創(chuàng)新與超越--世界首創(chuàng)煤電高低位布置示范工程t望

--寫在安徽淮北申能平山電廠二期1x1350MW高低位分軸布置超超臨界二次再熱機(jī)組開工建設(shè)之際

0 前言

電是二次能源，它猶如現(xiàn)代社會(huì)運(yùn)行的血液不可或缺。人們對(duì)電源的期望是多個(gè)維度的：可靠、經(jīng)濟(jì)(度電成本低)、環(huán)保、可持續(xù)性(能源安全)。要都滿足這幾個(gè)維度并不容易?？纯次覈箨懙碾娏?gòu)成。最新一個(gè)年度數(shù)據(jù)是2016年的。

即到2016年末，發(fā)電總裝機(jī)中煤電占57.3%，發(fā)電量中煤電占更多為65.2%。煤電裝機(jī)比例幾年來隨著可再生能源的快速發(fā)展而下降。按照電力發(fā)展十三五規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2020年，煤電裝機(jī)控制在11億千瓦，占總裝機(jī)的54.6%，發(fā)電量估計(jì)仍占64.3%。預(yù)計(jì)到2030年煤電占發(fā)電量比例為55%左右。我國的能源稟賦決定了煤電在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)仍將占主要地位。

現(xiàn)在講能源革命，是否要革煤電的命?國外如英國、德國制定了去煤電化計(jì)劃，但在中國還革不到煤電的命，而是煤電向高效、清潔化利用方向發(fā)展。

短期來說，大家注意到煤電的幾個(gè)動(dòng)向：

1)煤電利用小時(shí)數(shù)處于低位(約4200小時(shí)左右)，顯示階段性過剩。2017年8月，16部委發(fā)文，要求停建、緩建煤電產(chǎn)能1.5億千瓦、淘汰落后產(chǎn)能0.2億千瓦以上。

2)煤價(jià)上漲使得相當(dāng)部分煤電廠盈利困難。

3)煤電可實(shí)現(xiàn)超低排放，達(dá)到燃機(jī)電廠排放水平。十三五期間超低排放改造規(guī)模為4.2億千瓦。

4)到2020年現(xiàn)役煤電廠平均供電煤耗低于310g/kWh。十三五期間節(jié)能改造規(guī)模為3.4億千瓦。相應(yīng)地，燃煤機(jī)組二氧化碳排放強(qiáng)度下降到865g/kWh。

5)2020年大型發(fā)電集團(tuán)單位供電二氧化碳排放控制在550克二氧化碳/千瓦時(shí)。為消納風(fēng)電、太陽能，煤電實(shí)施靈活性改造。十三五期間靈活性改造規(guī)模為2.2億千瓦。煤電功能由電量主體向容量主體轉(zhuǎn)變，向提供可靠電力、調(diào)峰調(diào)頻的基礎(chǔ)性電源轉(zhuǎn)變。

在這樣的大背景下，安徽淮北申能平山電廠二期1x1350MW高低位分軸布置超超臨界二次再熱機(jī)組(簡稱平山二期)于2017年8月23日正式開工建設(shè)了!為什么在煤電去產(chǎn)能的時(shí)候它得以建設(shè)，它有什么特點(diǎn)，對(duì)我國乃至全球未來煤電的發(fā)展又意味著什么?

1 煤電技術(shù)的發(fā)展

煤電是古老而又由與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)電方式。它有上百年的歷史，根植于熱力學(xué)的基本定律，在朗肯循環(huán)的指引下，隨著金屬材料、計(jì)算、制造、控制等技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，向著大型化、高參數(shù)方向發(fā)展。近幾十年，參數(shù)經(jīng)歷了亞臨界、超臨界、超超臨界(普通超超，先進(jìn)超超)，目前處于620℃階段，未來在向700℃等級(jí)邁進(jìn);出力從300、600到1000MW等級(jí);再熱從一次再熱到二次再熱;回?zé)釓?級(jí)、8級(jí)到9級(jí)、10級(jí)。近兩年，華能安源2x660MW、國電泰州二期2x1000MW(600/610/610℃)、華能萊蕪2x1000MW超超臨界二次再熱機(jī)組(600/620/620℃)相繼投運(yùn)，還有一批二次再熱機(jī)組在建。萊蕪電廠6號(hào)機(jī)組的供電煤耗達(dá)266.18g/kWh，為在運(yùn)二次再熱機(jī)組的新記錄。

