二次再熱：煤電清潔高效利用升級版

　　編者按

　　新中國建立之初，我國發(fā)電裝機容量僅為185萬千瓦，其中火電裝機容量占到91.2%。彼時，提高裝機容量，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供強有力的保障，是火電的首要任務(wù)。70年來，我國發(fā)電裝機容量增長了1026倍，火電仍是我國裝機容量最多、發(fā)電量最大的電源種類，此時，我國已建成全球最大的清潔煤電供應(yīng)體系。

　　在我國火電建設(shè)超低排放和節(jié)能改造的道路上，由中國能建華東院(以下簡稱“華東院”)設(shè)計，中國能建江蘇電建三公司（以下簡稱“江蘇電建三公司”）和中國能建江蘇電建一公司（以下簡稱“江蘇電建一公司”）承建的泰州電廠二期工程，作為世界首例百萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機組，發(fā)電效率達到47.82%，樹立起全球煤電領(lǐng)域的標桿。

　　填補空白 實現(xiàn)火電技術(shù)的新跨越

　　我國能源資源稟賦結(jié)構(gòu)，決定煤電成為我國電力供應(yīng)的主力。2007年，國家發(fā)展改革委發(fā)布相關(guān)文件，要求規(guī)劃新建火電項目要盡可能采用60萬千瓦及以上超臨界機組，開啟了中國火電的“大機組”時代。

　　早在2002年，時刻關(guān)注煤電高效清潔利用的華東院，憑借技術(shù)實力，承接了我國首座百萬千瓦級超超臨界燃煤電站——浙江玉環(huán)電廠的技術(shù)研發(fā)和設(shè)計任務(wù)。該電廠投產(chǎn)后，熱效率達到45.4%，與當時國內(nèi)平均煤耗相比，每年可節(jié)約59萬噸原煤，成為了當時國內(nèi)綜合節(jié)能和環(huán)保水平最高的燃煤電廠。

　　“當時百萬機組已經(jīng)非常先進了，但我們想，在這個基礎(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)團隊結(jié)束玉環(huán)電廠的設(shè)計工作不久，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)能減排國家科技支撐計劃，并依托泰州電廠二期示范工程建成世界首臺百萬千瓦二次再熱機組。

　　二次再熱技術(shù)是泰州二期工程采用的核心技術(shù)，也被認為是當今提高火電發(fā)電效率的主要手段之一。該技術(shù)在國外應(yīng)用多年，但一般只用于裝機容量較小、參數(shù)較低的機組，從未在高參數(shù)百萬千瓦機組上應(yīng)用過。

　　“在百萬機組上采用二次再熱技術(shù)，不只是簡單地提高參數(shù)，更重要的是當各個系統(tǒng)參數(shù)提高后，如何解決系統(tǒng)之間以及設(shè)備之間的匹配問題。”華東院泰州二期項目設(shè)總李林說道，“二次再熱是什么？教科書上有介紹，但要變成工程實踐，是個很大的挑戰(zhàn)。”

　　當時我國二次再熱技術(shù)尚處空白，世界范圍內(nèi)也沒有百萬千瓦級機組設(shè)計、制造和運行的業(yè)績和經(jīng)驗可以參考，為確保項目順利進行，華東院成立了攻堅課題研究小組，充分調(diào)動多方科研和技術(shù)力量，反復(fù)進行方案論證、系統(tǒng)設(shè)計和裝備制造研發(fā)等。

　　“舉個簡單的例子，二次再熱的主蒸汽溫度和壓力都提高了，對水質(zhì)的要求是否還會和一次再熱的要求一樣呢？水中的微量元素發(fā)生變化，會對設(shè)備的壽命產(chǎn)生直接影響，這些問題都需要研究。” 李林補充道。

　　最終，項目組提出了“五大類”“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方面，首次將兩級再熱蒸汽參數(shù)提升至610攝氏度以上、容量提升至100萬千瓦級，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，我國形成自主設(shè)計制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，從而實現(xiàn)我國火力發(fā)電的重大技術(shù)進步，使我國在高參數(shù)大容量機組方面，擺脫了國外知識產(chǎn)權(quán)束縛，火電設(shè)計水平獲得一次新跨越，也為大容量燃煤機組綜合提效做好技術(shù)儲備。

