打造“高楼大厦之间的清洁电厂”——记GE完成亚洲首例9E.03增强机组部分负荷运行能力改造

“武汉核心区，与市政府隔江相望，十分钟车程可达万达中心、沙湖公园，地铁、银行、医院配套齐全……”这不是某豪华房产的推销广告，而是这座武汉市市中心电厂的真实写照。在为周边区域供给能源的同时，如何将环境影响降到最低，是一个城市电厂始终追求的目标。

武昌电厂鸟瞰

为此，湖北华电武昌热电有限公司与GE携手先后进行转型，并完成了亚洲第一例9E.03增强机组部分负荷运行能力改造，有效改善机组在部分负荷运行环境下的排放，为武汉三镇居民带来了“高楼大厦之间的清洁电厂”。更绿色、高效的方式为武汉带来更为充沛的电力和热供给，实现了增强企业竞争力与生态文明建设的和谐统一，也为省内乃至国内同类机组升级改造提供了有益借鉴。

几乎也就是在这时，全国打响了保卫蓝天的斗争。2013年，国务院发布了大气污染防治十条措施，即所谓“国十条”，发电行业开始面临更大的环境压力。2016年1月，习近平总书记在省部级主要领导干部学习贯彻十八届五中全会精神专题研讨班上谈道：“环境就是民生，青山就是美丽，蓝天也是幸福，绿水青山就是金山银山”。也就是2016年起，武汉市政府发布“拥抱蓝天行动方案”，并每年发布考核指标，发电行业也成为武汉政府重点关注对象。

然而，受到中国整体发电形势、电网调度以及新能源发电上网的影响，中国燃气热电厂经常需要低负荷运行。在燃机负荷较低时，燃气燃烧模式为扩散燃烧为主，火焰中心温度高，空气中的氮气容易在高温中发生化学反应。

而电厂的地段越来越黄金，周边高楼林立，人流车流攒动。武汉大学、湖北大学等知名学府，也都位于电厂的冬季下风向。环保部门不光考察电厂一年总体的环保表现，也会考察在连续低负荷运行情况下的表现，甚至会记录连续多少时间排放超标。电厂每年大约有10%的时间处于低负荷运转状态，保持优质环境绩效需要做出额外努力。传统液氨处理方法需要单独建立液氨存储与处理设施，且需要持续不断的投入，而湖北华电武昌热电有限公司本身的空间有限，无法为这一方案提供足够空间。

于是电厂决定进行改造升级，为满足日益严格的排放指标寻找新路子，实现经济效益与环境效益的双赢。

再出发，一次技改，超预期完成任务

作为9E的原始设备厂商，GE一直都在前瞻性地预测客户在实际运维中遇到的问题，并在实际需求发生前研发出解决方案。GE已经开发出了“9E增强机组部分负荷运行能力”(9E Turndown Enhance)方案，正好符合电厂的需求。

该解决方案的最大亮点是改造原有燃烧室。GE发电服务技术总经理曾旭光介绍道：“燃气电厂在部分负荷下氮氧化物超标的原因除了燃气燃烧模式以扩散燃烧为主，火焰中心温度高，就是燃气在一个地方集中喷射燃烧，导致区域温度过高。在此情况下，空气中的氮气容易生成NOx。”

而在GE的改造中，新增加的燃烧室后部注入式喷油器是圆环状构造，将总燃料的一部分直接喷射到过渡段头端区域。(典型喷射器如图1所示)。喷射器最深处的内壁有泪状小孔，燃料通过此小孔交叉流动，注入空气流以提高燃烧区的燃油空气混合(如图2)。每一过渡段都有三个喷射器通过厚壁管相互连接形成多支管。三个喷射器和多支管焊接在一起形成所谓的耳机(如图3)。除增加新喷油器和头端的多支管外，解决方案还增加了4个新的稀释孔，进一步增强效果。

2017年12月，改造顺利完成，机组在27%负荷条件下仍然保持合规氮氧化物排放，比合同规定的30%还要低，超过预期完成任务。环保部门此前要求的氮氧化物排放浓度标准是12 ppm。改造前低负荷条件下，机组氮氧化物浓度可达30ppm。但是改造后，就算是在28兆瓦的负荷下，氮氧化物浓度仍然可以控制在5ppm。

图：改造前70%负荷工况下进入预混，改造后，29%负荷工况下进入预混

改造成功不仅让电厂在环境绩效方面取得了新高，每年也可节省少量的燃料费用。同时，更好的低负荷排放水平也就意味着更高的灵活性。

中国经济正从注重高速增长阶段转向高质量增长阶段。电力行业也同样如此，新一轮供给侧改革正悄然进行。GE公司全球副总裁、GE中国发电事业部总裁杨丹表示：“基于对不同市场政策、环境以及技术演进的深入了解，GE在现实需求形成前做好准备，在客户提出需求后快速反应。在‘本土化2.0’的大背景下，GE发电的中国客户将可以更好地运用GE全球资源，获得量身定制的解决方案。GE也愿与客户一道利用新技术、引领技术风潮，站在时代大潮的前端，以更高的排放达标率、更好的操作灵活性实现更强的竞争力，实现经济效益和社会效益的双丰收。”