二次再熱：煤電清潔高效利用升級(jí)版

　　編者按

　　新中國(guó)建立之初，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H為185萬(wàn)千瓦，其中火電裝機(jī)容量占到91.2%。彼時(shí)，提高裝機(jī)容量，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障，是火電的首要任務(wù)。70年來(lái)，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)了1026倍，火電仍是我國(guó)裝機(jī)容量最多、發(fā)電量最大的電源種類(lèi)，此時(shí)，我國(guó)已建成全球最大的清潔煤電供應(yīng)體系。

　　在我國(guó)火電建設(shè)超低排放和節(jié)能改造的道路上，由中國(guó)能建華東院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“華東院”)設(shè)計(jì)，中國(guó)能建江蘇電建三公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“江蘇電建三公司”）和中國(guó)能建江蘇電建一公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“江蘇電建一公司”）承建的泰州電廠二期工程，作為世界首例百萬(wàn)千瓦超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機(jī)組，發(fā)電效率達(dá)到47.82%，樹(shù)立起全球煤電領(lǐng)域的標(biāo)桿。

　　填補(bǔ)空白 實(shí)現(xiàn)火電技術(shù)的新跨越

　　我國(guó)能源資源稟賦結(jié)構(gòu)，決定煤電成為我國(guó)電力供應(yīng)的主力。2007年，國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布相關(guān)文件，要求規(guī)劃新建火電項(xiàng)目要盡可能采用60萬(wàn)千瓦及以上超臨界機(jī)組，開(kāi)啟了中國(guó)火電的“大機(jī)組”時(shí)代。

　　早在2002年，時(shí)刻關(guān)注煤電高效清潔利用的華東院，憑借技術(shù)實(shí)力，承接了我國(guó)首座百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界燃煤電站——浙江玉環(huán)電廠的技術(shù)研發(fā)和設(shè)計(jì)任務(wù)。該電廠投產(chǎn)后，熱效率達(dá)到45.4%，與當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)平均煤耗相比，每年可節(jié)約59萬(wàn)噸原煤，成為了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)綜合節(jié)能和環(huán)保水平最高的燃煤電廠。

　　“當(dāng)時(shí)百萬(wàn)機(jī)組已經(jīng)非常先進(jìn)了，但我們想，在這個(gè)基礎(chǔ)上，煤電的利用效率還能更高嗎？”2006年，華東院總工程師陳仁杰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)結(jié)束玉環(huán)電廠的設(shè)計(jì)工作不久，便馬不停蹄地投入到全新的大容量、高參數(shù)二次再熱燃煤發(fā)電技術(shù)的研究中。

　　2012年底，完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二次再熱技術(shù)課題正式列入“十二五”節(jié)能減排國(guó)家科技支撐計(jì)劃，并依托泰州電廠二期示范工程建成世界首臺(tái)百萬(wàn)千瓦二次再熱機(jī)組。

　　二次再熱技術(shù)是泰州二期工程采用的核心技術(shù)，也被認(rèn)為是當(dāng)今提高火電發(fā)電效率的主要手段之一。該技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用多年，但一般只用于裝機(jī)容量較小、參數(shù)較低的機(jī)組，從未在高參數(shù)百萬(wàn)千瓦機(jī)組上應(yīng)用過(guò)。

　　“在百萬(wàn)機(jī)組上采用二次再熱技術(shù)，不只是簡(jiǎn)單地提高參數(shù)，更重要的是當(dāng)各個(gè)系統(tǒng)參數(shù)提高后，如何解決系統(tǒng)之間以及設(shè)備之間的匹配問(wèn)題。”華東院泰州二期項(xiàng)目設(shè)總李林說(shuō)道，“二次再熱是什么？教科書(shū)上有介紹，但要變成工程實(shí)踐，是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。”

　　當(dāng)時(shí)我國(guó)二次再熱技術(shù)尚處空白，世界范圍內(nèi)也沒(méi)有百萬(wàn)千瓦級(jí)機(jī)組設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的業(yè)績(jī)和經(jīng)驗(yàn)可以參考，為確保項(xiàng)目順利進(jìn)行，華東院成立了攻堅(jiān)課題研究小組，充分調(diào)動(dòng)多方科研和技術(shù)力量，反復(fù)進(jìn)行方案論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和裝備制造研發(fā)等。