　　樹立標桿 打造綜合指標最優(yōu)機組

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

　　2015年9月25日，泰州電廠二期3號機組一次順利完成168小時滿負荷試運行，順利移交投產(chǎn)。通過采用二次再熱、提高主參數(shù)、十級抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)和煙氣余熱利用等技術(shù)，泰州電廠二期實現(xiàn)了發(fā)電效率達47.82%，發(fā)電煤耗為256.86克/千瓦時，均創(chuàng)下當時的世界之最；在污染物排放指標上，與常規(guī)百萬超超臨界機組相比，二氧化碳、二氧化硫 、氮氧化物、粉塵排放量減少5%以上，達到國家超低排放要求，成為全球煤電領(lǐng)域的標桿。

　　技術(shù)新了、標準新了、設(shè)備新了，將圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實，建設(shè)的新問題也多了。每臺機組大大小小有上千個系統(tǒng)，幾百臺相關(guān)設(shè)備，其中不少都是首次使用。“這是一個創(chuàng)新的項目，在建設(shè)過程中不少裝備企業(yè)也在嘗試一些新發(fā)明、新設(shè)備，其中不免會出現(xiàn)一些問題。” 江蘇電建三公司泰州二期項目經(jīng)理朱建峰回憶起建設(shè)中遇到的一個小插曲，在3號機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)了問題。此時，水冷壁吊裝已經(jīng)過半,但為了保證施工質(zhì)量，項目人員決定對水冷壁進行重新安裝。“這樣的困難其實還有很多，但好在都被攻克了。”

　　20世紀70年代，我國首臺30萬千瓦火電機組平頂山姚孟電廠，從開工到投產(chǎn)，用了5年時間。面對新技術(shù)、新挑戰(zhàn)，泰州電廠兩臺百萬機組不到兩年半就實現(xiàn)了移交投產(chǎn)。

　　運籌帷幄,決勝于千里之外。在江蘇電建一公司項目副經(jīng)理沈金友看來，工程高質(zhì)量建設(shè)，離不開精密高效的頂層設(shè)計，“圍繞這一項目，我們編寫了《B標段工程管理策劃書》，涵蓋了工程管理總體目標和進度管理、安全管理、質(zhì)量管理、經(jīng)營管理、物資管理策劃等六大項內(nèi)容，制定、完善了40項管理制度。”

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

　　泰州電廠二期項目的建設(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多個剛畢業(yè)的大學(xué)生到現(xiàn)場鍛煉，得到了快速成長。”江蘇電建一公司工程科科長顧志海介紹道。

　　引領(lǐng)未來 探索火電清潔高效新方向

　　黨的十八大以來，全國煤電裝機容量由7.49億千瓦增長至9.8億千瓦，增幅達到30%。與此同時，電力二氧化硫、氮氧化物、煙塵的排放量從859萬噸、1086萬噸、178萬噸下降至120萬噸、114萬噸、26萬噸，降幅分別達86%、89%、85%?；痣姍C組供電標準煤耗也從325克/千瓦時下降至312克/千瓦時。

　　“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Γ壳?，泰州電廠正在進行二次再熱機組的能量梯級利用的課題。”泰州電廠改造項目經(jīng)理王亞軍說，“希望通過不斷創(chuàng)新，進一步提高火電廠能源利用的效率。”

　　截至2018年底，泰州二期項目成果已在21臺100萬千瓦和66萬千瓦機組上得到推廣應(yīng)用。不僅如此，泰州二期示范項目的成功建設(shè)，還吸引了諸多國外電力同行前來參觀，為我國燃煤高效發(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、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66萬千瓦超超臨界二次再熱機組全部投運。在泰州二期的基礎(chǔ)上，該項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、電力寬負荷運行需求。“清潔高效利用煤炭資源，是未來火電發(fā)展的發(fā)向，在這一領(lǐng)域的探索是永無止境的。”陳仁杰這樣描述自己心中火電發(fā)展的前景。

　　目前，中國能建正承擔(dān)我國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，其供電效率可達到50%左右，將助力火電技術(shù)提效減排繼續(xù)升級。

　　70年來，依托科技創(chuàng)新與工程實踐，中國能建在百萬千瓦等級高效超超臨界發(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)計實力，已處于國際領(lǐng)先水平，為我國火電技術(shù)進步與煤炭清潔高效利用作出了突出貢獻。（特約通訊員 曾雪瑩）

　　轉(zhuǎn)自：中國能源報

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