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我國火電技術進步再樹里程碑
時間:2019-09-27 10:04    來源:中國電力新聞網    瀏覽量:73

  火電技術進步再樹里程碑

  “高溫亞臨界改造”成功實施、“高低位分軸布置”穩步推進

  8月下旬的幾天里,位于江蘇徐州的徐州華潤電力有限公司,以及距此幾十千米外安徽淮北的申能安徽平山電廠二期工程現場,大咖云集,熱鬧非凡。由中國能源研究會和北京能源與環境學會組織的院士專家考察團,實地探訪,現場考察,召開技術座談會。

  十一屆全國人大常委會副委員長華建敏,原能源部總工程師秦中一,中國能源研究會常務副理事長史玉波、周大地,中國能源研究會副理事長陳進行,中國工程院院士倪維斗、何多慧等專家紛紛為徐州華潤電力有限公司、申能安徽平山電廠二期工程所代表的火電技術進步點贊,為推廣火電最新技術成果支招。

  重量級的專業人士何以扎堆亮相?這足見大家關心的這些技術問題的重大意義。

  “用煤的火力發電,也可以做成綠色的項目,讓火力發電迸發出新的生命力,能夠站得住腳。”8月28日,華建敏在徐州華潤電力有限公司召開的高溫亞臨界綜合升級改造項目匯報交流會上表示。該公司3號機組采用上海申能電力科技有限公司的高溫亞臨界技術改造,8月10日一次性順利通過168小時滿負荷試運行,額定工況下的供電煤耗可降至287克/千瓦時。

  “申能安徽平山電廠二期工程采用的高低位分軸布置二次再熱技術可謂火電史上的壯舉。”8月29日,倪維斗在淮北申能發電有限公司談道。該工程將建設世界上單機容量最大的135萬千瓦二次再熱超超臨界高低位布置雙軸   汽輪發電機組,被國家能源局列為“國家示范工程”。目前,該項目正有序推進。

  “高溫亞臨界改造”的成功實施、“高低位分軸布置”的穩步推進,被眾多院士專家看作是火電技術進步迎來的里程碑。這兩大技術也讓相隔不足100千米的徐州與淮北成為火電技術進步乃至推進能源革命的“能源新地標”。

   現役亞臨界機組能否拯救?

  “6月4~7日,國際能源署清潔煤中心在美國召開第九屆國際清潔煤技術大會,美國國家電力研究院(EPRI)的專家在會后主動與上海申能電力科技有限公司(以下簡稱“申能科技”)的專家進行交流,并坦陳他們在提高亞臨界機組蒸汽溫度技術的研究中遇到了重大瓶頸。”申能科技總經理馮偉忠在上述匯報交流會上介紹,占全球火電機組最大板塊的亞臨界機組的技術改造是一個世界性挑戰。

  隨著材料技術的不斷進步和熱能動力理論的日臻完善,蒸汽的參數經歷了低壓、中壓、高   壓、超高壓、亞臨界、超臨界直至超超臨界的發展過程。能源清潔化的發展要求日益迫切,發展高參數大機組成為國家節能減排戰略的組成部分。但是,存量眾多的現役亞臨界機組何去何從成為一個重大課題。

  “因廠制宜采用汽輪機通流部分改造、鍋爐煙氣余熱回收利用、電機變頻等成熟適用的節能改造技術,重點對30萬千瓦和60萬千瓦等級亞臨界、超臨界機組實施綜合性、系統性節能改造,改造后供電煤耗力爭達到同類型機組先進水平。”《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014~2020年)》對亞臨界機組提出了實施綜合節能改造的明確要求。記者注意到,該計劃還要求,到2020年,現役燃煤發電機組改造后平均供電煤耗低于310克/千瓦時,其中現役60萬千瓦及以上機組(除空冷機組外)改造后平均供電煤耗低于300克/千瓦時。

  據清華大學教授毛健雄分析,根據機組平均供電煤耗一般比額定工況下供電煤耗高15~20克/千瓦時的規律,上述要求意味著現役煤電機   組額定工況下供電煤耗需要低于290克/千瓦時。該目標對于現役超超臨界機組較易于實現,但對于亞臨界機組而言卻是巨大挑戰。

  相關調研資料顯示,由于參數較低且汽輪機通流效率普遍較低,30萬千瓦等級濕冷亞臨界機組額定工況下供電煤耗普遍高于320克/千瓦時(部分甚至超過340克/千瓦時),距離行動計劃要求差距普遍超過30克/千瓦時,相去甚遠。

  “徐州樣本”提供全球標桿

  “全球首例”“火電奇跡”———連日來,在徐州華潤電力有限公司,首先將人們吸引住的是打著這些關鍵詞的標識牌。院士專家們也紛紛在此合影留念。這是怎樣的一項技術呢?近年來,業內不斷提出針對亞臨界機組改造提效的各種技術方案,但均存在明顯的短板。

  據北京能源與環境學會提供的資料,如常規汽輪機通流改造,節能收益一般僅有10克/千瓦時左右,遠無法達到國家要求的310克/千瓦時的煤耗要求,且改造的效率收益難以保持。跨代升級改造成準二次再熱超(超)臨界機組,其改造量和成本過于巨大,幾乎相當于重建,而最終的性能卻差強人意,不具備經濟可行性。至于升溫至566/566攝氏度的方案,其節能效果有限(約15克/千瓦時),但代價很大,仍然無法達標且性價比過低。

