我國(guó)二次再熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)跑世界

本報(bào)記者張曄實(shí)習(xí)生季天宇

“鍋爐運(yùn)行正常，各項(xiàng)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)完全正常，具備點(diǎn)火條件，現(xiàn)在點(diǎn)火。”

隨著值班長(zhǎng)陳林的點(diǎn)火口令，操作員投入等離子點(diǎn)火裝置，集控室液晶屏幕上跳動(dòng)起紅色火焰，國(guó)家能源集團(tuán)宿遷公司（以下簡(jiǎn)稱宿遷公司）的660MW超超臨界二次再熱機(jī)組工程點(diǎn)火成功。

截至8月28日，該工程2臺(tái)機(jī)組發(fā)電量已達(dá)22.67億千瓦時(shí)。機(jī)組發(fā)電煤耗≤256g/kWh，發(fā)電效率≥48%，以及環(huán)境指標(biāo)均創(chuàng)世界之最。

“該項(xiàng)目二次再熱塔式鍋爐、高效汽輪機(jī)、及其配套附屬設(shè)備、智能發(fā)電控制系統(tǒng)、先進(jìn)的環(huán)保設(shè)備等核心技術(shù)均實(shí)現(xiàn)自主可控，這標(biāo)志著我國(guó)高效靈活二次再熱發(fā)電技術(shù)已領(lǐng)跑世界。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人俞基安告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

追趕路上付出的高額學(xué)費(fèi)

火力發(fā)電從誕生至今，已有近150年歷史。

但是，作為世界上煤炭生產(chǎn)消費(fèi)和電力需求第一大國(guó)，在上世紀(jì)80年代以前，中國(guó)火電技術(shù)大大落后于世界先進(jìn)水平。

“改革開放后，我國(guó)引進(jìn)了許多國(guó)外的火電技術(shù)和裝備，包括美國(guó)、歐洲、日本，可以說在技術(shù)流派上五花八門，最早的時(shí)候就連機(jī)組上的螺絲都是從國(guó)外隨設(shè)備一起進(jìn)口的。”回憶那段往事，俞基安心里五味雜陳。

隨著我國(guó)電力體制的改革，火電技術(shù)的設(shè)計(jì)、研發(fā)能力明顯加快。2004年，我國(guó)火電技術(shù)終于跨出一大步，建成60萬千瓦超臨界電站；2006年，建成100萬千瓦超超臨界電站；2015年，建成100萬千瓦超超臨界二次再熱電站。

根據(jù)預(yù)測(cè)，至2030年、2050年，煤炭在我國(guó)一次能源消費(fèi)總量占比將降至50%和40%。換言之，煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位不會(huì)發(fā)生變化，火力發(fā)電技術(shù)在中國(guó)并未過時(shí)。

為了減少能源消耗、打響藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，我國(guó)必須發(fā)展自主可控的清潔高效火電技術(shù)和裝備。

平均年齡39歲的“夢(mèng)之隊(duì)”

“超超臨界機(jī)組得益于更高的蒸汽溫度和壓力，比亞臨界熱效率提高5%—7%，采用二次再熱技術(shù)后，可進(jìn)一步提升2%—3%。”華北電力大學(xué)教授段立強(qiáng)介紹說，更高的熱效率意味著更少的煤耗，以及更少的污染物排放。

2015年，國(guó)電江蘇泰州電廠二期二次再熱示范工程投產(chǎn)，供電煤耗比國(guó)際同類機(jī)組降低13.7g/kWh，奠定了我國(guó)在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

但是，二次再熱機(jī)組在較大負(fù)荷變化范圍內(nèi)保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和調(diào)峰能力仍然欠缺。因此，“高效靈活二次再熱發(fā)電機(jī)組研制及工程示范”被列入國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。

從2016年10月起，原國(guó)電集團(tuán)依托宿遷公司聯(lián)合華北電力大學(xué)、華東電力設(shè)計(jì)院、上海電氣集團(tuán)等14家單位，組成一支148人、平均年齡39歲的“夢(mèng)之隊(duì)”，向世界最高水平的二次再熱發(fā)電技術(shù)發(fā)起沖擊。

