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用少的煤发清洁的电

2018-10-28 11:43:10

用少的煤发清洁的电

原标题:用少的煤发清洁的电

煤电等于大气污染——这是大多数人对中国传统火力发电厂的固有印象。不可否认的是,燃煤已经成为目前中国PM2.5的“贡献”者。

作为全球的煤炭生产国和消费国,2013年中国共消费煤炭39亿吨,其中用于火力发电的高达18.3亿吨。

但是,面对中国“富煤少油少气”的能源储量现状,与石油、天然气进口量的持续攀升,为降低污染而试图在中国大面积禁用煤电显然很难实现。

在必须“戴着脚镣跳舞”时,如何限度地提高燃煤效率并降低煤电的污染便显得尤为重要。

在这方面,上海外高桥第三发电厂有限公司(以下简称外三)走出了一条“绿电”之路。

开创节能新纪录

在外三位于上海浦东新区的厂区内,看到高高耸立的烟囱悠闲地吐着白色蒸汽,满目绿色的小桥流水与发电设备相得益彰。

成立于2005年的外三建有2100万千瓦超超临界燃煤发电机组,是中国首批四个国产百万千瓦火力发电工程之一。始建于2005年7月的这两台机组,是目前国内单机容量、参数的100万千瓦国产超超临界燃煤发电机组。

上海外高桥第三发电厂有限公司总经理冯伟忠告诉《中国科学报》,当时建设这两台机组的初衷是为了缓解上海“十一五”期间电力供需矛盾,并实现节能减排的目标。

“做这个项目,我的个是保证投资方的投资回报、保障社会电力供应,第二个是更为重要的历史。”冯伟忠说。

2008年上半年,两台机组先后建成投产,当年的低煤耗就创了世界纪录。而后,在持续创新的推动下,机组煤耗逐年大幅降低。与机组原设计相比,年节约标准煤32.4万吨、减排二氧化碳达87.5万吨。

这些年来,冯伟忠带领外三的科研团队攻克了“蒸汽氧化和固体颗粒侵蚀综合防治”“节能型全天候高效脱硝系列技术”等十多项世界首创技术和“超超临界机组参数和运行方式优化”等6项国内首创项目,宣告了中国在电力节能和环保技术领域做到了。

随着近年来一批节能减排新技术的研发与应用,外三机组的净效率也不断提高。

来自中国电力企业联合会的数字显示,2013年我国火电供电平均煤耗为321克/千瓦时。

但在2012年时,外三两台超超临界机组在负荷率77%情况下,含脱硫和脱硝的实际运行供电煤耗已经达到276.14克/千瓦时。不仅远远低于原世界纪录保持者——丹麦NORDJYLLAND电厂3号机286.08克/千瓦时(2009年)和日本的矶子电厂1号机303.7克/千瓦时,而且效率水平已与国际尚在研发中的下一代蒸汽温度700℃等级高效超临界机组的期望效率相当。

在火电领域,每节约10克煤耗就等同于一代技术,对于百万千瓦级的大电厂而言,单位供电煤耗每降1克,成本的节省可以千万元计。

排放数据

2012年,被称为“史上严”的《火电厂大气污染物排放标准》开始在新建机组实施,关于脱硝大大增加成本、存在技术难题等的叫苦声一直在业内充斥。

其中,作为雾霾元凶的氮氧化物,从原标准的450毫克/立方米骤降为100毫克/立方米,这一新标准将于2014年7月起在老机组实施,更被认为是一座难以翻越的高山。

不过,这些新标准对外三而言都不是太大的挑战。在外三的实时监测设备上看到,正在运行的8号机组二氧化硫排放浓度为41.2毫克/立方米,氮氧化物排放浓度为22.6毫克/立方米,烟尘排放浓度为12毫克/立方米。

为何当业内为减排新标叫苦不迭时,外三的排放数据却能领跑行业?以冯伟忠为主导的团队的自主研发与创新能力是外三制胜的关键。

以脱销为例,冯伟忠告诉,电厂采用的SCR(选择性催化还原技术)本身存在三大问题,即无法在低负荷情况下运行、会导致空气预热器结露产生积灰堵塞及酸腐蚀,以及催化剂使用寿命只有2至3年,更换成本非常高。

针对这些问题,冯伟忠开创了节能型全天候脱硝技术等一系列技术改造,将上述难题一一攻克。

例如催化剂延寿技术就解决了导致SCR催化剂活性下降的一系列问题,大大降低了催化剂的寿命损耗。

数据显示,外三使用了五年的催化剂,脱硝效率一直能稳定在90%的水平。

目前,该厂SCR的平均氮氧化物排放浓度不仅远低于100毫克/立方米国家标准,甚至远低于号称“清洁发电方式”的燃气轮机40~50毫克/立方米的排放水平。

“而这些改造的资金投入成本,3年多即可收回。”冯伟忠说。

创新缘于需求

冯伟忠告诉,外三的每一项技术创新,都是经过深入研究、严格的论证、周密的计算,甚至计算机仿真模拟后才投入实践的。

“对降低机组可靠性的事我们绝不会干,相反,我们的改造都是以提高可靠性和效率为前提的。从投产以来,全厂设备缺陷率持续快速下降,目前已降至每台机组1条/天的极低水平。”冯伟忠说。

多年来,外三连续保持了在煤电技术和绿色火电领域的国际地位。

为了真正改变国内电力工业对美、日、欧发达国家亦步亦趋的历史,目前冯伟忠正在推进“一种高低位分轴布置汽轮发电机组”科技创新项目。

当前全球有一种设想是将火电厂蒸汽温度提升到700摄氏度,国外也已进行了10多年研究,但目前尚未突破材料及昂贵的造价等瓶颈的制约。

而冯伟忠设计的“一种高低位分轴布置汽轮发电机组”新方法则巧妙绕开了上述问题。这项技术可以在现有的材料和技术平台上,使目前超超临界机组在单位造价不变的前提下,能耗再降约5%。

若该项目得以实现,届时将能建成单机容量约130万千瓦等级的更高效、低碳的燃煤发电机组,这将使中国成为世界火力发电技术的领跑者。

目前,这一项目已获得国家发明专利授权并正在申请国际专利。据悉,不少国外发电装备制造巨头已表现出强烈的合作意向。

同时,外三还有全球首创的“火电机组变频总电源技术”和回热汽轮机等一批重大创新项目完成了理论研究、项目策划和实施。

其中,变频总电源技术的实施使两台机组额定工况的厂用电率从3.5%降至2%以下,节能超过50%。两台超超临界机组每年可节约2.3万吨标准煤,减排二氧化碳6.2万吨。

目前,冯伟忠兼任了上海申能能源科技有限公司总经理,拟通过市场经济的方法,将外三的节能技术服务于全国。他认为,中国煤电应该得到重新的审视,依托的节能和环保技术,完全可以在城市中建设真正的绿色煤电。

原标题:用少的煤发清洁的电

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稿源:人民

作者:

捕猎机
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