我国火电装备技术向高超超临界时代迈进
——我国火电装备技术向高超超临界时代迈进
- 2014/2/21 9:09:474615
BF35导读：目前，我国已经是世界能源生产和消费大国，也是电力装机和电网规模世界。显然，在电力工业超常规发展夺得诸多世界奇迹的背后，是我国能源装备制造业水平的支撑。
“可以自豪地说，我国装备领域，目前火电设备是取得水平突破的领域。”中国电器工业协会副秘书长白文波说。
从规模上来说，上海电气电站集团总工程师袁建华提供的数据为我国发电设备制造业在市场上的地位描述了直观的坐标——“十一五”以来，我国发电设备年产量占同期世界产量50%以上，对发电设备的净增量的贡献超过50%，成为世界上大的发电设备制造国。
从技术含量来看，可以预言，随着百万千瓦超超临界二次再热技术的火电机组在2015年左右相继建成，我国火力发电装备技术即将从“超超临界时代”迈进到新一代更为先进的“高超超临界时代”。
世界之巅——高超超临界时代的二次再热技术
首台百万千瓦超超临界二次再热火电机组的诸多世界具体体现在那些方面？比我国在运的常规百万千瓦超超临界机组性能有哪些提升？2013年12月20日，记者到上海采访到了该机组的设计制造和电站设计单位———上海电气电站集团和中国能建华东电力设计院。上海电气电站集团提供的设计数据显示，该机组发电效率达47.94%，比当今世界好的二次再热发电机组效率提高0.94%以上，比国内常规超超临界一次再热机组平均效率提高2.12%，机组设计发电煤耗为256.2克/千瓦时，比当今世界好水平低了5克/千瓦时，比常规百万千瓦机组降低发电煤耗约10克/千瓦时。与常规百万超超临界机组相比，该机组更加环保，二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放量减少5%以上。
据袁建华总工介绍，目前世界上二次再热机组欧洲有十几台，日本有3、4台，其中以丹麦的二次再热机组效率高，虽然该机组是用北海的深海水冷却，我们的示范项目是用长江水冷却，但我们的发电机组效率还是超过了它。
“这项技术我们具有完全的自主知识产权，完全自己制造，没有依靠国外技术力量，也没有西门子、阿尔斯通参与制造。”来自中国能建华东电力设计院的该项目电站设计总师李林向记者强调。该院是我国火电和核电常规岛设计的单位之一，在我国已投运的60台百万千瓦机组中，他们设计了其中的27台，市场占有率接近一半。
袁建华总工向记者介绍了该项目的技术路线图。该项目的技术储备从2006年华能玉环电厂投运后开始研究更高的参数，2007年开始研究二次再热技术，2009年开始研究620摄氏度温度问题，2010年12月与国电集团达成共识正式启动项目设计。两年来，项目攻关组相继攻克了二次再热锅炉高参数、复杂的热力计算、系统设计、控制集成以及燃烧与低污染排放、温度调节和高温材料、焊接等30多个难题，其中一个轴系的稳定性问题便提出了20多个方案，并与发电机进行匹配，然后对比论证，后才确定优方案。
“汽轮机采用了五缸四排汽结构，增加了一个缸，其中超高压缸的压力达到了35兆帕，比常规机组提高了8兆帕，并采用了10级回热抽汽。”上海电气电站设备有限公司汽轮机厂副总工程师沈国平向记者介绍说。
“二次再热的温度由600摄氏度升级到了620摄氏度，高、中压转子采用了新的9%铬钢材料。”上海电气电站设备有限公司汽轮机厂副总工程师兼技术部副部长沈红卫告诉记者，转子的异种焊接技术也是一个的难题，目前用了两个焊接转子，该项技术全世界只有上海电气的刘霞团队和阿尔斯通掌握。
12月12日，上海电气的铿锵玫瑰、焊接工程师刘霞以其高超的焊接技术荣获CCTV第14届中国经济年度人物评选特别奖。这是中国技术工人群体登上中国经济年度人物评选的舞台，正是成千上万个刘霞们挺起了中国火电装备制造业庞大帝国的脊梁。
国之重器———百万千瓦级超超临界火电发电机组
11月22日，在工业和信息化部发布的《装备制造业“十二五”发展规划》中，百万千瓦级超超临界火电发电机组被列为近十年我国装备制造业具有自主知识产权的12项重大成果。
“自2009年起，我国装备制造业的经济总量已经连续4年跃居世界，目前，国内的百万千瓦级超超临界火电发电机组等一大批装备都取得了重大突破。装备制造业不仅对国内经济和社会发展作出了重要贡献，而且成为中国工业走向世界的重要标志。”工信部党组成员、总工程师朱宏任在一次媒体访谈中公开证实了百万千瓦级超超临界火电发电机组国之重器的地位。