要達(dá)到“靈活”與“高效”，必須在鍋爐、汽輪機(jī)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)上發(fā)力。

“在現(xiàn)有材料下，鍋爐出口蒸汽參數(shù)32.24MPa(a)/605℃/623℃/623℃已經(jīng)是極限，宿遷公司采用塔式鍋爐，通過攻克鍋爐關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化受熱面布置、降低溫度偏差，實(shí)現(xiàn)寬負(fù)荷范圍長(zhǎng)期達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)，這在全世界范圍內(nèi)很難做到。”俞基安對(duì)此感到非常自豪。

此外，項(xiàng)目組攻克二次再熱機(jī)組高效供熱關(guān)鍵技術(shù)，首次在火電領(lǐng)域應(yīng)用“汽電雙驅(qū)”引風(fēng)機(jī)高效靈活供熱技術(shù)，為大機(jī)組替代小鍋爐供熱提供了優(yōu)質(zhì)方案；攻克了二次再熱機(jī)組欠溫調(diào)溫等關(guān)鍵技術(shù)，還集成優(yōu)化了回?zé)帷⒄婵�、旁路、調(diào)頻等一系列創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組快速啟停、深度調(diào)峰、高效靈活等關(guān)鍵指標(biāo)。

“我國(guó)火電技術(shù)從引進(jìn)、消化、吸收，到自主創(chuàng)新、優(yōu)化提高，宿遷公司的高效靈活二次再熱技術(shù)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，處于世界領(lǐng)先水平。”全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師、華東電力設(shè)計(jì)院原總工程師陳仁杰評(píng)價(jià)說。

把控制系統(tǒng)自主權(quán)抓在手里

過去，我國(guó)火電技術(shù)的落后，不僅表現(xiàn)在核心裝備上，控制系統(tǒng)也采用進(jìn)口，因此，系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全始終是懸在頭頂?shù)囊话牙麆Α?/p>

今年初，委內(nèi)瑞拉接連發(fā)生大面積嚴(yán)重停電事件，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，更引發(fā)了人們對(duì)包括電站、電網(wǎng)在內(nèi)的工控網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)注。

“我們這個(gè)項(xiàng)目，不僅實(shí)現(xiàn)信息和控制系統(tǒng)完全自主可控，還首次在煤電領(lǐng)域應(yīng)用了智能發(fā)電技術(shù)，10個(gè)人就能控制2臺(tái)66萬千瓦機(jī)組的運(yùn)行，可以從容應(yīng)對(duì)電網(wǎng)的即時(shí)調(diào)峰要求。”宿遷公司總經(jīng)理刁保圣告訴記者。

承擔(dān)這一重任的國(guó)家能源科環(huán)集團(tuán)智深公司黨委書記黃煥袍、華電天仁總經(jīng)理余康介紹說，他們針對(duì)智能發(fā)電運(yùn)行控制系統(tǒng)（ICS）與智能發(fā)電公共服務(wù)系統(tǒng)（IMS）的體系架構(gòu)與基礎(chǔ)功能進(jìn)行深入開發(fā)與驗(yàn)證，構(gòu)建了四大智能控制、六大智慧管理和七大智能中心，ICS系統(tǒng)運(yùn)用后為項(xiàng)目的高效運(yùn)行、先進(jìn)控制和智能監(jiān)測(cè)與診斷提供了有力支持，在充分發(fā)揮機(jī)組性能的前提下，有效降低日常操作工作量60%以上。

俞基安曾多次到國(guó)外電廠學(xué)習(xí)參觀，過去他只有羨慕的份，而現(xiàn)在在他看來，我國(guó)目前的火電設(shè)計(jì)、裝備制造、運(yùn)維管理各個(gè)方面已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，特別是老百姓最關(guān)心的環(huán)保排放也達(dá)到世界最優(yōu)水平，實(shí)現(xiàn)了煙氣脫硫、脫硝、除塵超低排放，脫硫廢水零排放，固棄物100%利用。