　　“舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，二次再熱的主蒸汽溫度和壓力都提高了，對(duì)水質(zhì)的要求是否還會(huì)和一次再熱的要求一樣呢？水中的微量元素發(fā)生變化，會(huì)對(duì)設(shè)備的壽命產(chǎn)生直接影響，這些問(wèn)題都需要研究。” 李林補(bǔ)充道。

　　最終，項(xiàng)目組提出了“五大類(lèi)”“十六大”節(jié)能減排優(yōu)化集成創(chuàng)新技術(shù)。該集成技術(shù)內(nèi)容涵蓋回?zé)嵯到y(tǒng)擬定、輔機(jī)優(yōu)化選型、降低廠用電率措施、控制優(yōu)化和減少大氣污染物排放等多個(gè)方面，首次將兩級(jí)再熱蒸汽參數(shù)提升至610攝氏度以上、容量提升至100萬(wàn)千瓦級(jí)，形成了新一代高參數(shù)大容量二次再熱發(fā)電自主成套技術(shù)體系。

　　依托泰州二期工程，我國(guó)形成自主設(shè)計(jì)制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)火力發(fā)電的重大技術(shù)進(jìn)步，使我國(guó)在高參數(shù)大容量機(jī)組方面，擺脫了國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)束縛，火電設(shè)計(jì)水平獲得一次新跨越，也為大容量燃煤機(jī)組綜合提效做好技術(shù)儲(chǔ)備。

　　樹(shù)立標(biāo)桿 打造綜合指標(biāo)最優(yōu)機(jī)組

　　1949年，我國(guó)火電機(jī)組發(fā)一度電要消耗1000克標(biāo)準(zhǔn)煤，1978年供電煤耗下降到了471克/千瓦時(shí)。截至2018年，我國(guó)6000千瓦及以上電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗已低至308克/千瓦時(shí)。

　　2015年9月25日，泰州電廠二期3號(hào)機(jī)組一次順利完成168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行，順利移交投產(chǎn)。通過(guò)采用二次再熱、提高主參數(shù)、十級(jí)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)和煙氣余熱利用等技術(shù)，泰州電廠二期實(shí)現(xiàn)了發(fā)電效率達(dá)47.82%，發(fā)電煤耗為256.86克/千瓦時(shí)，均創(chuàng)下當(dāng)時(shí)的世界之最；在污染物排放指標(biāo)上，與常規(guī)百萬(wàn)超超臨界機(jī)組相比，二氧化碳、二氧化硫 、氮氧化物、粉塵排放量減少5%以上，達(dá)到國(guó)家超低排放要求，成為全球煤電領(lǐng)域的標(biāo)桿。

　　技術(shù)新了、標(biāo)準(zhǔn)新了、設(shè)備新了，將圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，建設(shè)的新問(wèn)題也多了。每臺(tái)機(jī)組大大小小有上千個(gè)系統(tǒng)，幾百臺(tái)相關(guān)設(shè)備，其中不少都是首次使用。“這是一個(gè)創(chuàng)新的項(xiàng)目，在建設(shè)過(guò)程中不少裝備企業(yè)也在嘗試一些新發(fā)明、新設(shè)備，其中不免會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。” 江蘇電建三公司泰州二期項(xiàng)目經(jīng)理朱建峰回憶起建設(shè)中遇到的一個(gè)小插曲，在3號(hào)機(jī)組鍋爐水冷壁的安裝中，施工人員發(fā)現(xiàn)采用的新材料材質(zhì)出現(xiàn)了問(wèn)題。此時(shí)，水冷壁吊裝已經(jīng)過(guò)半,但為了保證施工質(zhì)量，項(xiàng)目人員決定對(duì)水冷壁進(jìn)行重新安裝。“這樣的困難其實(shí)還有很多，但好在都被攻克了。”

　　20世紀(jì)70年代，我國(guó)首臺(tái)30萬(wàn)千瓦火電機(jī)組平頂山姚孟電廠，從開(kāi)工到投產(chǎn)，用了5年時(shí)間。面對(duì)新技術(shù)、新挑戰(zhàn)，泰州電廠兩臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組不到兩年半就實(shí)現(xiàn)了移交投產(chǎn)。

　　運(yùn)籌帷幄,決勝于千里之外。在江蘇電建一公司項(xiàng)目副經(jīng)理沈金友看來(lái)，工程高質(zhì)量建設(shè)，離不開(kāi)精密高效的頂層設(shè)計(jì)，“圍繞這一項(xiàng)目，我們編寫(xiě)了《B標(biāo)段工程管理策劃書(shū)》，涵蓋了工程管理總體目標(biāo)和進(jìn)度管理、安全管理、質(zhì)量管理、經(jīng)營(yíng)管理、物資管理策劃等六大項(xiàng)內(nèi)容，制定、完善了40項(xiàng)管理制度。”