我国在2002年成功完成了国家重大科技攻关项目“超超临界燃煤发电技术”的研究，2006年11月，华能玉环电厂国内个百万千瓦超超临界燃煤机组建成投产。该机组汽轮机和发电机由上海电气制造，锅炉由哈尔滨锅炉厂供货。2007年，以玉环电厂工程为依托的“超超临界燃煤发电技术的研发与应用”课题获得国家科学技术进步一等奖。
2010年12月，华电宁夏灵武电厂二期2×106万千瓦工程3号机组投运。这是国内首台投运的百万千瓦级空冷机组。以此为标志，100万千瓦超超临界空冷机组应用水平迈上新高度。
截至目前，我国已建成投产的百万千瓦级超超临界机组达到60台，超过同类机组保有量的总和。此外，上海电气、东方电气、哈尔滨电气等电站装备制造业巨头手中掌握的订单超过150台套。市场的追捧，说明我国超临界、超超临界发电设备技术应用已达到先进水平，特别是自主创新的60万千瓦级超临界、超超临界火电机组已实现了向印度、俄罗斯、土耳其等国家的出口。
特别值得一提的是，由上海电气制造的外高桥三期2台百万千瓦机组，供电煤耗达到290克/千瓦时，比全国火电发电机组平均煤耗低了67克，创造了世界效率高的百万千瓦超超临界机组水平。
有形之手———推动火电装备制造业弯道超车
“设备制造和安装水平已达到世界标准，设备加工能力，性价比高，可成为中东欧国家的理想选择。”11月25日，总理在中东欧国家媒体发表的题为《跨越千山万水的问候———写在第二届中国—中东欧会晤即将举行之际》的署名文章中亲自当起了推销员，高度赞扬我国电力装备技术水平，为我国电力装备产品进入市场开路架桥。
在中国火电装备制造业实现弯道超车，兑现后发优势的过程中，除了国内电力市场爆发性增长需求强劲这只无形之手外，政府的产业政策这只有形之手也发挥了巨大的推力。
“坚持政府、产业、科研院所和用户相结合，依托示范工程来推进国产化。”上海电气电站集团副总工程师韩宾认为，先示范，后推广，我国政府的产业政策越来越成熟。
11月23日，国家能源局在上海组织召开能源重大装备国产化产业化座谈会，国家发展改革委副主任、国家能源局局长吴新雄专程到上海电气集团汽轮机公司调研。该公司设计制造的国电泰州电厂二期百万千瓦二次再热机组项目被国家能源局列为国家燃煤发电示范项目，也是国家科技部确定的“十二五”节能减排国家科技支撑计划项目。据韩宾回忆，国家能源局领导不仅到业主单位国电集团现场办公协调项目，还主持了4次项目评审会，科技部也为该项目组织了两次专家会诊，上海市政府有关部门也提供了大量支持。
国家能源局一直把依托重点工程组织重大装备国产化作为工作重点。为了推动700摄氏度超超临界燃煤发电技术的研究，2010年7月23日，国家能源局牵头组织了“国家700摄氏度超超临界燃煤发电技术联盟”。为了推动阀门和四大管道国产化，2010年11月，国家能源局召开了超超临界火电机组四大管道国产化工作会议。2011年4月29日,国家能源局又组织相关企业举行了超超临界火电机组关键阀门和四大管道联合研发协议的签约活动。
从亚临界到超临界，从超临界到超超临界，从先进的超超临界到新一代超超临界，我国火电装备制造业从引进技术、消化吸收，到自主创新、优化提高、弯道超车，每一次的突破背后都有政府的强力支持。
1992年，我国政府决定以上海石洞口二厂引进2台60万千瓦超临界火电机组作为示范项目，为超临界机组的国产化工作进行充足准备。为进一步推进超临界机组国产化，我国政府于2000年将60万千瓦超临界机组的研制补列入“九五”国家重大技术装备研制项目，并确定华能沁北电厂一期2×60万千瓦超临界机组为国产首台60万千瓦超临界机组示范工程。
“朱镕基总理决定60万千万以下的机组不准进口。”韩宾回忆往事，当年，国家的这个决定对扶持尚在襁褓中蹒跚学步的我国火电装备制造业相当重要，极大地推动了我们抓紧消化引进技术和国产化工作。
在超临界机组国产化成功的基础上，中国政府及时批准了上海、哈尔滨、东方三大发电设备制造集团又分别从西门子、阿尔斯通、三菱、东芝等企业引进100万千瓦超超临界技术，并通过确定示范工程推动了国产化。
我国政府还积极推进洁净煤技术发展与应用。2012年12月12日，华能天津IGCC电站示范工程投产，并成为基于IGCC的绿色煤电国家863计划研发基地，标志着我国在整体煤炭气化燃气———蒸汽联合循环发电方面取得了新的进展。
2013年4月14日，我国自主研发、具有完全自主知识产权的世界首创单机容量大的60万千瓦超临界循环流化床示范机组在四川白马循环流化床示范电站投入商业运行，这是我国电力装备制造技术又一重大突破。
我国火电装备制造业必将给我们带来更多更大惊喜。