  據華潤電力控股有限公司(以下簡稱“華潤電力”)黨委書記、總裁胡敏介紹,對于現役亞臨界機組的提效改造,他曾就溫度提高等有關問題與馮偉忠進行探討。“我也是馮偉忠教授的粉絲。”在上述會議上,胡敏鄭重地表示。

  經多年研究,馮偉忠在2010年提出了“高溫亞臨界”改造技術路線。其關鍵是保持機組主再汽壓力基本不變,把機組主再熱蒸汽溫度均大幅提高到現有超超臨界機組的600攝氏度水平,并整合應用已在上海外高橋第三發電有限公司驗證成熟的節能減排系列技術,可大幅提高機組的能效和環保水平。

  鑒于“高溫亞臨界綜合升級改造方案”的可行性、先進性和較高性價比,華潤電力率先與馮偉忠領銜的申能科技合作,在徐州華潤電力有限公司3號機組率先實施高溫亞臨界綜合改造升級項目。

  “我們公司3號機組為32萬千瓦國產亞臨界燃煤純凝機組,2004年6月建成投產,2016年供電煤耗每千瓦時325克。進行高溫亞臨界機組節能綜合改造升級,目標是改造完成后機組在設計工況下煤耗不高于每千瓦時287克,達到超超臨界機組水平。”徐州華潤電力有限公司總經理李義介紹道。

  在徐州華潤電力有限公司實施的高溫亞臨界綜合改造升級項目于2017年4月啟動定制化設計,于2018年11月底停機正式開始改造施工,2019年8月3日完成安裝和調試。除了先進的機組煤耗水平外,該改造還打破了機組超低負荷運行的瓶頸,機組的節能和環保以及靈活性等綜合性能得到全面提升。

  “我在現場注意到幾個數據,第一個是顯示屏上的供電煤耗,兩個數據分別是296和293,如果按照火電廠鑒定驗收的標準,要把大氣條件折算到標準的大氣壓力和溫度,現在沒折算,但預計折算后煤耗要在290克以下,約285~287克左右,這是一個重要的數據,可以反映出改造項目大量節省了煤炭消耗。”華建敏在講話時表示。

  國家示范工程“平二項目”穩步推進

  在申能安徽平山電廠二期工程(以下簡稱“平二項目”)現場,各項工作正穩步有序向前推進。主廠房40米層澆筑已完成,鍋爐大板梁安裝驗收完成,受熱面吊裝已開始,冷卻塔塔體施工正在進行中。

  一個正在建設的火電項目卻罕見地吸引了一批又一批探訪者。

  從19世紀末現代火電技術成型以來,提高發電廠效率始終是電力技術界不懈的追求。為突破采用更高等級蒸汽參數以及二次再熱技術的造價瓶頸,馮偉忠的高低位分軸布置發明專利被正式提出。

  該技術可極大縮短機爐之間的主蒸汽管道、一次冷再蒸汽管道、一次熱再蒸汽管道及二次冷再蒸汽管道,與此同時,管道系統的壓力損失及散熱損失也大幅降低。實際主蒸汽管道及高溫再熱蒸汽管道的長度不到常規布置二次再熱機組的10%。這使得二次再熱機組的優勢可以得到充分發揮,機組效率及性價比可進一步提高。此外,雙軸技術的采用,使得機組的容量瓶頸得以打開。

  從2005年初提出該項技術到2016年末正式核準項目落地,“平二項目”正一步步走來。

  2009年3月,啟動工程化研究;2013年底,具備開展示范工程建設條件;2015年3月,通過國家能源局組織的專家技術評審;2015年12月31日,被國家能源局列為國家示范工程;2016年12月28日,獲安徽省發展改革委核準;2018年7月,項目開工……

  “這一新型汽輪發電機組將改變傳統電廠一百多年來的設計格局。”北京能源與環境學會秘書長馮麗萍在“平二項目”現場表示,也正是因為其重大的里程碑意義,全世界火電業的目光已經集中到這里,“平二項目”(淮北申能發電有限公司)總經理張嶺興奮地告訴記者,美國能源部代表團于2016年9月及12月前后兩次參觀了高低位布置模型。2018年12月6日,在POWER—GEN國際會議上,淮北申能發電有限公司作為中國唯一獲獎單位,被授予第五屆皮博迪年度全球潔凈煤領導者獎。

  談及馮偉忠技術實踐,申能股份有限公司黨委書記、董事長須偉泉表示,申能集團公司一直高度重視科技創新工作,持續推進上海外高橋第三發電公司的技術研發,還專門成立科技公司對馮偉忠系列技術進行推廣。

  “以馮偉忠教授為首的技術團隊,是申能集團公司的一大特色。申能集團公司寬容良好的科研生態,保證和支持了創新技術的研究和發展。”8月27日,在史玉波主持召開的“平二項目”技術座談會上,申能集團公司黨委書記、董事長黃迪南談道。

  據了解,“平二項目”計劃2020年10月份建成投產。世界火電行業新的標桿或將在此誕生。


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