　　從40多項(xiàng)策劃細(xì)則，到99.5%以上焊口一次合格率，從安全文明“頂級(jí)范”的施工現(xiàn)場(chǎng)，到一批創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)……項(xiàng)目結(jié)束后，江蘇電建一公司將在泰州二期的成功經(jīng)驗(yàn)編纂成250多頁(yè)全過(guò)程策劃管理成果，成為優(yōu)化項(xiàng)目建設(shè)的重要“教科書(shū)”。

　　泰州電廠二期項(xiàng)目的建設(shè)，也為電力建設(shè)事業(yè)和企業(yè)自身發(fā)展培養(yǎng)了一批新生力量。一批“80后”年輕人先后走上管理崗位，更多的青年被推上技術(shù)和管理前沿，接受錘煉。“先后有60多個(gè)剛畢業(yè)的大學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)鍛煉，得到了快速成長(zhǎng)。”江蘇電建一公司工程科科長(zhǎng)顧志海介紹道。

　　引領(lǐng)未來(lái) 探索火電清潔高效新方向

　　黨的十八大以來(lái)，全國(guó)煤電裝機(jī)容量由7.49億千瓦增長(zhǎng)至9.8億千瓦，增幅達(dá)到30%。與此同時(shí)，電力二氧化硫、氮氧化物、煙塵的排放量從859萬(wàn)噸、1086萬(wàn)噸、178萬(wàn)噸下降至120萬(wàn)噸、114萬(wàn)噸、26萬(wàn)噸，降幅分別達(dá)86%、89%、85%。火電機(jī)組供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗也從325克/千瓦時(shí)下降至312克/千瓦時(shí)。

　　“現(xiàn)在我們還在繼續(xù)探索二次再熱這一技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?，目前，泰州電廠正在進(jìn)行二次再熱機(jī)組的能量梯級(jí)利用的課題。”泰州電廠改造項(xiàng)目經(jīng)理王亞軍說(shuō)，“希望通過(guò)不斷創(chuàng)新，進(jìn)一步提高火電廠能源利用的效率。”

　　截至2018年底，泰州二期項(xiàng)目成果已在21臺(tái)100萬(wàn)千瓦和66萬(wàn)千瓦機(jī)組上得到推廣應(yīng)用。不僅如此，泰州二期示范項(xiàng)目的成功建設(shè)，還吸引了諸多國(guó)外電力同行前來(lái)參觀，為我國(guó)燃煤高效發(fā)電核心技術(shù)及重大裝備“走出去”奠定了良好基礎(chǔ)。

　　2019年6月，依舊是由華東院設(shè)計(jì)、江蘇電建一公司、江蘇電建三公司承建的江蘇宿遷二期兩臺(tái)66萬(wàn)千瓦超超臨界二次再熱機(jī)組全部投運(yùn)。在泰州二期的基礎(chǔ)上，該項(xiàng)目聚焦二次再熱技術(shù)的高效靈活利用，滿足電網(wǎng)調(diào)峰、電力寬負(fù)荷運(yùn)行需求。“清潔高效利用煤炭資源，是未來(lái)火電發(fā)展的發(fā)向，在這一領(lǐng)域的探索是永無(wú)止境的。”陳仁杰這樣描述自己心中火電發(fā)展的前景。

　　目前，中國(guó)能建正承擔(dān)我國(guó)700攝氏度超超臨界技術(shù)研發(fā)任務(wù)中的總體方案設(shè)計(jì)研究、示范電站建設(shè)的工程可行性研究等工作，其供電效率可達(dá)到50%左右，將助力火電技術(shù)提效減排繼續(xù)升級(jí)。

　　70年來(lái)，依托科技創(chuàng)新與工程實(shí)踐，中國(guó)能建在百萬(wàn)千瓦等級(jí)高效超超臨界發(fā)電、二次再熱發(fā)電、空冷技術(shù)、IGCC發(fā)電、CFB發(fā)電、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、煙塔合一、近零排放與節(jié)能改造等火電技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)與設(shè)計(jì)實(shí)力，已處于國(guó)際領(lǐng)先水平，為我國(guó)火電技術(shù)進(jìn)步與煤炭清潔高效利用作出了突出貢獻(xiàn)。（特約通訊員 曾雪瑩）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)能源報(bào)

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