上海外高橋第三發(fā)電有限責任公司(以下簡稱外三)作為中國第一批的四個超超臨界機組之一，鍋爐和汽輪機分別由上海鍋爐廠(引進ALSTOM技術)和上海汽輪機廠(引進SIEMENS技術)制造。2005年開始建設，并于2008年投入商業(yè)運行。主蒸汽壓力28MPa，主蒸汽/熱再溫度為605℃/603℃,額定蒸汽流量為2732T/H。
在基建階段和機組投入運行5年以來，外三開展了一系列的持續(xù)優(yōu)化創(chuàng)新，并在公司2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機組上予以實施和應用，取得了顯著的成效。
基于上海外高橋電廠一期(4×300MW亞臨界機組)、二期(2×900MW超臨界機組)、三期(2×1000MW)燃煤發(fā)電機組的基建、調試和運行經歷，外三做了大量的改進，并使其性能遠優(yōu)于其設計值。
外三兩臺機組的年平均凈效率(含脫硫、脫硝)已從2008年(負荷率75%)的42.73%(已遠優(yōu)于設計值)提升至2011年的44.5%(負荷率81%)以及2012年的44.57%(負荷率79%),這意味著在額定工況下，凈效率將達到46.5%(參見圖1)。
廠址所在的循環(huán)水溫度變化范圍在7-33℃，平均溫度為20℃。
外三在基建階段就已開始優(yōu)化創(chuàng)新，而且在機組投入商業(yè)運行后，外三并沒有停止創(chuàng)新的步伐，利用每年的機組停機檢修階段進行了集中的優(yōu)化創(chuàng)新工程。
外三主要實施的優(yōu)化創(chuàng)新工程包含節(jié)能、減排、保效(SPE防治系列技術)以及配套的FCB技術(在電網故障時，機組快速甩負荷并帶廠用電運行)(參見圖2)。
展望未來，隨著優(yōu)化創(chuàng)新的持續(xù)進行，一項跨越式提效項目將會進一步應用于外三，將使其機組效率達到49%，即在現有的蒸汽參數條件下，利用高低位雙軸布置兩次再熱(靠近鍋爐聯箱處，高位布置HP和IP1;低位布置IP2和LP)。
1、節(jié)能
應用于外三的系列節(jié)能技術是基于對電廠深入的理解，并將之看待為一個整體的系統。這些技術包含：空預器全向柔性密封技術、新型機組啟動技術、零能耗脫硫技術和廣義回熱技術等。
1.1空預器全向柔性密封技術外三空預器采用傳統的回轉式空預器(轉子直徑達17米，高度達2.5米)，設計漏風率小于5%，但是廠用電的增量是與空預器漏風率增量成立方比關系，因而，即使微量的漏風率變化也會導致比較明顯的效率變化。為此，外三實施了“空預器全向柔性密封技術”，在徑向、軸向和環(huán)向均加裝了磨損率可控的接觸式柔性密封，利用其柔性特點補償動靜間隙的非線性變化，從而大大提升了其密封性能。在不改變原有設備結構的前提下，“空預器全向柔性密封技術”可明顯降低空預器的漏風率及鍋爐風機的廠用電消耗。帶FGD(煙氣脫硫)和SCR(選擇性催化還原法)脫硝運行條件下，機組效率提升約0.37%,投資可在3年內回收。
1.2 新型機組啟動技術利用蒸汽替代燃油來加熱鍋爐，即在鍋爐點火前，通過蒸汽加熱鍋爐給水，并加熱到一定的溫度和壓力，當鍋爐風機啟動時，風在空預器中吸收煙氣熱量，再送進鍋爐，因此形成一個有利于鍋爐燃燒的環(huán)境。
通過利用蒸汽加熱鍋爐，機組的啟動可加快，這可節(jié)約大量的燃油和煤;另外，由于鍋爐的加熱，輔助設備不需要投運，因此，廠用電消耗減少，鍋爐燃燼率大幅提升，機組啟動程度更為簡單和安全。
外三機組的冷態(tài)啟動，從點火到并網時間小于2小時，油消耗小于15噸，廠用電消耗約80000kWh，煤消耗小于200噸(含加熱用的蒸汽)(參見圖3)。
對于已投入運行的機組，投資可在5-8次鍋爐啟動予以回收(而新建機組利用本技術，由于在調試期間的頻繁啟動，因此可受益更大)。
1.3零能耗脫硫技術在增壓風機和脫硫吸收塔之間安裝煙氣余熱回收裝置，并將回收的熱量送至汽輪機熱力系統，增加汽輪機的作功，汽輪機熱耗的降低可補償FGD設備的能耗。
特制的煙氣余熱回收裝置可抗結露、腐蝕和堵塞功能。并且該裝置可回收引風機和增壓風機在運行中的焓增。通過系統設計和運行模式的優(yōu)化，FGD設備的能耗顯著降低，該技術應用于外三后，機組凈效率增加0.4%，用于脫硫吸收塔的水耗降低45T/H。投資回收期在3-4年。
1.4 廣義回熱技術將基于以單一的給水為媒介的經典回熱熱循環(huán)拓展至以鍋爐的水、風、煤等為媒介的廣義回熱循環(huán)，從而提高鍋爐效率，降低汽輪機冷源損失。
在機組啟動時，可加快鍋爐燃料的投入，提升了鍋爐低負荷穩(wěn)燃性，同時避免空預器的結露、腐蝕及堵塞。在運行階段，充分利用了汽輪機抽汽，降低了汽輪機的冷源損失，提升了機組的整體效率。
