燃煤电厂改造成联合循环的可行性分析
[内容摘要] 燃煤电厂，特别是小型的燃煤电厂，效率低、煤耗大、能源浪费，并产生大量的SO2污染环境。大量的CO2产生温室效应，使地球逐年变暖，这是危及人类生存、令人类担忧的问题。本文建议，将燃煤电厂改造成联合循环，是解决这个问题的最有效措施之一。提出了改造配置方案例，改造后的性能以及大约的投资费用。最后用技术-经济分析的方法确定改造方案的可行性和效益。
[关 键 词] 燃煤电厂 联合循环 改造
燃煤电厂经济性现状和原因分析
1998年，全国的电站装机总容量为2.773亿千瓦，其中火电机2.1亿千瓦，占总装机的75.5%；水电6507万千瓦，占23.5%；核电210万千瓦，占0.8%。至1999年，全国的电站装机总容量增加为2.94亿千瓦，年增长6.1%。
火电300MW及以上的燃煤机组（亚临界机）总共6924万千瓦，占火电总装机的33.0%。300MW以下（不含300MW）的燃煤机组总共14493万千瓦，占火电总装机的67.0%：其中高压100MW机140台，1400万千瓦，占6.67%；超高压125MW机134台，1675万千瓦，占7.98%；超高压200MW机179台，3580万千瓦，占17.05%；苏制超高压鲍曼级210MW机17台，357万千瓦，占1.7%。
100MW以下（不含100MW）的高压、中压、低压参数机组，共7060万千瓦，占33.6%。
300MW以下（不含300MW）的燃煤机组，一般设计于50年代末至70年代初，但采用的都是前苏联四十年代的汽轮机设计技术。经济性低、煤耗大，相应的SO2和CO2的排放量也大，对环境产生较大污染。统计的供电效率和煤耗见表1-1，电站烟气排放见表1-2。
表1-1 火电机和燃气轮机电站效率比较
简单循环
联合循环

汽轮机电站
燃机电站
燃气-蒸汽电站

类型
中压
高压
超高压
亚临界
超临界
1200-1300
双压/三压

供电效率%
21-23
29-31
34-35
37-38
39-41
32-42
48-58

折合的供电标煤耗
克/度
585-534
424-396
361-351
332-323
315-300
384-293
256-212

发电效率%
29-30
37-38
41-42
45-46
47-49




表1-2 火电机和燃气轮机电站烟气排放比较
电站
汽机电站（有脱硫）
联合循环电站

NOX
< 70×10-6
< 10×10-6

SO2 去除率 %
90
99

粉尘 mg/Mj
129
极少


由表1-1、表1-2可见，占火电总装机33.6%的100MW以下的燃煤机组，不但设计技术落后，而且采用的是低参数（初温、初压低）的循环，因此经济性差，煤耗高、污染严重。
火电机组经济性差最根本的问题还在于循环本身，这可以从卡诺循环看出。卡诺循环是一个理想的热力循环，永远也无法达到的，它在热机方面的贡献在于：指出了如何提高热机效率的方向。汽轮机的发展就是这样的：为了提高平均吸热温度，采用多级回热、再热、高温/高压等措施，研制了超高压机、亚临界、超临界、超超临界机；为了降低平均放热温度，采用低的凝汽压力，大循环水倍率等。卡诺循环见图1-1。


图1-1 理想卡诺循环
理想卡诺循环效率见表1-3。
表1-3 理想卡诺循环
。。。以下略