也有的電廠另辟蹊徑。上海外高橋第三發(fā)電有限公司(簡稱外三)在原總工程師、原總經(jīng)理，現(xiàn)任副董事長馮偉總教授的帶領(lǐng)下，采用了眾多的包括廣義回?zé)釣楹诵牡脑瓌?chuàng)技術(shù)，把外三2x1000MW超超臨界一次再熱機(jī)組(600/600℃)改造成達(dá)到二次再熱的水平(折算到考核工況為264g/kWh)。

700℃材料為歐、美、日競相研究的對(duì)象。歐盟500MW700℃一次再熱示范機(jī)組原計(jì)劃2011年開始建設(shè)，現(xiàn)因造價(jià)及材料等瓶頸問題，已無限期推遲。我國700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟于2011年6月正式啟動(dòng)了700℃技術(shù)開發(fā)計(jì)劃。然而，估計(jì)10年內(nèi)未必看到示范。如果將來700℃材料過關(guān)了，由于鎳基材料非常昂貴，機(jī)組如何布置也是個(gè)問題。

在我國700℃電廠材料成熟之前，如何利用現(xiàn)有620℃等級(jí)材料，達(dá)到700℃材料的機(jī)組性能水平，并為700℃材料機(jī)組做出示范，這就是平山二期1x1350MW高低位分軸布置二次再熱機(jī)組的意義所在。

2 創(chuàng)新的工程

平山二期是創(chuàng)新的工程，是馮偉忠與外三創(chuàng)新技術(shù)的集成及升級(jí)版。最大特點(diǎn)和亮點(diǎn)當(dāng)然是高低位分軸布置的汽輪機(jī)平臺(tái)。為什么要高低位分軸布置?

2.1 二次再熱的布置選擇

在600℃等級(jí)的材料條件下，與一次再熱技術(shù)相比，二次再熱技術(shù)可提高熱效率2%左右，并降低CO2排放約4%。傳統(tǒng)的二次再熱機(jī)組結(jié)構(gòu)如圖所示。

二次再熱機(jī)組的蒸汽參數(shù)一般選擇為 31MPa/600/620 /620℃(汽機(jī)側(cè))，二次再熱過熱蒸汽吸熱量比一次再熱的減少，再熱蒸汽吸熱量增多，其機(jī)組結(jié)構(gòu)，熱力系統(tǒng)， 操作控制更加復(fù)雜。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的二次再熱機(jī)組，主蒸汽和兩次再熱蒸汽管道在鍋爐與汽輪機(jī)房之間多次來回。對(duì)于特大型機(jī)組，鍋爐越來越高，單根蒸汽管道的平均長度就達(dá)200米。其存在的問題主要有：

(1) 增加了壓力較低的近200米長的高溫大直徑第二次再熱管道，布置困難。

(2) 大直徑高溫蒸汽管道價(jià)格昂貴。

(3) 增加了系統(tǒng)阻力，降低了蒸汽的做功能力;增加了散熱損失。

(4) 大大增加了系統(tǒng)儲(chǔ)存的蒸汽量，汽輪機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)慣性顯著增加。

(5) 與一次再熱機(jī)組相比，容量為1000MW的二次傳統(tǒng)再熱機(jī)組的總投資估計(jì)需增加約4.4億元人民幣。相當(dāng)于提升1%效率的成本達(dá)2.2 億元人民幣。再考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性上升，其投入產(chǎn)出比并沒有明顯的優(yōu)勢。

為了縮短大容量二次再熱機(jī)組昂貴的大直徑主蒸汽和再熱蒸汽管道，從而打開更高蒸汽參數(shù)以及高效二次再熱超臨界機(jī)組的發(fā)展瓶頸，有4個(gè)解決方案供選擇：(1)臥式鍋爐;(2)地下鍋爐;(3)整體提高汽輪機(jī)平臺(tái);(4)高低位分軸布置。

