我国首家燃煤发电“智慧电厂”迈向2.0版超低排放打造绿色火电

   “大家看到我们的烟囱冒烟，以为其中含有有害气体，其实那是水蒸气。”电力工人娄琦说。图为正在建设的大唐南京发电厂二期2×655MW燃气轮机创新发展示范项目场地。

　　大唐南京发电厂工作人员在66万千瓦燃煤发电机组巡查。

　　在江苏南京扬子江畔，坐落着我国历史最久的发电厂——大唐南京发电厂，其前身是始建于1910年的我国第一家官办发电厂金陵电灯官厂。进入21世纪，特别是党的十八大以来，大唐南京发电厂不断创新求变，其超低排放技术走在行业前列，掀开了“绿色火电”的新篇章。

　　国家统计局数据显示，去年末我国火电装机容量占比为56.6%，火电全年发电量占比为68.5%。在有序推进碳达峰、碳中和过程中，燃煤发电厂的节能减排和转型升级具有重要意义。已于2018年建成国内首家燃煤发电“智慧电厂”的大唐南京发电厂，如今正在升级“智慧电厂”2.0版、布局绿色转型的道路上继续前行。记者日前来到该厂圆形煤场、集控室、“智慧电厂”展示厅现场采访，探寻百年南电勇于探索、敢于争先的创新密码。

　　让烧煤像烧天然气一样清洁

　　走进大唐南京发电厂，令记者感受最深的是其厚重的历史积淀。111年前，这里发出的电点亮了古城南京的第一盏电灯。在1949年4月人民解放军渡江战役中，电厂船员曾驾驶“京电号”接送解放大军横渡长江，为解放南京立下赫赫战功。新中国成立后，该厂一度承担了全省三分之一的发电任务，向各地输送培训了1300余名电力人才，被誉为“培育电业人才的基地”。

　　南电人没有躺在功劳簿上，而是很早就开始考虑降低污染和节能降耗，成为首批绿色电力的探索者与实践者。“我们在同类型机组中第一个取消了脱硫旁路烟道建设，真正实现了脱硫设施与主机同步调试和运行。”大唐南京发电厂党委副书记、厂长王丙化告诉记者，南电搬迁扩建后，于2011年创建了大唐集团首个火电“示范电厂工程”，并成为南京市第一个荣获中国建设工程“鲁班奖”的火电项目。

　　在该厂集控室，屏幕上显示的一组实时排放数据吸引了记者的注意——每标准立方米二氧化硫27.26毫克、氮氧化物23.72毫克、烟尘1.42毫克。据介绍，这样的排放值已经达到并优于燃气轮机组的标准，即实现烧煤像烧天然气一样清洁。

　　“大家看到我们的烟囱冒烟，以为其中含有有害气体，其实那是水蒸气。”电力工人娄琦指着室外烟囱冒出的“白烟”说，这背后的技术可不一般。

　　原来，2013年原环境保护部“史上最严”排放标准以及国务院“空气国十条”出台后，南电率先调研国际最新的超低排放技术，并于2014年4月启动超低排放改造。娄琦说，原本需要4个月工期的改造工程，他们利用2号机组大修契机同步实施，仅用两个月就成功完成改造，建成了大唐集团第一家和江苏省首批“超低排放”电厂。

　　不仅如此，为响应国务院、江苏省政府关于严格长江沿岸污染物排放总量控制、污染物排放标准和清洁生产等要求，大唐南京发电厂于2016年先期开展“废水零排放”项目。改造完成之后，处理后的脱硫废水可通过喷洒系统喷洒到底渣系统，进一步提高企业废水复用率，实现全厂水资源的高效利用，并且杜绝了电厂外排废水情况的发生。

　　安全是工业生产的生命线。传统火电厂通常使用液氨作为减少氮氧化物排放的脱硝还原剂，但液氨是危险化学品，运输、存储和使用都有诸多风险。近年来，大唐南京发电厂还将技术力量投入到液氨改尿素系统和污泥掺烧项目中，既消除了液氨隐患，又解决了城市污泥处置难题。娄琦表示，相较于土地填埋、堆肥等传统污泥处置方式，凭借高效且实现污染物超低排放的大机组优势进行掺烧，可实现年处理污泥5万吨。

　　耳聪目明的智能运维管理

　　绿色发展要靠科技创新来支撑。在装有大屏幕的展示厅，记者见到了南电人引以为傲的“智慧电厂”。

　　三维立体电厂、锅炉CT、智能燃烧、远程诊断、锅炉四管大数据分析……在工作人员的演示下，被称为“智慧电厂”1.0版的六大模块悉数亮相。

　　大唐南京发电厂维修部主任钱玉君介绍，传统的电厂安全管理大多依赖制度或管理体系的被动式管理，而“智慧电厂”借助物联网技术和设备监控技术，形成系统对人员位置、重点设备及敏感区域的实时提示，提高了生产过程的可控性，减少了人工干预。

