世界首臺(tái)66萬千瓦與100萬千瓦二次再熱機(jī)組相繼投運(yùn)

9月25日，世界首臺(tái)100萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機(jī)組──國(guó)電泰州電廠二期工程3號(hào)機(jī)組正式投入運(yùn)營(yíng)，脫硫、脫硝裝置同步投運(yùn)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)發(fā)電煤耗256.2克∕千瓦時(shí)，比當(dāng)今世界最好水平低6克/千瓦時(shí)，二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉塵排放量減少5%以上，首次在全世界將二次再熱技術(shù)應(yīng)用到百萬千瓦超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組。

上海電氣電站集團(tuán)副總裁吳煥琪介紹說：“上海電氣為國(guó)電泰州電廠二期兩臺(tái)100萬千瓦二次再熱機(jī)組提供鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)成套設(shè)備。在鍋爐方面，上海電氣采用創(chuàng)新的塔式爐，其性能已經(jīng)在上海外高橋電廠獲得了成功的經(jīng)驗(yàn)和大量的優(yōu)秀數(shù)據(jù)。通過這兩臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行，上海電氣將獲得更多的運(yùn)行數(shù)據(jù)以指導(dǎo)我們對(duì)二次再熱機(jī)組進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)優(yōu)化和改造。”二次再熱機(jī)組實(shí)現(xiàn)零突破

今年6月27日，世界首臺(tái)66萬千瓦超超臨界二次再熱機(jī)組──江西華能安源電廠1號(hào)機(jī)組投運(yùn)，該機(jī)組鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱“哈鍋”)研制，汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)由東 方 電 氣集團(tuán)提供。該機(jī)組率先在國(guó)內(nèi)選用了高參數(shù)的二次再熱超超臨界鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組，是在更高技術(shù)上的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，發(fā)電煤耗、發(fā)電效率、環(huán)保指標(biāo)均達(dá)到了世界一流水平。

據(jù)介紹該機(jī)組鍋爐在試運(yùn)行期間負(fù)荷率達(dá)到103%，主汽壓力32.4兆帕，鍋爐各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，特別是兩級(jí)再熱系統(tǒng)的熱力性能表現(xiàn)優(yōu)越，一次再熱和二次再熱汽溫均達(dá)到623攝氏度高效運(yùn)行參數(shù)，為世界最高水平。汽輪機(jī)率先在國(guó)內(nèi)采用了31兆帕/600攝氏度/620攝氏度/620攝氏度世界最高蒸汽參數(shù)，通過改進(jìn)熱力循環(huán)、優(yōu)化汽機(jī)配汽和缸體結(jié)構(gòu)、通流優(yōu)化等項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在更高技術(shù)上的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

吳煥琪說：“目前很多新建百萬千瓦機(jī)組，更多會(huì)考慮二次再熱，因?yàn)槎卧贌釞C(jī)組的熱效率比一次再熱機(jī)組會(huì)有大幅度提升。國(guó)電泰州百萬千瓦等級(jí)超超臨界二次再熱機(jī)組是上海電氣電站集團(tuán)自主設(shè)計(jì)、制造，目前世界上參數(shù)最高、效率最高、應(yīng)用新技術(shù)最多的科技創(chuàng)新項(xiàng)目，也是我國(guó)燃煤電站技術(shù)發(fā)展水平的集中展現(xiàn)，未來依然有廣闊的市場(chǎng)空間。”

二次再熱技術(shù)是目前提高火電機(jī)組熱效率的有效途徑。

采用該技術(shù)的百萬千瓦超超臨界機(jī)組供電煤耗約272克/千瓦時(shí)，比普通百萬千瓦超超臨界機(jī)組降低約12克/千瓦時(shí)，按年利用6000小時(shí)計(jì)算，每臺(tái)百萬千瓦機(jī)組每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤7.2萬噸，直接減排二氧化碳近20萬噸，節(jié)能、環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，是火電機(jī)組的重要發(fā)展方向。

對(duì)設(shè)備制造能力提出極大考驗(yàn)

