冯琰磊，余佳琳，林 磊，邓文祥，刘炳池

(1.华东电力设计院，上海 200063；2.上海电气电站集团工程公司，上海 201100)

波兰作为欧洲产煤大国，探明硬煤储量5.09×1010t、褐煤储量1.41×1010t，煤储量居世界第五位。能源结构注定要以火电为主，该国绝大部分煤电机组容量在260 MW以下，多数机组已达报废年限，未来大容量、高参数火电发展潜力巨大。

截止到2013年1月份，我国共投产1000 MW超超临界燃煤发电机组53台，具有丰富的1000 MW等级超超临界燃煤发电机组的设计、建设和运行经验。根据我们对波兰某468 MW超临界机组的调研，虽为扩建工程，其单台机组投资仍高达6亿欧元，欧洲新建火力发电厂单位千瓦造价大致为我国建设造价的3倍左右，中国设备制造商及工程总承包商必将对欧洲火电市场产生极大的冲击。

1 项目背景

从2011年12月起，华东电力设计院先后进行了4个波兰燃煤发电机组项目的EPC投标设计。

四个项目投标方案的主机均采用上海锅炉厂有限公司的超超临界参数、一次再热、塔式锅炉，SIEMENS(德国)生产的四缸四排汽(或五缸六排汽)、一次再热凝汽式汽轮机和SIEMENS(德国)生产的发电机。

波兰全面采用欧盟标准，除少数例外，投标均需满足欧盟标准要求。招标方式采用二次开标法：对于各投标方，先进行一轮投标，然后进行第一轮澄清。全部满足招标方的要求后业主方对招标书进行修订，各投标方进行第二轮的投标并报价。其建造过程也需要满足波兰当地的法律，建设程序为：选址－设计－建设－调试－移交生产；其中在设计阶段，需要先进行Building Permit(以下简称“BP”设计)的设计，此文件必须由有资质的工程师进行签字，并报政府部门批准。BP设计一般由业主方在招标前完成，各投标方根据BP设计文件进行初步设计，然后对BP设计文件进行升版(按需要)，并重新报批。所有的施工文件应同批准的BP文件一致。另外，在波兰的建设项目，所有的压力管道(部件)、转动机器、电梯等均应获得CE市场认证，满足欧盟要求。

2 性能保证要求

2.1 主机出力及效率

波兰业主方关心的主要指标是机组净出力和供电效率，且对主机的参数给出了范围。四个波兰项目对机组的供电效率要求很高，基本上均要求≥45%，比我国同类机组约高1%～2%。招标文件中要求的机组出力和效率见表1。

表1 波兰招标文件对主机出力、主要参数和效率要求

根据上海锅炉厂有限公司提供的锅炉效率保证值和德国SIEMENS公司提供的热平衡图，我们投标方案中的全厂供电效率能够满足波兰业主方的要求。其主要特点如下：

主机参数略高于国内同类机组，典型的方案为汽机入口参数28 MPa/600℃/610℃。国内已经投运的一批1000 MW等级机组多采用26.25(25) MPa/600℃/600℃的蒸汽参数，新建的机组已有再热蒸汽采用610℃或620℃的合同业绩。

汽轮机采用了“最优配置”方案，根据出力要求，在机组出力满足要求和招标文件允许的条件下，SIEMENS采用了五缸六排汽的方案(低背压设计)，并优化了回热系统，循环水采用二次循环，采用电动给水泵，在不考虑烟气余热利用条件下，汽机热耗约6800 kJ/kwh数量级。同国内的采用汽动给水泵，热耗约7300 kJ/kWh有大幅降低。

锅炉采用烟气余热利用系统(Flue Gas Heat Recovery system ,简称 FGHRs)。考虑到当地的环境温度(典型的烟气余热利用系统见图1)，采用间接换热系统，气温较低时可以为二次风加热，相当于二次风暖风器；环境温度高时可以加热凝结水系统。由华东电力设计院设计的上海漕泾电厂1000 MW机组烟气余热利用系统已经运行，实测可以降低发电煤耗约1.5 g/kWh，已经证明烟气余热利用系统可以有效提供机组的效率。

2.2 环保排放指标

波兰使用欧盟的排放标准，对于烟气排放以及转动机械噪音、厂界噪音、振动、废水水质、石膏、灰渣品质等都有严格的要求，本文仅对烟气排放要求进行介绍。波兰业主方对各烟气排放指标要求见表2。