大型汽輪機(jī)的低壓缸及凝汽器模塊體積龐大，且充水后的凝汽器重量驚人。尤其是循環(huán)水泵需將冷卻水提升至高位機(jī)平臺(tái)，所增加的水泵能耗將吞噬機(jī)組所有的效率提升額。

方案四：高低位布置

其特點(diǎn)是將汽輪機(jī)的高壓缸和第一級(jí)中壓缸布置在高位，靠近鍋爐過熱器和一級(jí)過熱器出口聯(lián)箱處，從而大大地縮短了高溫主蒸汽和再熱蒸汽管道的長度，二次再熱機(jī)組的優(yōu)勢得以發(fā)揮;采用了雙軸技術(shù)，單機(jī)機(jī)組容量的瓶頸被打開，按現(xiàn)有的鍋爐和汽輪機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，單機(jī)容量可達(dá)1300~1500MW，而且更具有優(yōu)化機(jī)組二次再熱熱力學(xué)性能的潛力。

顯然，前3個(gè)方案對(duì)于容量達(dá)1000MW的超超臨界機(jī)組來說均是不現(xiàn)實(shí)的，唯一可行的方案就是汽輪發(fā)電機(jī)組分軸高低位布置方案。

2.2高低位分軸布置

馮偉忠早在2007年4月27日，申請(qǐng)了發(fā)明專利 “一種高低位分軸布置的汽輪發(fā)電機(jī)組”，并于2011年12月7日獲得專利授權(quán)(專利號(hào)ZL200710040128.0)。同時(shí)，也于2015年獲得了美國專利。

其發(fā)明的思路是采用雙軸汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)，并將高、低軸系錯(cuò)落布置，顯著減小了蒸汽管道系統(tǒng)中昂貴的高溫高壓蒸汽管道的長度和管道系統(tǒng)的壓降和散熱損失，提高了機(jī)組的做功能力，還降低了再熱系統(tǒng)的儲(chǔ)汽量和機(jī)組的調(diào)節(jié)慣性，并能使二次再熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性得以充分體現(xiàn)。

同一平面分的軸布置不是新鮮事物。美國最大的出力的分軸布置為8x1300MW，于1973-1984年投運(yùn)，為原ABB(現(xiàn)為歸GE)供貨。1991-1992年期間，馮偉忠在崇明發(fā)電廠14號(hào)機(jī)組25+30MW雙軸機(jī)組改造中，成功地解決了雙軸機(jī)組啟動(dòng)和同步與超速控制難題(馮偉忠，《雙軸汽輪發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)及同步過程分析》發(fā)表在《華東電力》2001.3);馮偉忠，《雙軸汽輪發(fā)電機(jī)組的超速控制及計(jì)算分析》發(fā)表在《動(dòng)力工程》1999.1)。按照馮偉忠的話說：“雙軸布置最難的部分早在20多年前就解決了”。但高低位分軸布置卻是新鮮事物。

2.3二次再熱機(jī)組容量選擇

用1350MW容量高低位分軸布置的設(shè)計(jì)，能夠選擇達(dá)到最佳熱耗值的第二再熱壓力，約為2.25 MPa。

第二中壓缸進(jìn)汽壓力和熱耗的關(guān)系

若機(jī)組容量選1000MW，單軸布置。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，單軸的汽缸總數(shù)不能超過5個(gè)，最多只能按1個(gè)高壓缸，1個(gè)第一中壓缸，1個(gè)第二中壓缸和2個(gè)低壓缸考慮。這樣，基于第二中壓缸的進(jìn)汽容積流量(對(duì)應(yīng)首級(jí)葉片長度)的限制，其進(jìn)汽壓力必須遠(yuǎn)高于最佳值以控制進(jìn)汽容積流量，目前上汽型的第二再熱壓力為3.41MPa，顯然，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了最佳值2.25MPa，熱耗必然上升。另外，由于常規(guī)布置1000MW機(jī)組的二次再熱壓力大幅上升，其第一中壓缸和第二中壓缸內(nèi)的葉片級(jí)數(shù)的分布與1350MW高、低位布置汽輪機(jī)的葉片分布完全不同，其回?zé)岢闅饪诘奈恢靡蚕鄳?yīng)作調(diào)整。如此一來，常規(guī)布置1000MW機(jī)組的第一和第二中壓缸的汽缸效率和回?zé)岬男б婢蜁?huì)受到影響。因此，對(duì)于二次再熱，機(jī)組容量為1000MW并非最佳選擇。

