)30ppm。但是改造后，就算是在28兆瓦的負(fù)荷下，氮氧化物濃度仍然可以控制在5ppm。

圖：改造前70%負(fù)荷工況下進(jìn)入預(yù)混，改造后，29%負(fù)荷工況下進(jìn)入預(yù)混

改造成功不僅讓電廠在環(huán)境績(jī)效方面取得了新高，每年也可節(jié)省少量的燃料費(fèi)用。同時(shí)，更好的低負(fù)荷排放水平也就意味著更高的靈活性。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)正從注重高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量增長(zhǎng)階段。電力行業(yè)也同樣如此，新一輪供給側(cè)改革正悄然進(jìn)行。GE公司全球副總裁、GE中國(guó)發(fā)電事業(yè)部總裁楊丹表示：“基于對(duì)不同市場(chǎng)政策、環(huán)境以及技術(shù)演進(jìn)的深入了解，GE在現(xiàn)實(shí)需求形成前做好準(zhǔn)備，在客戶提出需求后快速反應(yīng)。在‘本土化2.0’的大背景下，GE發(fā)電的中國(guó)客戶將可以更好地運(yùn)用GE全球資源，獲得量身定制的解決方案。GE也愿與客戶一道利用新技術(shù)、引領(lǐng)技術(shù)風(fēng)潮，站在時(shí)代大潮的前端，以更高的排放達(dá)標(biāo)率、更好的操作靈活性實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收。”