“一項技術只要能使節煤量達到1克以上，對于燃煤發電企業就是有誘惑力的，他們都會認真考慮”，一位鍋爐專家這樣描述節煤技術對于火電企業的重要性。
煤價雖已今非昔比，但對于以600MW、1000MW為主力機型的國內大型火電企業來說，每千瓦時節約標準煤4.5-5克的成本誘惑仍在。而《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》的政策倒逼更直接決定火電廠的生死存亡。
大勢已定，傳統火電廠節能減排升級改造的大蛋糕有目共睹，在國電福州發電有限公司機組改造中，一項新技術號稱節煤量達到4.9克。這個結果到底靠不靠譜?他們究竟是怎么做到的?
節煤量超出預計
從1月30日召開的“火電廠煙氣余熱深度回收及減排技術發布會”上公布的實驗數據看，國電福州發電有限公司2號機組(600MW超臨界燃煤火電機組)進行了鍋爐煙氣余熱的深度回收利用改造。這項“電廠鍋爐煙氣余熱的深度回收利用及減排系統”專利技術之前已做過可行性研究和小型化試驗模擬，卻唯缺大型火電廠實際運行驗證。經過謹慎研究計算，并由國電集團專門邀請專家論證后，國電福州發電有限公司同意試一試。
在2014年機組大修期間，對2號機組進行了鍋爐減排及余熱深度回收利用項目改造，并于2014年8月20日通過168小時整體試運行。之后，第三方檢測機構西安熱工院承擔了此次鍋爐減排及余熱深度回收利用項目性能試驗，試驗于2014年10月8日至10月27日進行，在100%THA、80%THA和50%THA下分別進行投運、停運余熱回收系統試驗。
根據西安熱工院提供的報告，從實測的主要運行參數來看，鍋爐煙氣余熱深度回收利用及減排系統運行期間，在100%THA、80%THA工況下，每千瓦時供電煤耗降低均達到4.9克，且鍋爐和電除塵效率得到提升。而目前常規低溫省煤器或低溫煙冷器技術，同樣單臺600MW超臨界機組，在130℃排煙溫度情況下，節煤量僅在1.5-1.8克/千瓦時。從這個項目的情況來看，每千瓦時供電煤耗降低4.9克，相當于每年節約1.6萬噸左右標煤，減少二氧化碳排放量約4萬噸，每年僅節約燃料成本就在千萬元級水平。
這個測試結果出人意料，甚至包括這項專有技術的開發者自己也沒有想到。
方案設計之初，改造單位計算的節煤量數據是4.26克，在電廠委托西安熱工院做的可研中，節煤量是4.09克。目前實際運行測試的數據和結果已經超出了預計，也大大超過國家發改委【發改辦高技[2013]148號】文中示范項目關于“實現降低機組供電煤耗率大于3g/kWh，比傳統排煙余熱利用技術能量利用效率提高50%-80%”的要求。
創新之處在哪里？
“傳統低溫省煤器或低溫煙冷器，在國內已經做了好多年。但我們是系統性綜合解決方案，不光深度節能，還能有效提升鍋爐效率，節水，同時可提升除塵器效率，降低粉塵排放，特別是對空預器等設備安全十分有利，而且系統調節靈活，可滿足全負荷段投運”。這是該煙氣余熱深度回收及減排系統新技術的優勢。
該技術的“深度”二字，主要有以下含義：
一是“深”在通過專有技術提高了煙氣品質。在組成這項技術的四個主要系統中，高溫換熱系統吸收高品質煙氣熱量，用來加熱主凝結水，形成高效低溫省煤器系統，深度降低發電汽耗。而傳統低溫省煤器技術是直接利用鍋爐煙氣，沒有升溫，加熱主凝結水效果有限。(注：“提高了煙氣品質”，即一、二級換熱器出水用于加熱暖風器，使空預器出口煙溫升高了)
二是“深”在提升了鍋爐效率。傳統的低溫省煤器(煙冷器)對鍋爐是沒有影響，僅僅是用回收熱量加熱凝結水。而這套系統通過空氣換熱，實際上提升了鍋爐效率，使鍋爐側和汽輪機側可同時實現節煤效益。(注：“提升了鍋爐效率”，即一、二級換熱器出水用于加熱暖風器，使輸入鍋爐的外來熱源加熱空氣時帶入的熱量減少了)