1350MW高低位布置二次再熱機(jī)組流通級(jí)組劃分示意圖

傳統(tǒng)二次再熱機(jī)組流通級(jí)組劃分示意圖

此外，1350MW機(jī)組的二次再熱壓力低，在同樣的再熱蒸汽溫度下，其低壓缸的排汽濕度低，其個(gè)別原工作于濕蒸汽區(qū)的葉片變?yōu)樘幱诟烧羝麉^(qū)，由于在干蒸汽區(qū)工作設(shè)計(jì)葉型的長葉片的效率遠(yuǎn)高于濕蒸汽區(qū)的葉片，這使得低壓缸的效率上升。

1000MW和1350MW汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽膨脹過程比較示意：

通過熱力學(xué)計(jì)算，比較1350MW二次再熱機(jī)組高低位布置方式(方案一)與1000MW二次再熱機(jī)組傳統(tǒng)布置方式(方案二)的熱耗，其結(jié)果為：

(1)方案一大幅降低主蒸汽管道壓降和再熱系統(tǒng)壓降而降低的熱耗，降低熱耗值42kJ/kWh;

(2)方案一的二次再熱壓力可取最佳值，抽汽口布置方面的優(yōu)化降低熱耗33.4kJ/kWh;

(3)方案一提高了低壓缸末段蒸汽干度而提高了機(jī)組效率所降低的熱耗23.8kJ/kWh;

(4)方案一對(duì)排汽壓力(真空)進(jìn)行了優(yōu)化，從而降低了機(jī)組熱耗47.9kJ/kWh。

總之，方案一比方案二熱耗共下降147.1 kJ/kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤耗約下降約5.5g/kWh。由于高低位布置大大縮短了高溫蒸汽管道的長度，因而與常規(guī)布置的雙軸1350MW二次再熱超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，前者在進(jìn)口P92高溫大直徑管道方面的投資節(jié)省約2億元人民幣。

2.3 創(chuàng)新集成

除了高低位布置，平山二期將集成在外三已經(jīng)成功應(yīng)用與驗(yàn)證的創(chuàng)新，包括“廣義回?zé)?rdquo;、彈性回?zé)?、廣義變頻中心、凝水和抽汽聯(lián)合調(diào)頻、固體顆粒侵蝕(SPE)綜合防治系列等創(chuàng)新。

廣義回?zé)峒夹g(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的汽輪機(jī)抽汽加熱給水回?zé)峒夹g(shù)的發(fā)展，其基本原理是通過抽汽加熱所有進(jìn)入鍋爐的物質(zhì)，包括給水、燃料和空氣，從而大幅減少冷凝器的冷端損失，提高汽機(jī)效率，與此同時(shí)，大大優(yōu)化了鍋爐的燃燒性能。廣義回?zé)岚?ldquo;可調(diào)式給水恒溫回?zé)峒夹g(shù)”;“鍋爐進(jìn)風(fēng)回?zé)峒夹g(shù)”;“鍋爐送粉回?zé)峒夹g(shù)”以及“鄰機(jī)抽汽回?zé)釂?dòng)系列技術(shù)”等。工程熱力學(xué)的給水回?zé)嵫h(huán)，其本質(zhì)也是一種熱電聯(lián)產(chǎn)。

彈性回?zé)峤鉀Q低負(fù)荷下的脫硝。于高壓缸處選擇一個(gè)合適的抽汽點(diǎn)，并相應(yīng)增加一個(gè)抽汽可調(diào)的給水加熱器，在負(fù)荷降低時(shí)，通過調(diào)節(jié)門可控制該加熱器的入口壓力基本不變，從而能維持給水溫度不變，提高汽機(jī)效率，還有諸多其他好處。

