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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

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  • 时间:2019-09-10
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   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“吃干榨净”,产生的烟尘、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程建设2台百万千瓦超超临界燃煤机组,二期工程建设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率最高的燃煤机组。


  “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。


  燃煤发电领域的一次突破


  在陈旭伟看来,富煤的能源禀赋决定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年火电占比仍将高达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路线。


  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难题,在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路线。目前,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。


  环保经济效益显著 正进一步推广应用


  第三方的测试结果表明,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平低6.6克/千瓦时,比国内最好的一次再热机组水平低6.3克/千瓦时,处于世界领先水平,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387.7亿千瓦时,按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,共节约标准煤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。从经济性角度考虑,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。中国煤炭网

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