三是“深”在第一級與第二級低溫換熱系統吸收的熱量，通過空氣換熱系統，用于加熱冷風，不但提高了煙氣品質，還有利于空預器設備安全，解決了長期困擾空預器安全運行的冷端腐蝕和脫硝帶來的硫酸氫銨中、低段區域擴大、堵塞問題，對設備安全運行有利。(注：“有利于空預器設備安全”，即一、二級換熱器出水用于加熱暖風器，冷端溫度提高了)
四是“深”在低溫換熱系統上。該技術的第一段低溫換熱系統，用以調節降低電除塵入口煙氣溫度，提高電除塵效率，同步實現節煤與減排，并很好地滿足了國家標準對粉塵排放要求。第二段低溫換熱系統，則可以深度降低煙氣溫度(可達80℃)，達到深度回收煙氣余熱的目的，同時在系統安全運行前提下，最大限度節約脫硫塔工藝用水量。(注：“提高電除塵效率”，如電除塵入口煙溫在90~95℃，煙塵比電阻會有數量級的下降，除塵效率才會有顯著提高;如電除塵入口煙溫在110℃，除塵效率沒有明顯影響;FGD入口煙溫降到80℃，可以減少噴水量)
五是“深”在這個技術本身是四套系統組成，調節非常靈活，可以在全負荷段投運，不受煤質、環境溫度、負荷變化的影響。傳統煙冷器，如果到50%負荷甚至更低的時候，就要退出，因為如果溫度再降低，腐蝕問題就突出了。但是新技術通過專有系統可以把排煙溫度提升，不需要退出運行。(注：“全負荷段投運”，應主要得益于一、二級換熱器出水加熱暖風器，使低負荷時空預器后溫度還相對傳統低溫省煤器高)
奧秘在于“一升一降”
一般火電廠的煙氣溫度約在130℃左右，傳統的低溫省煤器是直接從這一基數開始降溫，而采用這項技術后，煙氣溫度可提升至164℃以上，此次改造的國電福州2#機組就是如此。
在降溫的最低值上，考慮到對換熱系統設備的腐蝕性問題，一般技術降溫到高于酸露點10℃以上就不再降了。但改造單位研發了一種全新耐腐蝕材料，可以使煙氣溫度最低降到酸露點上下，從而進一步提升了降溫幅度。
該技術一是提高了煙氣溫度，同時又通過熱量深度回收，盡可能降低了煙氣溫度，這就形成了一個較高的溫降，因為節煤量多少與煙氣降溫幅度是直接相關的，這就為大幅度降低煤耗提供了可能。高達50℃的降溫幅度，為最終實現供電煤耗下降4.9克/千瓦時的優異指標奠定了基礎。
從國電福州發電有限公司此次機組改造效果看，在600MW負荷工況下，實測鍋爐效率提高0.33%。在480MW負荷工況下，實測鍋爐效率提高0.24%。系統沒投運時功率是60萬千瓦，投運后功率瞬間就變成61.5-61.9萬千瓦。
此外，煙溫降低還可以節約脫硫環節用水量。吸收塔入口煙氣溫度降低后，可以減少噴水量。該項目改造后每年能節省約30萬噸水。西安熱工研究院《國電福州發電有限公司2號機組鍋爐減排及余熱深度回收利用項目性能試驗報告》數據顯示，在600MW負荷工況下，實測脫硫工藝水量節約33.5t/h。在480MW負荷工況下，實測脫硫工藝水量節約51.2t/h。這在北方缺水地區非常實用。
另外，煙溫降低還可以減少煙氣沖刷對設備的磨損，并且使廠用電率降低。因為煙氣溫度降低后，煙氣的體積會變小，引風機、增壓風機的負荷就降低了。(注：考慮到系統阻力，此項好處基本抵消)
事實上，本次技改還拆除了2#機的GGH。由于GGH換熱元件、殼體腐蝕、堵塞、結垢以及因換熱元件堵塞致GGH的壓降增加等原因，使得電廠取消GGH已經成為趨勢。“一種深度減排并可替代GGH的節能系統”專利技術，主要與濕式電除塵系統改造結合，提高除塵效率，同時通過采用新裝置替換GGH的使用功能，提高設備安全可靠性，并防止“白煙”。其中的“電廠鍋爐煙氣粉塵的減排系統”適用于采用低低溫電除塵的新建機組，而“適用于電袋除塵器并可替代GGH的減排節能系統”，則對已安裝電袋除塵的機組十分有利。
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