廣義變頻中心目的是降低在低負(fù)荷下的廠用電率，并在平山二期實(shí)現(xiàn)給水泵汽輪機(jī)與變頻中心的小汽機(jī)合二為一，是集中式變頻中心的升級(jí)版。它利用轉(zhuǎn)速可調(diào)的給水泵汽輪機(jī)，在驅(qū)動(dòng)給水泵同時(shí)，推動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，給水泵汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速同步改變，從而改變發(fā)電機(jī)輸出的交流電的頻率，通過變頻母線進(jìn)而改變連接在其上的所有輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的電源頻率，最終改變輔機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到減少擋板、閥門節(jié)流損失的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的，更重要的是大大降低了低負(fù)荷下廠用電。

這些創(chuàng)新集成將使得供電煤耗降低達(dá)10g/kWh左右。

3 高效率的工程

3.1“251工程”

2009年3月，外三啟動(dòng)9號(hào)機(jī)工程化研究。

早期基于30MPa/600/610/620℃的參數(shù)，設(shè)計(jì)供電效率為48.92%，供電煤耗為251g/kWh，所以稱為“251工程”,這是2009年版。其中汽機(jī)熱耗6947kj/kWh，對(duì)應(yīng)供電效率為47.1%，對(duì)應(yīng)供電煤耗260.8g/kWh;集成創(chuàng)新貢獻(xiàn)1.82%的效率增量，相當(dāng)于降低供電煤耗9.8g/kWh。

3.2 效率優(yōu)化

隨著設(shè)計(jì)優(yōu)化，如采用33PMa/600/620/630℃，可以降低供電煤耗約2.5g/kWh。

在參數(shù)優(yōu)化后，1350MW工程的汽機(jī)熱耗從6947kJ/kWh降低至6882 kJ/kWh，同時(shí)， 通過采用一系列創(chuàng)新技術(shù)而產(chǎn)生的凈效率增加量相應(yīng)地從1.82%增加至2.3%，使得高低位布置的二次再熱機(jī)組的設(shè)計(jì)供電效率從48.92% 增加至49.8%，對(duì)應(yīng)于供電煤耗246.66g/kwh，比251g/kWh下降了4.34g/kWh，盡管人們還是習(xí)慣稱為“251工程”。

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，參數(shù)可能還有些變化，比如采用610/630/623℃，性能還能稍微提高。

如果將來采用700℃材料和全部創(chuàng)新技術(shù)，將1350MW二次再熱的溫度提高到700℃等級(jí)，則其供電效率可達(dá)53%，對(duì)應(yīng)于供電煤耗231.76g/kWh。

值得注意的是，上面說的供電煤耗是在滿負(fù)荷下的，由于平山二期采用了提高部分負(fù)荷效率的措施，包括彈性回?zé)?、廣義變頻中心等，使得部分負(fù)荷下的效率下降比較平緩。這在當(dāng)前煤電調(diào)峰運(yùn)行形勢是有相當(dāng)意義的。

4 低排放的工程

常規(guī)污染物的超低排放已經(jīng)不是問題平山二期設(shè)計(jì)煙塵排放濃度低于5mg/m3，SO2排放濃度低于15mg/m3，NOX排放濃度低于20mg/m3，比超低排放的標(biāo)準(zhǔn)還低。

更重要的意義在于碳排放。

2015年8月3日，美國環(huán)境保護(hù)署公布了《新排放源性能標(biāo)準(zhǔn)》(NSPS)，將美國新的煤電CO2排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制在年均636g/kWh以下(基于發(fā)電煤耗)。如果按美國同樣的基準(zhǔn)計(jì)算，則“251工程”CO2排放為635.4g/kWh，低于美國新煤電機(jī)組碳排放636g/kWh的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。這里可以看到“251工程”對(duì)于燃電CO2減排的重大意義：“251工程”不但對(duì)常規(guī)污染物超過天然氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，實(shí)現(xiàn)了真正的超低排放，而且是在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，燃煤電廠CO2減排的最主要的措施，預(yù)計(jì)在不需要昂貴和高能耗的碳捕捉與埋存(CCS)技術(shù)的情況下直接達(dá)到美國新的碳排放標(biāo)準(zhǔn)。即使在美國，通過CCS來解決燃煤電廠的CO2減排，由于CCS的技術(shù)、能耗、投資和CO2埋存的諸多方面的問題和許多不確定的因素，解決燃煤電廠CO2也是不現(xiàn)實(shí)的，更不用說在中國了。“251工程”將重新定義煤電在發(fā)電技術(shù)中的地位。尤其對(duì)于中國這樣以煤為主的國家意義非凡，這將使得煤電在戰(zhàn)略地位、能源安全、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、可靠性、碳減排合規(guī)等方面都統(tǒng)一起來。

