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來源：中國能源報

近日，上海申能電力科技有限公司（以下簡稱“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)”在北京通過了行業(yè)評審。與會院士、專家一致認(rèn)為，該技術(shù)為世界首創(chuàng)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，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，具有顯著的經(jīng)濟社會效益和良好的推廣應(yīng)用前景。“建議加強與國內(nèi)研發(fā)和裝備制造企業(yè)的合作，盡快推廣應(yīng)用”。

申能科技總經(jīng)理馮偉忠認(rèn)為，亞臨界煤電機組在我國電力結(jié)構(gòu)中扮演重要角色，其提效改造應(yīng)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(biāo)依然任重道遠(yuǎn)。”馮偉忠指出。

2019年9月，國家能源局發(fā)布的《關(guān)于政協(xié)十三屆全國委員會第二次會議第1910號（工交郵電類192號）提案答復(fù)的函》指出，彼時科技部已會同有關(guān)部門研究部署面向2030年的煤炭清潔高效利用重大項目，力爭到2030年實現(xiàn)燃煤發(fā)電凈效率突破50%、燃煤發(fā)電機組實現(xiàn)20%-100%調(diào)峰、掌握百萬噸碳捕集利用與封存成套技術(shù)。

“從這三點可看出，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(fù)函中提及的三個目標(biāo)的理解，“第一個是煤電行業(yè)自身要提高效率、降低碳排放；第二個是要通過深度調(diào)峰，支持可再生能源的消納；第三個則是希望煤電向零碳排放方向發(fā)展。”

統(tǒng)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價比

馮偉忠介紹，目前常見的亞臨界機組改造方案主要有三種：一種是常規(guī)的通流改造，但其節(jié)能效果不足以使機組煤耗降至310克/千瓦時的平均供電煤耗目標(biāo)；第二種是跨代升級改造，即將現(xiàn)有鍋爐拆除改造成準(zhǔn)二次再熱機組，其造價高昂，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，性價比也不高。

馮偉忠認(rèn)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《行動計劃》的要求。此外，改造時我們會考慮機組超低負(fù)荷調(diào)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間相對最長，有些已達(dá)到運行年限，改造后應(yīng)該能夠持續(xù)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需替換，汽輪機效率也會隨溫度升高帶來的容積流量提升以及排汽濕度下降等相應(yīng)提高。”

升溫改造具備推廣條件

“在比較外二、外三發(fā)電廠機組的運行特性時我們發(fā)現(xiàn)，外三超超臨界機組在降負(fù)荷滑壓運行至亞臨界機組標(biāo)準(zhǔn)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負(fù)荷運行時的熱耗低110千焦/千瓦時。”馮偉忠表示，“各種研究對比證明，在提升機組參數(shù)以提升能效時，提升溫度的影響遠(yuǎn)比提升壓力顯著。”

據(jù)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(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)汽輪機設(shè)計制造技術(shù)，熱力系統(tǒng)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/千瓦時以內(nèi)。如再通過加載申能科技的一系列專項節(jié)能技術(shù)填補這一差距，改造后的亞臨界機組煤耗能夠達(dá)到超超臨界機組水平。對于采用該技術(shù)方案的新建30萬高溫亞臨界機組，額定工況下供電煤耗完全可低于290克/千瓦時，60萬千瓦機組可以再低3-5克/千瓦時。”

據(jù)了解，作為該套技術(shù)方案的首例應(yīng)用，華潤徐州3號機已于2019年陸續(xù)通過改造后的168試運、深度調(diào)峰認(rèn)證試驗等。驗證結(jié)果顯示，其平均供電煤耗可達(dá)282克/千瓦時，已達(dá)到甚至超過許多一次再熱超超臨界機組的水平；在50%負(fù)荷運行情況下，供電煤耗也低于305克/千瓦時；機組排放達(dá)標(biāo)的穩(wěn)燃負(fù)荷調(diào)節(jié)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、性價比高，該方案具備大規(guī)模推廣的可行性。”馮偉忠表示，“若在我國現(xiàn)役3.5億千瓦亞臨界機組中全面推廣，保守計算每年可節(jié)約4700萬噸以上標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化碳超過1億噸。同時，深度調(diào)峰能力的大幅提升，使煤電能起到支持和推動可再生能源電力加速發(fā)展的作用，從而成為支持和推動我國電力工業(yè)低碳發(fā)展并保障電力供應(yīng)安全的壓艙石。”