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，以及距此幾十公里外的安徽淮北的申能安徽平山電廠二期工程現(xiàn)場，大咖云集，熱鬧非凡。由中國能源研究會和北京能源與環(huán)境學(xué)會組織的院士專家考察團，實地探訪，現(xiàn)場考察，召開技術(shù)座談會。
十一屆全國人大常委會副委員長華建敏，原能源部能源總工程師秦中一，中國能源研究會常務(wù)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、陳念念、蘇萬華，清華大學(xué)教授毛健雄等專家，他們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(shù)進步點贊，為火電最新技術(shù)成果推廣支招。
重量級的專業(yè)人士何以扎堆亮相？這足見大家關(guān)心的這些技術(shù)問題的重大意義。
“用煤的火力發(fā)電，也可以做成綠色的項目，讓火力發(fā)電迸發(fā)出新的生命力，能夠站得住腳。”8月28日，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，十一屆全國人大常委會副委員長華建敏表示。
徐州華潤電力有限公司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(shù)改造，8月10日一次性順利通過168小時滿負荷試運行，供電煤耗可降至287克/千瓦時。在華建敏看來，該項目是火電技術(shù)自主創(chuàng)新的典型體現(xiàn)。
“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(shù)可謂火電史上的壯舉。”8月29日，在淮北申能發(fā)電有限公司，中國工程院院士、北京能源與環(huán)境學(xué)會名譽會長倪維斗談道。
申能安徽平山電廠二期工程將建設(shè)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(fā)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(wěn)步推進，這被眾多院士專家看作是火電技術(shù)進步迎來的里程碑。這兩大技術(shù)也讓相隔不足百公里的徐州與淮北成為火電技術(shù)進步乃至推進能源革命的“能源新地標”。
現(xiàn)役亞臨界機組何去何從？
“今年6月4-7日，國際能源署清潔煤中心在美國召開了第九屆國際清潔煤技術(shù)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（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(shù)的研究中遇到了重大瓶頸。”申能科技總經(jīng)理馮偉忠在上述匯報交流會上介紹道，占全球火電機組最大板塊的亞臨界機組的技術(shù)改造遭遇了世界性難題。
隨著材料技術(shù)的不斷進步和熱能動力理論的日臻完善，蒸汽的參數(shù)經(jīng)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(fā)展過程。能源清潔化的發(fā)展要求日益迫切，發(fā)展高參數(shù)大機組成為國家節(jié)能減排戰(zhàn)略組成部分。但是，存量眾多的現(xiàn)役亞臨界機組何去何從成為一個重大課題。
相關(guān)資料顯示，目前，我國仍有約3.5億千瓦裝機容量的亞臨界機組（主要為30萬千瓦和60萬千瓦等級），僅30萬千瓦等級亞臨界機組就達880臺，該類機組的煤耗顯著高于超臨界和超超臨界機組。
“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、供熱改造等成熟適用的節(jié)能改造技術(shù)，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(tǒng)性節(jié)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(jié)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(jié)能改造的明確要求。
為充分挖掘現(xiàn)役亞臨界燃煤發(fā)電機組節(jié)能潛力，科學(xué)做好機組改造、延壽與退役工作，進一步提升煤電高效清潔發(fā)展水平，2015年，國家能源局下發(fā)《亞臨界煤電機組改造、延壽與退役暫行規(guī)定》(國能電力〔2015〕332號)。
記者注意到，《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》要求：“到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組改造后平均供電煤耗低于310克/千瓦時，其中現(xiàn)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(jù)清華大學(xué)教授毛健雄分析，根據(jù)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(guī)律，上述要求意味著現(xiàn)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(xiàn)役超超臨界機組較易于實現(xiàn)，但對于亞臨界機組而言卻是巨大挑戰(zhàn)。
相關(guān)調(diào)研資料顯示，由于參數(shù)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(guān)鍵詞的標識牌了。院士專家們也紛紛在此合影留念。
這是怎樣的一項技術(shù)呢？
近年來，業(yè)內(nèi)不斷提出針對亞臨界機組改造提效的各種技術(shù)方案，但均存在明顯的短板。