二次再熱機(jī)組在設(shè)計(jì)制造上沒有任何可供借鑒和參考的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)難度創(chuàng)歷史新高。隨著我國(guó)二次再熱機(jī)組的加速開工和相繼投運(yùn)，設(shè)備供應(yīng)商將進(jìn)入密集的設(shè)備交貨期和運(yùn)行期，這對(duì)設(shè)備企業(yè)的技術(shù)性能、制造水平、服務(wù)能力都提出了極大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，設(shè)備企業(yè)也將在在建或已投運(yùn)項(xiàng)目中得到更多練兵的機(jī)會(huì)。

9月17日哈爾濱電氣集團(tuán)公司簽定江西豐城三期擴(kuò)建工程兩臺(tái)100萬千瓦超超臨界二次再熱機(jī)組三大主機(jī)設(shè)備合同。至此，哈鍋拿到華能萊蕪、華能安源、大唐雷州、華電句容、江西豐城等5個(gè)項(xiàng)目鍋爐合同，在二次再熱鍋爐領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先。

超超臨界二次再熱機(jī)組與超超臨界百萬機(jī)組相比增加了一個(gè)超高壓缸，形成了以超高壓缸、高壓缸、中壓缸和兩個(gè)低壓缸組成的5缸結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今燃煤機(jī)組中技術(shù)含量最多、蒸汽參數(shù)最高、通流效率最好、制造難度最大的機(jī)組。江西豐城二次再熱機(jī)組除了將采用哈電集團(tuán)現(xiàn)有新型高效百萬超超臨界機(jī)組的部分先進(jìn)技術(shù)外，還將自主設(shè)計(jì)制造滿足高參數(shù)要求的超高壓缸和滿足軸系振動(dòng)要求的單支撐軸承。

哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理王德興表示

“江西豐城項(xiàng)目是哈鍋繼豐城4臺(tái)30萬千瓦亞臨界項(xiàng)目后與江西豐城的再次牽手，哈鍋將高度重視，倍加珍惜，以成功投運(yùn)的華能安源二次再熱項(xiàng)目為依托，將豐城百萬千瓦二次再熱項(xiàng)目打造成技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)保指標(biāo)優(yōu)的標(biāo)桿工程。”

一是在質(zhì)量控制上，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造等各個(gè)環(huán)節(jié)的管控，確保性能質(zhì)量和制造質(zhì)量滿足要求。

二是在產(chǎn)品進(jìn)度上，抓好前期生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，在設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)制造、安裝、調(diào)試等方面加大組織協(xié)調(diào)力度，確保工程按期交付投運(yùn)。

三是在工程服務(wù)上，堅(jiān)持“及時(shí)、準(zhǔn)確、有效、滿意”的服務(wù)方針，加大對(duì)產(chǎn)品安裝、調(diào)試、運(yùn)行全過程的服務(wù)力度，全力打造精品工程。

哈鍋承制的江蘇華電句容電廠二期兩臺(tái)100萬千瓦超超臨界二次再熱塔式鍋爐項(xiàng)目，鍋爐參數(shù)為33.6兆帕/605攝氏度/623攝氏度/623攝氏度，計(jì)劃分別于2017年10月、12月建成投產(chǎn)。而更高參數(shù)的華能萊蕪電廠兩臺(tái)100萬千瓦超超臨界二次再熱鍋爐也在緊鑼密鼓建設(shè)之中，1號(hào)機(jī)組鍋爐已于日前一次通過整體水壓試驗(yàn)，無一泄漏，預(yù)計(jì)將于今年年底投運(yùn)。

二次再熱已攻克的十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

為確保二次再熱技術(shù)的成功應(yīng)用，我國(guó)相關(guān)企業(yè)系統(tǒng)開展了二次再熱機(jī)組應(yīng)用技術(shù)研究,并最終攻克了十項(xiàng)關(guān)鍵性難題，為機(jī)組的順利建設(shè)和安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析二次再熱鍋爐爐煙循環(huán)系統(tǒng)，采用直接煙氣循環(huán)，優(yōu)化設(shè)計(jì)煙道除塵器，煙氣抽出口加裝分離檔板，降低再循環(huán)爐煙的粉塵濃度，減小風(fēng)機(jī)磨損量。二次再熱汽溫在控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)上，需更多地采用變參數(shù)、變定值技術(shù)。

