2 联合循环更新改造技术、经济分析
   本文在以上理论指导下研究了200 MW 级给水加热型联合循环系统改造示范电站的热力系统， 以便掌握CC-Repowering 技术的自主开发能力，用洁净煤技术推动我国大量中小型汽轮机电站的升 级改造。本示范电站是由4 台5 万千瓦机组改造为“2×25 MW 燃机+ 4×50 MW 汽机+ 给水加热系 统+ 2×410 t/h 煤粉炉”的给水加热型联合循环。
2.1 联合循环更新改造关键技术
     CC-Repowering 技术改造首先应结合中国的实际情况，在尽量充分利用燃机排气以求得最高效 率；以及尽量减少现有水-蒸汽系统的变动以谋求最小投资的前提下，首要解决的关键技术是系统2 3 4 5 6 7 8R 集成和电站成套设计。其研究内容包括：系统总体技术方案与概念性设计；关键技术集成与综合优化；系统模拟与特性分析等。联合循环改造后系统功率总输出以蒸汽轮机为主，锅炉燃料仍然是煤，新增加的燃气轮机选用 GE 公司PG5361 型，燃用天然气，简单循环效率为27.67%，在三维技术对常规蒸汽轮机电站的汽轮 机通流部分进行改造基础上,改造方案采用FFCC 和FWHCC 两个系统。
2.2 给水加热型和排气助燃型的系统热力性能比较
     由表1 可知：对于给水加热型联合循环，其发电效率由原电站的30.0%提高到37.31%，绝对值 提高7.31%，从而说明给水加热型联合循环通过减少汽轮机用于给水加热的抽汽，增大蒸汽轮机输 出功率；对于排气助燃型联合循环，其发电效率由原电站的30.0%提高到36.93%，绝对值提高6.93%， 可见排气助燃型联合循环充分利用燃气轮机排气显热，做为锅炉燃烧用空气，大幅度降低锅炉燃煤 消耗量，提高系统热效率。这两个方案都可使系统供电煤耗大幅度下降。该供电煤耗已接近亚临界 300 MW 机组的水平。由于煤耗下降，改造后SOx 总排放量减少约30%，NOx 总排放量减少约20%， 向环境排热量减少25%～30%。



2.3 给水加热型和排气助燃型的系统经济性比较
     从上述两个系统的热力性能比较中，我们看到，通过两种方案改造都可以使系统热效率提高5% 以上。但是，提高系统效率不是CC-Repowering 可行性的唯一因素，最终决策取决于全面的技术经 济性。从表2 中，我们可以看出：对于排气助燃型联合循环改造方案，电站改造后增加发电功率31 836 kW；而对于给水加热型联合循环，由于汽轮机不再抽汽，改造后增加发电功率达33 869kW， 因此,其年净收益可达2 487 万元，比排气助燃型的净增收益2 097 万元增加了15%，其静态投资回 收期也短些。而上述两种联合循环改造后的系统的新增出力单位发电能力造价在2 200～2600元/ 千瓦左右，远低于国内建设同等规模常规蒸汽轮机电站的单位发电能力的初投资（约5 000人民币 /千瓦），也远低于建设全新余热锅炉型联合循环电站的单位发电能力初投资（约500 美元/千瓦）。
       因此，在一定功比范围内，采用给水加热型联合循环改造技术不仅提高系统效率，而且更为重 要的是改造投资小，技术经济性优于排气助燃型。故本示范电站采用给水加热型联合循环系统改造 电厂。
3 联合循环更新改造技术展望
     尽管当今世界可再生能源大幅增长，但地球上最丰富的化石燃料-煤在满足日益增长的电力需 求方面仍然会起巨大作用。据预测，由于人口增长和贫困人口生活水平的提高，到2050 年全球对 电力的需求将增加三倍。为此，美国电力研究所（EPRI）宣布一个全球煤计划，以加速研究如何清 洁、灵活利用全球的煤〔４〕。我们知道，中国是一个能源消耗大国，同时又是一个能源资源相对 不足的国家，中国仍是一个以煤为主要能源需求的发展中大国。因此，在煤炭资源的高效清洁利用 技术方面无疑具有很大的市场优势和开发机遇。
     在面临世界电力紧迫需求的形势下，中国不仅要从长远目标出发，致力于研究开发先进的洁净煤发电技术，如增压流化床燃烧，整体煤气化联合循环；还要针对短期需要解决近期中小燃煤电厂 问题。所以，结合中国实际情况，联合循环系统更新改造技术就显示出它独特吸引力。
     本文讨论的联合循环系统更新改造虽不是世界上最高效率，但它却是最适合中国国情的洁净煤技术，可靠易行，没有风险。它是一个高效、低污的能源动力系统，大幅度提高热效率（5-7 个百 6 分点）、耗水率降低，且NOx、SOx 等有害物排放量大幅度减少。从经济角度而言，升级改造现有火 电站在中国有着几百亿元的潜在市场，改造投资较小，运行可靠性与可用性较高，燃气轮机维修成 本较低。联合循环更新改造技术经济上吸引人之处还在于新组成的高效率系统中大部分设备是原有 的。因此，联合循环更新改造系统可大大延长中小型机组的技术经济寿命、避免过早淘汰，这在很 大程度上缓解电力部门对建设新电站带来的巨额投资的压力，具有极大的社会、经济和环境效益。
     另外，它对应付各种风险、适应燃料消费构成变化及降低发电成本等也是有利的。由此可见，采用联合循环更新改造技术对中小火电厂进行升级改造，并进一步推广到十万、二十万千万等级发电机 组的联合循环系统更新改造是中国目前解决能源与环境两大问题的一项现实的洁净煤技术，有着十 分重要意义。


参考文献：
[1]北京全三维动力工程公司,中国科学院工程热物理研究所，四川江油电厂2X50 MW汽轮机组联合循环系统更新改造可行性研究报告，2000
[2]金红光等. 国家“十五”科技攻关项目建议书，2000。
[3]刘泽龙.金红光.蔡睿贤.蒋洪德. [改造常规汽轮机电站联合循环热力学分析] 工程热物理学报, 2001,22(1,3):1-4
[4] 何奕玲. [美国电力研究所的全球煤计划]. 能量转化利用研究动态, 总85 期, 1,2001。