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探访世界首例百万千瓦超超临界二次再热燃煤项目

中国煤炭网 作者:本报记者 尚军梅 2019-09-10 10:39:56

二次再热,燃煤发电效率再提2%

——探访世界首例百万千瓦超超临界二次再热燃煤项目

       

       本网记者  尚军梅  8月21日,长江之畔的国家能源集团泰州发电有限公司厂区,郁郁葱葱,2个烟囱冒出的白色蒸汽,如白云般与蓝天融为一体。

在泰州发电有限公司,煤炭除了用于发电,连燃烧产生的固体废弃物也被“吃?#28903;?#20928;?#20445;?#20135;生的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放值分别为2毫克/标准立方米、12毫克/标准立方米和35毫克/标准立方米,远优于国家规定的排放限值。

泰州发电有限公司一期工?#25506;?#35774;2台百万千瓦超超临界燃煤机组,二期工?#25506;?#35774;2台百万千瓦超超临界二次再热燃煤机组。其中,二次再热燃煤机组被国际能源署评定为当前全球发电效?#39318;?#39640;的燃煤机组。

“2台二次再热燃煤机组的发电效率分别达到47.82%、47.95%,比常规一次再热机组的发电效率高2%,按照我国供电煤耗平均水平300克/千瓦时计算,相当于每千瓦时电少用6克煤,带来的效益非常可观。”国家能源集团泰州发电有限公司总经理陈旭伟说。

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国家能源集团泰州发电有限公司二次再热机组集控室


       燃煤发电领域的一次突破

在陈旭伟看来,富煤的能源禀?#23576;?#23450;了煤炭是我国能源供应主力,以燃煤发电为主体的电源结构短时间内难以改变。2018年,我国火电发电量占比63.7%,预计到2020年火电?#24613;热?#23558;高达61%,煤炭在电厂的清洁高效利用意义重大。

在火电厂整个生产流程中,最基本的理论依据是热力循环理论。根据这一理论,提高燃煤机组效率主要有三种途径:一是提高初参数,二是降低末参数,三是增加热力循环次数。

陈旭伟解释,提高初参数就是把压力、温度提高。现在泰州发电有限公司机组压力已达31兆帕,温度达600摄氏度,如果再进一步提高压力、温度的话,需要研发新的材料。降低末参数,就是把真空再优化,适合东北等气温比较低的地区。理论上讲,再热次数越多,循环效率越高,但受投入和产出比的影响,在原技术条件下,一次再热发电技术作为主流发展起来了。随着技术进步和燃料价格上涨,二次再热发电技术的节能和经济优势凸显,成为一种很有竞争优势的技术?#24223;摺?/p>

二次再热发电技术的原理是,蒸汽从锅炉出来后进入超高压缸做功,超高压缸排出的乏汽回到锅炉被再次加热后进入高压缸再次做功,高压缸排出的乏汽第二次回到锅炉被加热后进入中压缸做功,最后依次进入低压缸和凝汽器。与一次再热发电技术不同的是,高压缸排出的乏汽第二次回到锅炉被加热后进入中压缸做功,从而提高了机组循环效率。

据国家能源集团江苏电力有限公司党委书记张世山介绍,燃煤发电效率的提升空间一直存在,但大容量高参数二次再热发电技术是国际性?#28895;猓?#22312;美国高参数二次再热发电技术遭遇瓶颈后,日本、丹麦等国选择了降参数技术?#24223;摺?#30446;前,丹麦运行的二次再热发电机组装机仅47万千瓦。

在百万千瓦二次再热机组没有国际先例、没有任何参考资料的情况下,以国家能源集团为首的二次再热研发团队,依托科技部“十二五”科技支撑计划项目和国家能源局高效煤电项目,联合中国电力工程顾问集团、上海电气集团开展了攻关。泰州发电有限公司二期工程3号、4号二次再热燃煤机组分别于2015年9月、2016年1月建成投运,标志着该公司建成了世界首例百万千瓦超超临界二次再热燃煤项目,实现了自主研发、自主设计、自主制造、自主建设和自主运营。

“百万千瓦二次再热燃煤机组的安全环保经济运营,是燃煤发电领域的一次重大突破。”陈旭伟表示。
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泰州发电有限公司厂区



       环保经济效益显著 正进一步推广应用

第三?#38477;?#27979;试结果表明,泰州发电有限公司2台二次再热燃煤机组供电煤耗比当今国外最好水?#38477;?.6克/千瓦?#20445;?#27604;国内最好的一次再热机组水?#38477;?.3克/千瓦?#20445;?#22788;于世界领先水平,且每年碳排放量比常规百万千瓦机组减排5%,烟尘、二氧化硫和氮氧化物均实现超低排放。

投产至2018年底,2台二次再热燃煤机组发电量387.7亿千瓦?#20445;?#25353;照供电煤耗比国内最好一次再热机组低6.3克/千瓦时测算,?#27493;讜急?#20934;煤24.4万吨,折合减排二氧化碳68.4万吨、烟尘9.68吨、二氧化硫59.8吨、氮氧化物118.7吨。

“以现有煤价为基础,二次再热燃煤机组的回报是非常可观的。”陈旭伟说。

据了解,泰州发电有限公司2台二次再热燃煤机组比一期2台机组增加投资4.3亿元,千瓦投资实际上增加210余元,按照机组设计寿命30年计算,几年内便可收回投资。

“目前,我们二期机组的供电煤耗比一期低20克/千瓦时。从经济?#36234;?#24230;考虑,近3年,我们一期机组共计转让51亿千瓦时发电量给二期二次再热燃煤机组。”陈旭伟说,“按照过去3年每吨标准煤750元计算,相当于多收益近8000万元。”

由于泰州发电有限公司二次再热燃煤机组的安全稳定环保运营,江苏省在发电小时数上予以倾斜。

“每年多发50个小时的电量。”张世山说,“呼吁政策进一步予以支持,增强新建燃煤机组应用二次再热发电技术的动力,推动60万千瓦超临界、超超临界等在役机组进行技术改造。”

截至2018年底,二次再热发电技术成果已在国内21台1000兆瓦和660兆瓦新建机组得到应用,受到广泛好评。

“二次再热发电技术推广意义重大,实际上更看好的是‘一带一路’沿线国家的电厂项目。”陈旭伟说。

另外,发展二次再热发电技术更为重要的目的,是为开发更加有效的发电机组做好技术储备,对进一步提升燃煤发电效率、降低供电煤耗、减少污染物和二氧化碳排放具有重要意义。

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