5 可靠的工程

“251工程”采用的技術(shù)均有可靠的應(yīng)用。同平面的分軸布置是成熟的;二次再熱是成熟的;1350MW級(jí)的鍋爐在美國、德國均有業(yè)績。例如德國Neurath2x1100MW超超臨界機(jī)組燃用高水份褐煤，于2012年投入運(yùn)行。采用塔式爐技術(shù)，爐膛截面26x26米，鍋爐高度170.7米。如果燃用煙煤，相當(dāng)于出力可以達(dá)到1500MW。

對(duì)于二次再熱鍋爐，其對(duì)流受熱面數(shù)量與輻射受熱面的比值遠(yuǎn)高于一次再熱，而塔式鍋爐在對(duì)流受熱面布置的靈活性方面具有先天性優(yōu)勢。此外，塔式爐具有熱偏差小，對(duì)流受熱面磨損率低、水動(dòng)力好等，尤其是特大型鍋爐，在這些方面有著顯著的優(yōu)勢。因此，“251工程”選用塔式爐，與外三鍋爐(原阿爾斯通技術(shù)，上鍋制造)一樣。

高位機(jī)平臺(tái)采用現(xiàn)有成熟的彈簧汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)，能解決高位機(jī)振動(dòng)能量的吸收問題。平臺(tái)由帶鋼斜撐的鋼筋混凝土框架支撐，該框架通過鉸接龐牘爐主鋼結(jié)構(gòu)連接，防止在地震及風(fēng)載荷的情況下出現(xiàn)不同步位移，導(dǎo)致高位機(jī)與鍋爐聯(lián)箱間的短管承受不可接受的應(yīng)力。高位機(jī)的混凝土支撐框架的外圍采用輕型鋼架，并與其鏈接，形成傳統(tǒng)意義上的汽機(jī)房。機(jī)組輔助系統(tǒng)的主要大件設(shè)備，例如高、低壓加熱器、除氧器等考慮布置于高位機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)。此外，集控室也布置在此框架內(nèi)，從而還能大量節(jié)約電纜及橋架等材料的投資，施工費(fèi)用也同步下降。德國Linen 800MW機(jī)組采用了彈簧支持。

發(fā)電機(jī)是由600MW級(jí)和800MW級(jí)的常規(guī)發(fā)電機(jī)組成，而不是一個(gè)1350MW的特大型發(fā)電機(jī)。

6 經(jīng)濟(jì)的工程

申能股份有限公司于2017年1月23日公告，平山二期項(xiàng)目動(dòng)態(tài)總投資53.9億元，即單位千瓦動(dòng)態(tài)投資約3993元。據(jù)報(bào)道國電泰州2x1000MW超超臨界二次再熱總投資為83億元，每單位千瓦4150元。即平山二期單位千瓦投資與近期常規(guī)1000MW超超臨界二次再熱機(jī)組基本在同一水平，但供電煤耗要低19.5g/kwh左右(按266.18-246.66計(jì)算)，是經(jīng)濟(jì)的工程。1350MW的出力，不僅釋放了性能的潛力，也有利于降低單位千瓦投資。

7 面向未來的工程

未來一旦700℃材料成熟，平山二期所代表的高低位分軸布置二次再熱技術(shù)在提高機(jī)組效率和降低昂貴管道費(fèi)用方面的優(yōu)勢將更加突出，很有可能成為唯一選擇。

已有大型發(fā)電集團(tuán)對(duì)開發(fā)建設(shè)中等容量的高低位二次再熱機(jī)組感興趣。

我國有大約3億千瓦左右的300/600MW級(jí)亞臨界機(jī)組，如何進(jìn)行提效改造?馮偉忠教授申請(qǐng)并于2014年4月16日獲得了實(shí)用新型專利“一種高低位布置的高溫亞臨界機(jī)組”(專利號(hào)ZL201320548936.9)。平山二期的示范，將有助于未來亞臨界的創(chuàng)新性改造。

