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创新与超越--世界首创煤电高低位布置示范工程瞭望

北极星电力网新闻中心  来源:瞻前顾后  作者:詹华忠  2017/8/25 14:37:45  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 热电联产 煤电装机 超超临界

北极星火力发电网讯:创新与超越--世界首创煤电高低位布置示范工程瞭望

--写在安徽淮北申能平山电厂二期1x1350MW高低位分轴布置超超临界二次再热机组开工建设之际

0 前言

电是二次能源,它犹如现代社会运行的血液不可或缺。人们对电源的期望是多个维度的:可靠、经济(度电成本低)、环保、可持续性(能源安全)。要都满足这几个维度并不容易。看看我国大陆的电力构成。最新一个年度数据是2016年的。

即到2016年末,发电总装机中煤电占57.3%,发电量中煤电占更多为65.2%。煤电装机比例几年来随着可再生能源的快速发展而下降。按照电力发展十三五规划,预计到2020年,煤电装机控制在11亿千瓦,占总装机的54.6%,发电量估计仍占64.3%。预计到2030年煤电占发电量比例为55%左右。我国的能源禀赋决定了煤电在相当长的时间内仍将占主要地位。

现在讲能源革命,是否要革煤电的命?国外如英国、德国制定了去煤电化计划,但在中国还革不到煤电的命,而是煤电向高效、清洁化利用方向发展。

短期来说,大家注意到煤电的几个动向:

1)煤电利用小时数处于低位(约4200小时左右),显示阶段性过剩。2017年8月,16部委发文,要求停建、缓建煤电产能1.5亿千瓦、淘汰落后产能0.2亿千瓦以上。

2)煤价上涨使得相当部分煤电厂盈利困难。

3)煤电可实现超低排放,达到燃机电厂排放水平。十三五期间超低排放改造规模为4.2亿千瓦。

4)到2020年现役煤电厂平均供电煤耗低于310g/kWh。十三五期间节能改造规模为3.4亿千瓦。相应地,燃煤机组二氧化碳排放强度下降到865g/kWh。

5)2020年大型发电集团单位供电二氧化碳排放控制在550克二氧化碳/千瓦时。为消纳风电、太阳能,煤电实施灵活性改造。十三五期间灵活性改造规模为2.2亿千瓦。煤电功能由电量主体向容量主体转变,向提供可靠电力、调峰调频的基础性电源转变。

在这样的大背景下,安徽淮北申能平山电厂二期1x1350MW高低位分轴布置超超临界二次再热机组(简称平山二期)于2017年8月23日正式开工建设了!为什么在煤电去产能的时候它得以建设,它有什么特点,对我国乃至全球未来煤电的发展又意味着什么?

1 煤电技术的发展

煤电是古老而又由与时俱进的发电方式。它有上百年的历史,根植于热力学的基本定律,在朗肯循环的指引下,随着金属材料、计算、制造、控制等技术的进步而发展,向着大型化、高参数方向发展。近几十年,参数经历了亚临界、超临界、超超临界(普通超超,先进超超),目前处于620℃阶段,未来在向700℃等级迈进;出力从300、600到1000MW等级;再热从一次再热到二次再热;回热从7级、8级到9级、10级。近两年,华能安源2x660MW、国电泰州二期2x1000MW(600/610/610℃)、华能莱芜2x1000MW超超临界二次再热机组(600/620/620℃)相继投运,还有一批二次再热机组在建。莱芜电厂6号机组的供电煤耗达266.18g/kWh,为在运二次再热机组的新记录。

也有的电厂另辟蹊径。上海外高桥第三发电有限公司(简称外三)在原总工程师、原总经理,现任副董事长冯伟总教授的带领下,采用了众多的包括广义回热为核心的原创技术,把外三2x1000MW超超临界一次再热机组(600/600℃)改造成达到二次再热的水平(折算到考核工况为264g/kWh)。

700℃材料为欧、美、日竞相研究的对象。欧盟500MW700℃一次再热示范机组原计划2011年开始建设,现因造价及材料等瓶颈问题,已无限期推迟。我国700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟于2011年6月正式启动了700℃技术开发计划。然而,估计10年内未必看到示范。如果将来700℃材料过关了,由于镍基材料非常昂贵,机组如何布置也是个问题。

在我国700℃电厂材料成熟之前,如何利用现有620℃等级材料,达到700℃材料的机组性能水平,并为700℃材料机组做出示范,这就是平山二期1x1350MW高低位分轴布置二次再热机组的意义所在。

2 创新的工程

平山二期是创新的工程,是冯伟忠与外三创新技术的集成及升级版。最大特点和亮点当然是高低位分轴布置的汽轮机平台。为什么要高低位分轴布置?

2.1 二次再热的布置选择

在600℃等级的材料条件下,与一次再热技术相比,二次再热技术可提高热效率2%左右,并降低CO2排放约4%。传统的二次再热机组结构如图所示。

二次再热机组的蒸汽参数一般选择为 31MPa/600/620 /620℃(汽机侧),二次再热过热蒸汽吸热量比一次再热的减少,再热蒸汽吸热量增多,其机组结构,热力系统, 操作控制更加复杂。

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