2啟動(dòng)參數(shù)及控制二次再熱機(jī)極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)將鍋爐轉(zhuǎn)干態(tài)運(yùn)行,從接帶20%負(fù)荷提前至汽機(jī)沖轉(zhuǎn)前的非常規(guī)方案。通過多次極熱態(tài)成功啟動(dòng)的實(shí)踐，證明該方案切實(shí)可靠，解決了二次再熱機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)的難題。

3熱力系統(tǒng)優(yōu)化及調(diào)整二次再熱主蒸汽系統(tǒng)與常規(guī)超超臨界機(jī)組不同，一、二次高溫再熱系統(tǒng)采用“2-2”的布置方式，降低管道加工焊接及焊縫檢測(cè)難度，更好地保證主蒸汽、再熱蒸汽管道長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4超厚壁焊接工藝研究受材料限制，研究人員提出3種焊接材料優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，經(jīng)過84小時(shí)的連續(xù)施焊，最終焊接成功，焊口經(jīng)超聲波、硬度、金相檢驗(yàn)，符合規(guī)程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

5環(huán)保排放優(yōu)化研究采用煙氣協(xié)同治理技術(shù)，配置煙氣脫硝裝置+低低溫省煤器+低低溫電除塵器+高效除塵的濕法煙氣脫硫裝置。煙氣通過低低溫省煤器降溫，極大提升了電除塵效率，余熱回收利用，優(yōu)化除塵吸收塔設(shè)計(jì)，大幅提高了脫硫系統(tǒng)的除塵效率。

6參數(shù)監(jiān)測(cè)及測(cè)點(diǎn)布置立足二次再熱機(jī)組投運(yùn)后的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性運(yùn)行的要求，對(duì)鍋爐廠原有的測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面優(yōu)化布置。

7提高系統(tǒng)效率研究針對(duì)煙氣再循環(huán)優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)、凝結(jié)水參與一次調(diào)頻技術(shù)和汽輪機(jī)輔助系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了理論論證和方案設(shè)計(jì)，提出了可以有效降低煙氣再循環(huán)率的優(yōu)化運(yùn)行方式，對(duì)機(jī)組投運(yùn)后的運(yùn)行優(yōu)化提供直接的指導(dǎo)。

8全負(fù)荷脫硝超低排放脫硝采用低氮燃燒+SCR+SCR型空預(yù)器的整體技術(shù)路線，氮氧化物均可以滿足超低排放要求。

9腐蝕防治問題研究經(jīng)研究，將兩個(gè)臨時(shí)門和超高壓旁路門同時(shí)打開，改變結(jié)構(gòu)條件，實(shí)現(xiàn)了吹管系數(shù)大于1。鍋爐吹管采用三階段、降壓法吹管，經(jīng)過一次再熱器系統(tǒng)吹洗、二次再熱器系統(tǒng)吹洗、高旁吹洗、中旁吹洗。吹管實(shí)驗(yàn)效果良好，靶板檢驗(yàn)合格，清潔度檢查合格。

10仿真機(jī)開發(fā)研究二次再熱超超臨界機(jī)組鍋爐模型要能適應(yīng)對(duì)流受熱面級(jí)數(shù)增加、布置更復(fù)雜的要求，汽機(jī)模型要能有效反映超高壓缸多一級(jí)再熱器、汽水流程增加等因素引起動(dòng)、靜態(tài)響應(yīng)特性發(fā)生較大變化的趨勢(shì)，為試運(yùn)行當(dāng)中的控制方式以及調(diào)節(jié)方式的優(yōu)先順序開展合理性研究。實(shí)現(xiàn)了二次再熱超超臨界機(jī)組冷態(tài)啟、停機(jī)、各種變負(fù)荷工況、常見事故設(shè)置和模擬功能，滿足了運(yùn)行人員學(xué)習(xí)和培訓(xùn)要求。