8 坎坷的工程

“251工程”從核心專利的授予，到工程化研究論證，到示范項(xiàng)目落地，歷經(jīng)了坎坷。一方面，馮偉忠與外三的創(chuàng)新在不斷實(shí)施、豐富;另一方面，人們的認(rèn)識(shí)也需要有個(gè)過程。

2009年-2011年，外三先后與華東電力設(shè)計(jì)院、德國阿爾斯通(現(xiàn)歸美國通用電氣)、德國西門子等合作，就基于現(xiàn)有材料和裝備技術(shù)，對(duì)高低位布置的工程化應(yīng)用進(jìn)行了研究論證。早期是希望放在外三9號(hào)機(jī)。

2014年12月，某中字頭的公司在評(píng)估“251工程”技術(shù)方案時(shí)一度把它給否定了，認(rèn)為在工程投資、節(jié)能效益乃至示范意義存在不確定性。

社會(huì)上，也有的專家調(diào)侃降了1g/kWh，把“251工程”說成250工程。

經(jīng)過申能、外三的溝通和補(bǔ)充材料，也在有識(shí)之士的支持下，形勢發(fā)生轉(zhuǎn)機(jī)。

2015年4月13日，國家能源局電力司發(fā)函，委托電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院“開展申能股份有限公司新型高效潔凈燃煤發(fā)電項(xiàng)目評(píng)估”。

2015年12月31日，國家能源局發(fā)布“國能電力【2015】463號(hào)”文，同意將申能安徽平山電廠二期工程列為國家示范工程。雖然依托項(xiàng)目沒有在外三9號(hào)機(jī)，畢竟可以落地了。

申能股份有限公司于2017年1月23日發(fā)布公告：公司全資控股的安徽平山電廠二期工程國家示范項(xiàng)目已獲核準(zhǔn)。

2016年6月7日，申能股份有限公司成立安徽淮北平山電廠二期工程籌建處，任命馮偉忠任籌建處主任。

2016年10月12日，安徽淮北平山電廠二期工程舉行奠基儀式。

9 結(jié)束語

平山二期作為實(shí)施“251工程”的示范項(xiàng)目，將成為世界上最高效、清潔的純凝發(fā)電機(jī)組，對(duì)未來煤電的發(fā)展，應(yīng)對(duì)CO2的挑戰(zhàn)有著非凡的意義。此時(shí)，我腦海里浮現(xiàn)出毛澤東在《星星之火，可以燎原》中描述新中國的一段話：“它是站在海岸遙望中已經(jīng)看得見桅桿尖頭了的一只航船，它是立于高山之巔遠(yuǎn)看東方已見光芒四射噴薄欲出的一輪朝日，它是躁動(dòng)于母腹中快要成熟了的一個(gè)嬰兒”。“251工程”何嘗不是如此。它是中國的原創(chuàng)，是世界的首創(chuàng)，將是世界電力的里程碑，更是中國的驕傲。

【主要參考文獻(xiàn)】

[1].馮偉忠，李勵(lì). 國家煤電示范項(xiàng)目--安徽平山電廠二期1350MW高低位二次再熱超超臨界機(jī)組工程，第十屆超超臨界機(jī)組技術(shù)交流2016年會(huì).濟(jì)南，2017.02.28.

[2]FENGWeizhong. A High Efficiency Coal-fired Power Technology with Elevated and Conventional Turbine Layout. Proceedings ofthe ASME 2017 Power and Energy Conference PowerEnergy 2017.June 26-30, 2017,Charlotte, North Carolina.

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[4].毛健雄. 汽輪發(fā)電機(jī)組分軸高低位布置二次再熱超超臨界技術(shù). 分布式能源，2016年第三期，Vol.1, No.3,PP37-42.

[5].毛健雄. 關(guān)于超低排放和節(jié)能改造.第二屆煤電超低排放和節(jié)能改造技術(shù)交流研討會(huì).呼和浩特：中國電力科技網(wǎng)，2016.07.12.

致謝：本文寫作過程中得到清華大學(xué)毛健雄教授、祁海鷹教授，以及業(yè)界專家們的幫助，在此一并致謝。

原標(biāo)題:創(chuàng)新與超越--世界首創(chuàng)煤電高低位布置示范工程t望