來(lái)源：中國能源報

近日，上海申能電力科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“申能科技”）研發(fā)的“亞臨界機組600攝氏度升溫改造關(guān)鍵技術(shù)”在北京通過(guò)了行業(yè)評審。與會(huì )院士、專(zhuān)家一致認為，該技術(shù)為世界首創(chuàng )，具有自主知識產(chǎn)權，為我國亞臨界機組高效、靈活性改造提供了一種可行的技術(shù)路徑，具有顯著(zhù)的經(jīng)濟社會(huì )效益和良好的推廣應用前景。“建議加強與國內研發(fā)和裝備制造企業(yè)的合作，盡快推廣應用”。

申能科技總經(jīng)理馮偉忠認為，亞臨界煤電機組在我國電力結構中扮演重要角色，其提效改造應成為我國煤電行業(yè)下一步發(fā)展的重頭戲。

煤電低碳發(fā)展尚存短板

“目前，我國煤電超低排放改造工作已基本完成，但高效低碳的目標依然任重道遠。”馮偉忠指出。

2019年9月，國家能源局發(fā)布的《關(guān)于政協(xié)十三屆全國委員會(huì )第二次會(huì )議第1910號（工交郵電類(lèi)192號）提案答復的函》指出，彼時(shí)科技部已會(huì )同有關(guān)部門(mén)研究部署面向2030年的煤炭清潔高效利用重大項目，力爭到2030年實(shí)現燃煤發(fā)電凈效率突破50%、燃煤發(fā)電機組實(shí)現20%-100%調峰、掌握百萬(wàn)噸碳捕集利用與封存成套技術(shù)。

“從這三點(diǎn)可看出，清潔化基本完成后，低碳發(fā)展已成為煤電下階段的主要任務(wù)。”馮偉忠闡述了對上述復函中提及的三個(gè)目標的理解，“第一個(gè)是煤電行業(yè)自身要提高效率、降低碳排放；第二個(gè)是要通過(guò)深度調峰，支持可再生能源的消納；第三個(gè)則是希望煤電向零碳排放方向發(fā)展。”

統計顯示，我國目前在運亞臨界機組約3.5億千瓦，占煤電總裝機容量約1/3。“相對而言，這類(lèi)機組在我國煤電機組中效率最低、煤耗最高、總量最大，是我國煤電減排的短板。但一味關(guān)停這些機組既不科學(xué)，也不經(jīng)濟，其大幅提效勢在必行。”馮偉忠表示。

基于需求提升改造性?xún)r(jià)比

馮偉忠介紹，目前常見(jiàn)的亞臨界機組改造方案主要有三種：一種是常規的通流改造，但其節能效果不足以使機組煤耗降至310克/千瓦時(shí)的平均供電煤耗目標；第二種是跨代升級改造，即將現有鍋爐拆除改造成準二次再熱機組，其造價(jià)高昂，性能差強人意；第三種是蒸汽升溫至566℃改造并配合通流改造，鍋爐、蒸汽管道、汽輪機等都需進(jìn)行配套改造，性?xún)r(jià)比也不高。

馮偉忠認為，在確定改造方案前，先要明確亞臨界機組對改造有哪些需求。“首先，能效提升的幅度要足夠大，要確保優(yōu)于《行動(dòng)計劃》的要求。此外，改造時(shí)我們會(huì )考慮機組超低負荷調峰能力，提升機組靈活性。另外，就是機組延壽。我國亞臨界機組運行時(shí)間相對最長(cháng)，有些已達到運行年限，改造后應該能夠持續高效運行，還需要有合理的投資回報，以避免改造資金資源浪費。”

“從改造可行性上看，若提高主蒸汽壓力，不僅要拆除更換整個(gè)鍋爐，其他承壓部件也需全部替換，這是目前跨代升級改造無(wú)法推廣的主要原因。”馮偉忠指出，“而如果只提高主再熱蒸汽溫度，不涉及溫度升高的承壓部件基本無(wú)需替換，汽輪機效率也會(huì )隨溫度升高帶來(lái)的容積流量提升以及排汽濕度下降等相應提高。”

升溫改造具備推廣條件

“在比較外二、外三發(fā)電廠(chǎng)機組的運行特性時(shí)我們發(fā)現，外三超超臨界機組在降負荷滑壓運行至亞臨界機組標準壓力、600攝氏度的工況下運行，其熱耗要比外二超臨界機組滿(mǎn)負荷運行時(shí)的熱耗低110千焦/千瓦時(shí)。”馮偉忠表示，“各種研究對比證明，在提升機組參數以提升能效時(shí)，提升溫度的影響遠比提升壓力顯著(zhù)。”

據此，申能科技研發(fā)了“亞臨界機組600攝氏度升溫改造關(guān)鍵技術(shù)”，該技術(shù)方案的關(guān)鍵在于，在保持汽輪機進(jìn)口壓力（16.7兆帕）不變的條件下，把汽機進(jìn)口汽溫從537攝氏度提升至600攝氏度。

“以此為基礎，結合先進(jìn)汽輪機設計制造技術(shù)，熱力系統的優(yōu)化，亞臨界機組供電煤耗水平與超超臨界機組的差距可控制在7克/千瓦時(shí)以?xún)?。如再通過(guò)加載申能科技的一系列專(zhuān)項節能技術(shù)填補這一差距，改造后的亞臨界機組煤耗能夠達到超超臨界機組水平。對于采用該技術(shù)方案的新建30萬(wàn)高溫亞臨界機組，額定工況下供電煤耗完全可低于290克/千瓦時(shí)，60萬(wàn)千瓦機組可以再低3-5克/千瓦時(shí)。”

據了解，作為該套技術(shù)方案的首例應用，華潤徐州3號機已于2019年陸續通過(guò)改造后的168試運、深度調峰認證試驗等。驗證結果顯示，其平均供電煤耗可達282克/千瓦時(shí)，已達到甚至超過(guò)許多一次再熱超超臨界機組的水平；在50%負荷運行情況下，供電煤耗也低于305克/千瓦時(shí)；機組排放達標的穩燃負荷調節范圍，從改造前的100%—55%提升至改造后的100%—19%。

“這一改造項目頗具代表性，其成果普適性很強、性?xún)r(jià)比高，該方案具備大規模推廣的可行性。”馮偉忠表示，“若在我國現役3.5億千瓦亞臨界機組中全面推廣，保守計算每年可節約4700萬(wàn)噸以上標準煤，減排二氧化碳超過(guò)1億噸。同時(shí)，深度調峰能力的大幅提升，使煤電能起到支持和推動(dòng)可再生能源電力加速發(fā)展的作用，從而成為支持和推動(dòng)我國電力工業(yè)低碳發(fā)展并保障電力供應安全的壓艙石。”