上述的烟气指标同国内《火力发电厂大气污染物排放标准》GB13223－2011基本相当，其中的NOx和SO2排放当前的指标要求不高于GB13223－2011标准，粉尘排放高于GB13223－2011中对“重点地区”要求。

从波兰业主方的要求来看，环保设施的设置主要有如下几个特点：

执行要求高。对于主要排放指标，各项目均作为拒收条款。对机组在建设以及试运期均要求各排放指标严格执行。要求机组在0%～100%BMCR负荷范围内均严格遵守排放指标，即要求机组全负荷脱硫、脱硝、除尘运行。甚至规定了启动锅炉的排放指标要求。

图1 典型的烟气余热利用系统流程图(FGHRs)

表2 波兰招标文件中对烟气排放指标的要求

重视规划。各项目均规定预留脱除二氧化碳(CO2capture and storage，简称CCS)的场地。目前虽无成熟的全厂CCS系统配置方案，但是均要求预留场地。脱硫系统采用N+1喷淋层配置，N层满足现有SO2排放要求；脱硝再预留一层安装催化剂的空间，为以后进一步降低NOx预留空间。

技术成熟。脱硫采用石灰石－石膏湿法脱硫；脱硝采用SCR法脱硝技术，采用24%浓度的氨水作为还原剂；采用五电场静电除尘器；采用排烟冷却塔排烟。从波兰业主方的基本方案来看，尚有部分环保工艺同国内常规配置不同，包括除尘器采用四通道方案等。其脱硫、除雾器设备、除尘器设备的效率要高于国内常规性能保证值，估计国内制造技术同欧盟尚有一定差距，也可能与国外机组煤源相对比较稳定有关。

3 主要系统配置

3.1 热力系统

同国内常规配置相比，波兰业主方更重视全厂供电功率和供电效率。其热力系统同国内配置主要在以下几个方面存在不同：

多数项目采用3×50%电动给水泵，采用行星齿轮调速机构提高系统运行效率。也有项目要求可选择采用1×100%容量汽动给水泵。

凝汽器配合汽机五缸六排汽，设置三个凝汽器壳体。凝汽采用并联布置方案(单背压)。

3.2 燃烧制粉系统

上海锅炉厂有限公司生产的超超临界参数、一次再热、固态排渣、全钢结构塔式锅炉采用的是四角切圆燃烧系统，国内外高桥三期、漕泾电厂等配置的均为48只煤粉燃烧器，每角布置12层，每两层对应一台磨煤机，磨煤机按照5+1进行配置。而波兰业主方的建议方案为每台机组配置4+1台磨煤机，对应每角布置10层燃烧器；由于1000 MW等级塔式锅炉燃烧器数量较多，因此减少两层燃烧器后，单个燃烧器的热负荷仍在允许的热负荷范围内。但是炉膛的大小和高度需要调整。总体上，采用4+1台磨煤机方案制粉系统能降低造价，但是锅炉本体燃烧系统复杂。

波兰当地的年平均环境气温约8℃～12℃左右，锅炉采用全封闭室内布置方式，均考虑设置炉顶吸风系统。冷风吸风口为炉顶和室外两路，可以互相切换。按照上锅厂资料，1000 MW锅炉输入总输入热量约9200 GJ/h，辐射及对流散热热损失约为0.18%。辅机的散热损失可忽略不计，按上述热量全部被二次风吸收，则冷二次风温可以上升5℃～7℃左右。但是风机、风道的布置相当复杂。

另外，国内常规一次风和二次风配置为并联系统，一次风机和送风机分别设置吸风口；波兰业主方要求全部燃烧用风由送风机吸风，经送风机加压后，分为两路，一路作为二次风直接进空预器；另外一路再经由一次风机加压送入磨煤机，即送、一次风采用串连系统。总体上，我们认为送、一次风机串连系统和并联系统能耗相当；并联系统控制、调节简单；串连系统可以降低一次风机的噪音，但是系统比较复杂。

3.3 生物质燃烧

目前欧洲国家已经在大容量的燃煤电站采用生物质燃料掺烧技术，掺烧比例约占燃料总重量的20%～30%。在波兰当地也有丰富的生物质原料。

波兰 IV 1×1000 MW机组项目要求设置生物质掺烧系统，掺烧的生物质比例为20%(按照重量计算)。其生物质成分见表3。

根据了解，国外生物质燃烧有磨前预混和独立喷燃两个方案，同国内机组掺烧褐煤的方式比较相似。

表3 生物质成分分析

图2 生物质独立喷燃方案流程图

磨前预混方案系统非常简单。该方案仅在现有上煤系统前加装了一套生物质上料系统，直接将生物质颗粒混入锅炉燃煤中后，混合燃料进入磨煤机，磨制成混合粉末后，通过一次风送入煤粉燃烧器。但是目前国内尚未有磨煤机磨制生物质的经验，现有中速磨煤机能否适应磨制生物质尚待进一步研究。

