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近日,由国家能源集团主导的“高效灵活二次再热发电关键技术和装备及产业化”项目通过中国电机工程学会组织的成果鉴定。鉴定委员会专家认为,该项目突破了二次再热机组高参数、大容量高效灵活发电技术难题,形成660—1000兆瓦等级全谱系成套技术与装备,实现了二次再热发电技术从无到有、从有到优、从优到强的跨越式发展,夯实了我国在世界煤电领域的领先地位,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。
科普小课堂
二次再热技术
火力发电“节能小能手”
我国火力发电技术的发展历程经历了从常规发电到一次再热、再到二次再热技术的演进,这一过程体现了效率提升、节能减排和技术创新的不断突破。
常规发电
火力发电厂发电流程
锅炉给水在锅炉中吸收热量变成蒸汽,蒸汽经过热器变为过热蒸汽后进入汽轮机的高、中和低压缸做功,将热能转化为动能,带动汽轮机转动,从而使与汽轮机同轴的发电机转动发电,最终将动能转化为电能。
一次再热
小改进,大提升
为提高蒸汽做功的能力,在过热器后设置再热器,将汽轮机高压缸做功后的过热蒸汽返回再热器进行再次加热,进入汽轮机中压缸继续做功发电。
二次再热
火力发电的 “进阶版”
在一次再热基础上,在汽轮机的高压缸前增加超高压缸,过热蒸汽首先进入超高压缸,做功后进入再热器进行加热,进入汽轮机高压缸;高压缸做功后的蒸汽再次进入再热器加热,随后进入汽轮机中压缸继续做功发电。
二次再热技术的超能力:节能又低碳
相比传统的无再热和一次再热发电技术,二次再热可以提高工质的平均吸热温度,使机组获得更高的热效率,实现煤电的节能低碳。
发展先进燃煤发电技术是煤炭清洁高效利用的重要方式之一。二次再热机组通过重构热力系统可有效提升整体发电效率,对于保障我国能源安全、构建新型电力系统、助力“双碳”目标实现等均具有重要作用。
我国年总消耗煤量、火力发电用煤量及占比
(数据来源:中国统计年鉴)
在四项国家项目支撑下,项目组历经十余年,通过联合攻关、自主研发,攻克二次再热发电技术高参数、大容量发展关键技术,解决了国外二次再热机组普遍存在容量小、参数低、调节灵活性差等问题,研制了锅炉、汽轮机等重大装备以及国产化成套自动控制系统,建成了世界首台百万千瓦超超临界二次再热机组、世界首台高效灵活660兆瓦二次再热机组,机组性能指标连续刷新燃煤发电行业多项纪录。
该项目成果已推广应用至国内88%的现役及在建二次再热机组,来跟我一起了解几个案例吧!
江苏公司泰州电厂3、4号百万千瓦二次再热燃煤发电机组采用5大类16项专项集成技术,发电效率47.82%,发电煤耗256.8克/千瓦时,比国内当时最先进的一次再热机组低6.3克/千瓦时,项目实现供电煤耗、发电效率、环保指标等三个指标世界第一,创下国内同期同类型机组建设最好水平。获中国电力科技进步一等奖,国家优质工程金质奖等奖项,并入选国家“十二五”创新科技成就展。
江苏公司宿迁电厂首创660MW等级二次再热锅炉塔式布置、首创采用补汽阀、给水、凝结水综合调频技术、首创“汽电双驱”高效供热策略,形成了40余项具有自主知识产权的可复制、可推广的前沿发电技术和装备制造技术,各项技术经济指标创造了当前国内外660兆瓦二次再热等级机组最高水平。项目获得“第十九届中国土木工程詹天佑奖”、中国电力优质工程奖等荣誉,其中,煤炭高效清洁利用技术曾获科技部点名表扬。
江苏公司常州电厂二期2x1000MW清洁高效燃煤发电项目,是国内在建最优调峰机组,项目在“宽负荷灵活性、宽负荷煤耗、CCUS规模与技术、智能发电、高效协同环保、工程示范成果”等六个方面实现领先,开展12项集成技术创新,预计将实现THA工况纯凝发电煤耗248.13克/千瓦时,20%负荷煤耗下降20克/千瓦时以上,宽负荷煤耗指标领先国内外同类机组。 作为国家级规划能源支撑项目,建成后有效弥补江苏电力缺口,支撑“北电南送”“西电东送”安全稳定运行。
“高效灵活二次再热发电成套技术和装备及产业化”项目获得授权专利180余项,发布标准近30项,出版专著9本,先后获得省部级科学技术奖励一等奖和各类工程、设计类等奖项50余项。该成果实现了关键技术与系统的有机结合,研发的全谱系二次再热发电技术适应当前我国新型电力系统建设需求,是我国能源领域科技自主创新的典范,对推进新一代煤电转型升级发展、夯实煤电兜底保障及支撑调节作用具有重要价值。
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