據(jù)北京能源與環(huán)境學(xué)會提供的資料，如常規(guī)汽輪機通流改造，節(jié)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/千瓦時煤耗要求，且改造的效率收益難以保持。而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(jīng)濟可行性。至于升溫至566/566攝氏度的方案，其節(jié)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(jù)華潤電力控股有限公司（簡稱華潤電力）黨委書記、總裁胡敏介紹，對于現(xiàn)役亞臨界機組的提效改造，他曾就溫度提高等有關(guān)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(jīng)多年研究，馮偉忠在2010年提出了“高溫亞臨界”改造技術(shù)路線。其關(guān)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(xiàn)有超超臨界機組的600攝氏度水平，并整合應(yīng)用已在上海外高橋第三發(fā)電有限公司驗證成熟的節(jié)能減排系列技術(shù)，可大幅提高機組的能效和環(huán)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(lǐng)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升級改造項目。
這被中國能源研究會常務(wù)副理事長史玉波稱贊為：“華潤電力是第一個吃螃蟹的。”華建敏把馮偉忠的系列技術(shù)稱為“千里馬”，把華潤電力比作“伯樂”。
“我們公司3號機組為32萬千瓦國產(chǎn)亞臨界燃煤純凝機組，2004年6月建成投產(chǎn)，2016年平均供電煤耗325克/千瓦時。進行高溫亞臨界機組節(jié)能綜合升級改造，目標是改造完成后機組在設(shè)計工況下煤耗不高于287克/千瓦時，達到超超臨界機組水平。”徐州華潤電力有限公司總經(jīng)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升級改造項目于2017年4月啟動定制化設(shè)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(diào)試。除了先進的機組煤耗水平外，該改造還有效提高了低負荷下脫硝裝置工作溫度，打破了機組超低負荷運行的瓶頸等等，機組的節(jié)能和環(huán)保以及靈活性等綜合性能得到全面提升。
“我在現(xiàn)場注意到幾個數(shù)據(jù)，第一個是顯示屏上的發(fā)電煤耗，兩個數(shù)據(jù)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(xiàn)在沒折算，但預(yù)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(shù)據(jù)，可以反映出改造項目大量節(jié)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(wěn)步推進
在申能安徽平山電廠二期工程（簡稱平二項目）現(xiàn)場，各項工作正穩(wěn)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(shè)的火電項目卻罕見地已經(jīng)吸引來了一批又一批探訪者。院士專家們的濃厚興趣被工程現(xiàn)場正在建設(shè)的一個個環(huán)節(jié)勾起。“考察完馮偉忠團隊的系列技術(shù)，我們都想推薦馮偉忠參評院士了。”8月29日，倪維斗、何多慧、陳念念、蘇萬華等幾位院士在“平二項目”現(xiàn)場召開的座談會上表示。
從19世紀末現(xiàn)代火電技術(shù)成型以來，提高發(fā)電廠效率始終是電力技術(shù)界不懈的追求。為突破采用更高等級蒸汽參數(shù)以及二次再熱技術(shù)的造價瓶頸，馮偉忠的高低位分軸布置發(fā)明專利被正式提出。
該技術(shù)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(tǒng)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(guī)布置二次再熱機組的10%。這使得二次再熱機組的優(yōu)勢可以得到充分發(fā)揮，機組效率及性價比可進一步提高。此外，雙軸技術(shù)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(shù)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(shè)的條件。2015年3月，通過國家能源局組織的專家技術(shù)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(fā)改委核準。2018年7月，項目開工……
“這一新型汽輪發(fā)電機組將改變傳統(tǒng)電廠一百多年來的設(shè)計格局。”北京能源與環(huán)境學(xué)會秘書長馮麗萍在“平二項目”現(xiàn)場表示。也正是因為其重大的里程碑意義，全世界火電業(yè)的目光已經(jīng)集中到這里，“平二項目”（淮北申能發(fā)電有限公司）總經(jīng)理張嶺興奮地告訴《中國電力報》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(fā)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(lǐng)導(dǎo)者獎。
談及馮偉忠技術(shù)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(chuàng)新工作，持續(xù)推進了上海外高橋第三發(fā)電公司的技術(shù)研發(fā)，還專門成立科技公司對馮偉忠系列技術(shù)進行推廣。
“以馮偉忠教授為首的技術(shù)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(tài)，保證和支持了創(chuàng)新技術(shù)的研究和發(fā)展。”8月27日，在史玉波主持召開的“平二項目”技術(shù)座談會上，申能集團公司黨委書記、董事長黃迪南談道。
據(jù)了解，“平二項目”計劃2020年10月份建成投產(chǎn)。世界火電行業(yè)新的標桿或?qū)⒃诖苏Q生。