　　比如，锅炉CT系统利用气体分子的红外吸收光谱特性，实时监测锅炉温度场分布参数，可揭开锅炉炉膛燃烧参数测量的“盲区”。“在锅炉炉膛出口安装锅炉CT，生成燃烧区域截面二维影像图，可以迅速获得炉内燃烧状况的实时信息，包括火球是否居中、火焰温度分布情况。”钱玉君说，这样可以用于指导锅炉热态动力场试验和燃烧调整，实现锅炉燃烧系统的优化运行，起到节能减排的作用。

　　由于在国内电力行业率先完成燃煤“智慧电厂”1.0版建设，大唐南京发电厂被评为“电力企业科技创新体系建设先进单位”。“‘智慧电厂’可以避免人为操作的失误，最大限度地实现安全生产。系统故障维护时间从原来的36至64小时，降到了8小时以内。”钱玉君表示，基于“智慧电厂”的技术支持，提高了锅炉的煤种适应性和机组经济性，减少了有害气体的排放，氮氧化物平均排放量降低了四分之三左右。

　　在王丙化看来，“智慧电厂”除了提升设备工效，更重要的是实现了从“人防”到“技防”的变革，即由经验控制转向精细化控制，由人工决策变为智慧决策。

　　如今，大唐南京发电厂的数字智慧建设并未止步。以智能燃烧实时优化控制和输煤系统智能管控等系统为代表的“智慧电厂”2.0版正在紧张部署中，将在年内投入使用。

　　紧邻该厂自建码头的圆形煤场，是一个超大的储煤库，堆煤高度可达33米。钱玉君说，目前煤场里的堆取料机还是由人来操作的，但很快将在2.0版升级时改为无人操控。通过与输煤皮带智能监控联动，能够远程发现、识别现场异常情况，提升生产效率、巡检效率和设备异常识别率。

　　王丙化介绍，在“智慧电厂”2.0版建设中，5G和大数据技术不可或缺。应用高清数字摄像机、AI摄像机、红外热成像摄像机、巡检机器人，可以做到无人化巡检、智能监控和远程操控安全生产。此外，为了实现工控设备自主可控，南电作为大唐集团第一家试点，也是在全国电力行业内率先开展DCS（分散控制系统）自主可控项目改造，力求破解关键技术“卡脖子”难题。

　　多种能源互补助力提前碳达峰

　　在2030年前碳达峰、2060年前碳中和，是中国向世界作出的庄严承诺。随着《碳排放权交易管理办法（试行）》今年2月起施行，全国碳市场首个履约周期正式启动，碳交易作为市场化机制在推动我国碳达峰和碳中和目标的实现中被寄予厚望。

　　有专家认为，进入全国碳市场后，电力企业首先背负的是成本压力。但通过碳交易、置换等市场化手段，在控制区域碳排放总量基础上，也极大盘活了电力企业减排动力，引导企业优化产业结构、能源结构，推进低碳绿色发展。

　　“双碳目标的提出，给电力企业的发展带来了更多机遇和更广阔空间。”王丙化说，中国大唐已经建立完整的碳资产管理体系和相关制度，而南电配合集团碳资产专业公司，已做好近年来碳排放量的数据收集核算核查工作，并开展了单位热值含碳量和氧化率等数据实测工作。

　　今年初，大唐集团召开2021年工作会议提出，到2025年非化石能源装机超过50%，提前五年实现碳达峰。这项从传统电力企业向绿色低碳能源企业转型的重点部署，在中国大唐内部也被称为“二次创业”。

　　传统燃煤机组未来将面临更大的生存压力。王丙化认为，机组调峰进入常态化后，对电厂节能运行和调峰能力提出更高的要求，同时现有机组在节能降耗方面优化改造的潜力已十分有限，必须加速最新科技成果向生产实际运用转化。

　　如今，大唐南京发电厂已成功申报国家能源局第一批燃气轮机创新发展示范项目并取得批复。即将建设的二期燃机项目承担着H级燃机自主化制造的多项重大国产化示范任务，燃机设备本土化率超过70%。此外，该厂以先进节能技术推荐目录为指导，正充分调研增设0号高压加热器、凝汽器蒸汽喷射抽真空系统、氢气提纯等行业内先进的节能降碳技术，进一步提高能效水平。

　　王丙化表示，新形势倒逼火力发电企业加快转型升级，一方面要加快向高效燃机和新能源领域的拓展，实现多种能源互补；另一方面要探索电、热、冷多联供，光伏+储能等多种综合能源服务模式，形成综合能源供应商。

　　记者在采访中了解到，南电已经在研究布局屋顶光伏、厂区风电、储能、碳捕捉等多种能源互补项目，推进大唐南京龙潭农光互补60MW光伏发电等项目签约，加大进口煤采购助力国家“一带一路”倡议和外贸经济。百年南电的创新之路还在继续。