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独辟蹊径 稳扎稳打 追求卓越——记中国能建中电工程华东院二次再热技术
来源:中电工程 作者:邹旸 日期:2017-12-26 访问次数: 字号:[ ]
  2017年10月9日下午1时46分,国电宿迁工程2×66万千瓦机组3号汽机除氧器吊装顺利就位;2017年10月28日13时35分,国电蚌埠二期扩建工程4号机组锅炉水压试验一次成功,现正向倒送电节点目标全力冲刺。继国电泰州二期电厂正式投入商运之后,由中国能建中电工程华东院设计的二次再热机组正如雨后春笋般一座座拔地而起。
  二次再热发电技术是《国家能源科技“十二五”规划》重点攻关技术,同时也是《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》推进示范技术。自成功设计国电泰州电厂二期国内首台二次再热机组至今国内已建成或核准的二次再热发电项目共有14个,由华东院设计的有4个,占比近30%。
  路遇壁垒 弯道超车
  近十年来,随着一大批超超临界一次再热机组在国内的成功投运,我国的电力装备和控制运行技术已经初步具备了向更高效率的超超临界技术发起挑战的基础。与此同时,随着当时煤价节节攀升不断创出历史新高的局面,国内主要电力投资方对研发更高效的燃煤机组有着非常迫切的要求。
  当时世界范围内已有的更高效燃煤技术方向就是欧洲的“700℃”技术,该技术将大量使用镍基高温材料,除高温管道费用造价不菲外,其研发难度和周期均有非常大的不确定性。欧洲早先的材料和焊接试验均出现了不同程度的问题,说明“700℃”计划之路将异常艰辛,其示范电厂投运至少将推迟至2020年以后。而我国由于在电站高温材料方面起步较晚,镍基材料的研发仍将亦步亦趋地跟随欧洲“700℃”技术,因此可以预见“700℃”核心技术由国外主导的局面将持续相当长的时间。
  面对我国环境保护的巨大压力和节能减排的现实要求,在“700℃”技术成熟以前,如何利用目前成熟的高温材料研发更高效的燃煤发电技术从而实现“弯道超车”,成为摆在我国电力工作者面前的一道课题。华东院此时将目标瞄准百万千瓦级超超临界二次再热技术,投入研发和建造比一次再热机组效率大幅提高,污染物和二氧化碳排放大幅降低的超超临界机组。
  精雕细琢 攻坚克难
  国际上在上世纪六、七时年代兴起过二次再热机组的建设热潮,当时主要受世界范围能源危机的影响,二次再热机组在汽轮机、锅炉和热力系统的配置上比一次再热机组复杂,对当时的低参数机组效率提高不明显,如果燃料价格较低,热效率提高获得的收益将有相当长时间用于抵冲增加的造价。因此近30年来,世界范围只有4台二次再热机组投运。
  华东院作为主体研发的二次再热机组技术不是上世纪技术的翻版,而是在机组参数、机组容量、系统优化等方面都有很大的突破。在我国二次再热技术领域尚处空白,世界范围内也没有百万千瓦级二次再热机组的设计、制造和运行的业绩和经验可以参考的情况下,华东院克服重重困难,先期经过一年多的研究,经过反复的方案论证、系统设计和装备制造研发等,进而通过电力规划设计总院组织的包括院士、设计大师等行业专家对“二次再热”的关键性技术方案的反复论证,认为方案可靠、先进,基本具备了示范工程实施的条件。最终依托国电泰州电厂二期工程完成世界首个百万千瓦超超临界二次再热项目,形成自主设计制造技术和产业,完成项目示范,从而实现我国火力发电的重大技术进步,使我国在高参数大容量机组方面彻底摆脱国外知识产权束缚,实现我国火力发电制造和设计技术上的突破,达到世界领先水平,使我国火电设计水平又获得一次新的跨越,同时也为我国今后700℃机组实施二次再热做好扎实的技术储备。
  胆大心细 精益求精
  围绕“二次再热”这个核心技术,华东院提出了“五大类”、“十六大”节能减排优化集成创新技术,应用先进可靠的集成创新综合提效成果,打造国际先进水平的绿色环保电厂。该集成技术涵盖:采用二次再热技术,提高机组参数,降低机组热耗;通过系统设计优化,降低机组热耗;采用综合技术降低厂用电率;采用先进节能环保技术有效降低污染物排放;采用数字化技术进一步提高机组控制品质和管控水平等方面。
  通过采用二次再热、提高主参数、十级抽汽回热系统和烟气余热利用等技术,相对于现有超超临界机组提高的经济性是明显的,可以降低发电煤耗约14克/(千瓦时),达到传统燃煤发电技术的世界最好水平。
  凭借节约厂用电技术的应用,以及二次再热技术固有的辅机容量降低,机组厂用电率可从常规机组的4.5%左右,降低到3.7%,下降幅度达15%。
  环境保护方面,锅炉采用低氮燃烧器;脱硝采用SCR法;采用高效的单塔双循环脱硫工艺,并在脱硫塔出口设置湿式除尘器,结合干式静电除尘器及脱硫装置协同除尘。与常规百万超超临界机组相比,CO2 、SO2、 NOx、粉尘排放量可减少5%以上。
  因此,采用超超临界二次再热技术后,通过集成优化等综合技术,节能减排集成组合具有很好的可行性,实现了综合提效的良好效果,总体指标达到世界领先水平。
  捷报频频 成绩斐然
  今年6月,中国电机工程学会在北京召开的国电泰州电厂二期“100万千瓦高效超超临界二次再热机组关键技术、装备研制及工程应用”技术成果鉴定会上,作为该项技术主要研发单位,华东院的二次再热电站设计相关的一系列技术成果受到了中国科学院、中国工程院、高校、电力企业、电力设计院、试验等单位的院士、设计大师、行业专家的一致好评。鉴定委员会认为,项目研究取得了百万千瓦超超临界二次再热机组的关键技术、装备研制及工程应用的成套自主知识产权成果,并在国电泰州电厂世界首台百万千瓦超超临界二次再热机组成功示范应用,具有显著的经济社会效益和推广应用前景,整体技术达到国际领先水平。
  继2015年获得中国电力优质工程之后,今年11月10日获悉国电泰州扩建“二次再热”示范工程再次荣获2017年度“国家优质工程金质奖”。国家优质工程奖是工程建设行业设立最早、规格最高、评选范围涵盖建筑、铁路、公路、化工、冶金、电力等工程建设领域的各个行业,评定的内容从工程立项到竣工验收形成工程质量的各个工程建设程序和环节,是我国工程建设质量方面的最高荣誉奖励。
  奖项的获得,是对华东院二次再热技术及设计水平的充分肯定,更确立了华东院在二次再热技术上的优势地位。
  习近平总书记指出,中国特色社会主义进入了新时代,这是我国发展的历史方位。过去五年,沿着供给侧结构性改革这条主线,中国经济正加快调整优化,转型升级。展望未来,华东院作为能源建设企业,仍将积极寻找创新发展的有效着力点,融入国家供给侧结构性改革的大潮当中,为能源供给侧结构性改革提供更多的实践样本。

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