独立喷燃方案为设置独立的生物质磨制和输送、喷燃系统。在该系统中，生物质由来料经皮带或者斗提送入筒仓，然后经转运皮带送至日用料仓，再经锤磨机(Hammer Mill)磨制后，送至粉仓，燃油采用正压气力输送至独立的生物质燃烧器进行燃烧。该系统的核心设备为锤磨机，预处理系统出口的生物质粉末粒度可控制在2 mm左右，通过正压管路气力输送的方式送入锅炉。总体而言，独立喷燃方案除锤磨机要求较高外，其余系统配置不存在困难。如果锤磨机采用进口产品，则方案实施相对比较容易。

3.3 辅助系统

波兰对机组的安全、稳定运行要求较高，成本不是优先考虑的因素。本文仅说明其中几个典型辅助系统如下：

启动锅炉。国内《大中型火力发电厂设计规范》GB50660要求，1000 MW等级锅炉机组设置1×50 t/h～2×50 t/h的启动锅炉，而波兰项目则要求启动锅炉的蒸汽严格满足机组启动的要求，即满足启动给水除氧的要求。典型配置为采用3×50 t/h的启动锅炉，考虑到以后供热的需要，总共要求设置5×50 t/h的启动锅炉，作为主机停运其间供热的备用热源。启动锅炉设置单独的供油泵，不和锅炉的供油泵合并。

油罐和氨水储罐。波兰业主方要求油罐和氨水储罐采用双层储罐。油罐的容量为约2×2000 m3，较国内油罐容量要大。

空压机的闭式循环冷却水系统。由于波兰项目建设模式多为每个项目建设1台机组，考虑到机组停运其间，压缩空气系统仍需要运行，因此要求空压机和后处理设备设置单独的闭式循环冷却水系统。对于2×1000 MW机组，也要求空压机和后处理设备设置单独的闭式循环冷却水系统。

4 主厂房布置要求

同国内1000 MW等级燃煤发电机组相比，波兰项目主厂房布置有如下几个特点：检修场地要求高、流场顺畅、室内布置、钢结构和侧煤仓布置方式。

波兰业主方对检修场地的要求高，要求在汽机房设置一条铁路，对主厂房的主要设备可以通过铁路进行运输检修；锅炉房两侧分别设置3 t的客梯和5 t的人货两用电梯；要求除尘器、脱硫控制楼等设置电梯。

波兰项目对A排柱至冷却塔的距离没有特别的要求，炉后区域占地面积长，烟道能够布置顺畅，满足风机出口直段要求。波兰项目工期要求较高，并考虑当地的习惯，主厂房、风机支架等均采用钢结构，节省建设工期，节约资源。

另外的一个特点是采用侧煤仓布置形式。但是其同国内的区别是仍然设置集控楼，采用集中控制。设置侧煤仓仅考虑减少四大管道的长度和上煤皮带的优化布置方式。对于2台机组同时建设的项目，甚至要求两台机组各设置一座侧煤仓间，两台机组的侧煤仓间顺列布置。

5 结语

随着装备制造业的进步，我国成为1000 MW等级超超临界燃煤发电机组运行数量最多的国家之一，为中国设备制造商及工程总承包商进军欧美市场创造了条件。目前，由于技术壁垒等因素，本文中所述的投标项目结果难以预测，但是本次投标，波兰业主方的高技术标准和长远规划考虑，仍给我们很大的启示。包括如下几个方面。

机组的供电效率高。目前国内电力建设考虑到成本等因素，仍采用批量生产的方式，机组供电效率同欧洲仍有一定差距。

环保排放要求严。我国环保要求的排放指标基本同欧盟相当，但是欧盟对过程控制的更严，包括各指标的严格执行以及指标的全程控制等。

长期的建设规划。波兰项目对环保、检修场地等都有长远的规划，要求脱硫、脱硝预留改进的空间，并预留建设CCS系统的场地。同国内经常的建设完成就需要改造相比，非常值得我们借鉴。

[1]张建中，陈戍生．外高桥第三发电厂2×1000 MW超超临界机组工程建设中的重大技术创新和项目优化[J]．电力建设，2008，(8)．