2. 環(huán)保效益
以上所述的系列節(jié)能技術，再與其它優(yōu)化改進相結合，可取得重大的環(huán)保效益。
1)高效節(jié)能型電除塵技術。由于采用低氧高效燃燒技術以及整體效率的提升，總的煙氣容積會顯著地減少。另外，采用了電除塵高頻供電電源，對電除塵的運行模式進行了改進。
2)零能耗脫硫技術。如前面所述，通過對系統設計和運行模式的優(yōu)化，FGD設備的能耗得到降低，另外，通過采用特殊的煙氣余熱回收裝置，煙氣余熱和引、增壓風機的作功焓增得到回收利用，充分補償了FGD設備的能耗。
3)節(jié)能型高效全天候脫硝技術。如前面所述，低負荷下，機組抽汽得到增加，提升了鍋爐低負荷下的給水溫度，因此提升了煙氣溫度，結合調整鍋爐受熱面，催化劑可寬負荷下高效安全運行。
4)空預器抗腐蝕、防堵塞技術。如前面所述，通過擴展回熱媒介，充分利用汽輪機的抽汽，進風溫度可大幅提升，進而空預器冷端的平均運行溫度也得到提升，因此，結露粘附大幅降低，并確保煙氣(灰)流的沖刷能力大于附著物粘結速率，避免了空預器的腐蝕和堵塞。
5)安全節(jié)能型脫硝催化劑延壽技術。如前面所述的新型啟動技術，除了前面所提及的環(huán)保效益外，還可防止催化劑中毒，避免催化劑燒結等現象，從而確保催化劑良好活性、延長其運行壽命。
所有這些技術的整體效果是降低了機組的排放。外三電廠的主要環(huán)保指標如下：塵排放，11mg/m3;SO2排放，60mg/m3;NOx≤30mg/m3;同時，SCR效率≥89%(40%-100%負荷范圍內)，催化劑壽命得到延長，消除了空預器腐蝕及堵塞現象(參見圖4)。
SPE綜合預防保效
隨著蒸汽參數的提高，特別是溫度的提高，一個突出問題——管道的蒸汽側氧化及由此引起的固體顆粒侵蝕(SPE)對機組的安全和經濟運行產生了嚴重威脅。
鍋爐蒸汽側的氧化降低了傳熱性能，隨著管壁溫度的升高，氧化程度更加嚴重，剝落的氧化層減少了管內的流動區(qū)域，因此造成管道的堵塞，引起超溫甚至爆管。
氧化層形成的固體顆粒，進入汽輪機，會侵蝕汽輪機葉片和旁路閥，降低機組效率。葉片的侵蝕導致的機組效率是不可逆的，機組運行時間越長，汽輪機效率也越低。
SPE問題在中國新建大型燃煤發(fā)電機組尤為普遍，由于鍋爐管道氧化層堵塞導致的超溫和爆管頻繁發(fā)生。
SPE問題嚴重的情況下，可在三年運行時間內，降低機組效率8%。
SPE問題原本是一個世界難題，困擾了世界超臨界技術領域幾十年，但在外三目前已經得到徹底解決!從中國的“中醫(yī)全身療法”找到靈感，研發(fā)出一整套蒸汽氧化和固體顆粒侵蝕綜合治理的系列技術。總體思路為：
1)設法防止或減緩氧化物產生;
2)避免或減少已生成的氧化物脫落;
3)盡快和盡量清除已脫落的氧化物;
4)減輕未清除的固體顆粒對葉片的沖擊。
SPE防治系列技術，涵蓋了系統設計、設備選型、施工及調試、機組控制、啟動和運行方式等方面的一系列的改進和創(chuàng)新。
該SPE防治系列技術在外三發(fā)電的兩臺1000MW機組應用后，機組運行了30個月，汽輪機葉片依然光亮如新。這意味著汽輪機效率自第一次啟動以來仍然保持不變，旁路閥也沒有任何泄漏。
FCB技術
一般，當電網崩潰時，網內電廠通常被迫停役，如無外來電源，將無法再次啟動，這將使電網陷入癱瘓。
但是，外三已經開發(fā)出FCB技術，萬一電網崩潰，機組便可快速減負荷并自動轉為帶廠用電作“孤島運行”，當電網故障消除后，便可迅速恢復向外供電，除對社會重要用戶供電外，還能向系統內其他火電機組提供啟動用電，使“星星之火”迅速燎原，極大地提高了電網的安全性。
FCB技術已在外三得到成功實施和應用。主要包括：
(1)機組大聯鎖原則——停線不停電(FCB);停電不停機;停機不停爐;
(2)合理的旁路及安全門容量配置;
(3)合理的給水泵、除氧器、凝汽器、高加等配置;
(4)合理的設備運行方式及系統設計;
(5)配套的熱控策略及電氣聯鎖保護技術。
100%負荷FCB試驗已經在外三獲得成功。
3、兩次再熱雙軸高、低位布置技術
采用該技術(專利號ZL200720069418.3)，并結合以上所述的系列技術，可使熱耗相對下降約5%，汽輪機的效率可達劃時代的48.92%(含脫硫、脫硝，循環(huán)冷卻水20℃)。而一旦700℃材料技術成熟，機組凈效率可進一步提升至52%以上。
如圖5所示，兩根軸系取高低位分軸布置，包括高壓缸在內的高位機設置在緊靠鍋爐聯箱聯接處，而包括低壓缸和凝汽器在內的低位機按照常規(guī)低位布置。
通過這一布置，使得機組的高溫高壓蒸汽管道長度大大縮短了，從而大量減少了高溫高壓材料的使用量，同時還降低了高溫高壓蒸汽管道的壓力損失和散熱損失。
