來源：中國能源報

近日，上海申能電力科技有限公司（以下簡稱“申能科技”）研發(fā)的“亞臨界機(jī)組600攝氏度升溫改造關(guān)鍵技術(shù)”在北京通過了行業(yè)評審。與會院士、專家一致認(rèn)為，該技術(shù)為世界首創(chuàng)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，為我國亞臨界機(jī)組高效、靈活性改造提供了一種可行的技術(shù)路徑，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會效益和良好的推廣應(yīng)用前景。“建議加強(qiáng)與國內(nèi)研發(fā)和裝備制造企業(yè)的合作，盡快推廣應(yīng)用”。

申能科技總經(jīng)理馮偉忠認(rèn)為，亞臨界煤電機(jī)組在我國電力結(jié)構(gòu)中扮演重要角色，其提效改造應(yīng)成為我國煤電行業(yè)下一步發(fā)展的重頭戲。

煤電低碳發(fā)展尚存短板

“目前，我國煤電超低排放改造工作已基本完成，但高效低碳的目標(biāo)依然任重道遠(yuǎn)。”馮偉忠指出。

2019年9月，國家能源局發(fā)布的《關(guān)于政協(xié)十三屆全國委員會第二次會議第1910號（工交郵電類192號）提案答復(fù)的函》指出，彼時科技部已會同有關(guān)部門研究部署面向2030年的煤炭清潔高效利用重大項(xiàng)目，力爭到2030年實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電凈效率突破50%、燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)20%-100%調(diào)峰、掌握百萬噸碳捕集利用與封存成套技術(shù)。

“從這三點(diǎn)可看出，清潔化基本完成后，低碳發(fā)展已成為煤電下階段的主要任務(wù)。”馮偉忠闡述了對上述復(fù)函中提及的三個目標(biāo)的理解，“第一個是煤電行業(yè)自身要提高效率、降低碳排放；第二個是要通過深度調(diào)峰，支持可再生能源的消納；第三個則是希望煤電向零碳排放方向發(fā)展。”

統(tǒng)計(jì)顯示，我國目前在運(yùn)亞臨界機(jī)組約3.5億千瓦，占煤電總裝機(jī)容量約1/3。“相對而言，這類機(jī)組在我國煤電機(jī)組中效率最低、煤耗最高、總量最大，是我國煤電減排的短板。但一味關(guān)停這些機(jī)組既不科學(xué)，也不經(jīng)濟(jì)，其大幅提效勢在必行。”馮偉忠表示。

基于需求提升改造性價比

馮偉忠介紹，目前常見的亞臨界機(jī)組改造方案主要有三種：一種是常規(guī)的通流改造，但其節(jié)能效果不足以使機(jī)組煤耗降至310克/千瓦時的平均供電煤耗目標(biāo)；第二種是跨代升級改造，即將現(xiàn)有鍋爐拆除改造成準(zhǔn)二次再熱機(jī)組，其造價高昂，性能差強(qiáng)人意；第三種是蒸汽升溫至566℃改造并配合通流改造，鍋爐、蒸汽管道、汽輪機(jī)等都需進(jìn)行配套改造，性價比也不高。

馮偉忠認(rèn)為，在確定改造方案前，先要明確亞臨界機(jī)組對改造有哪些需求。“首先，能效提升的幅度要足夠大，要確保優(yōu)于《行動計(jì)劃》的要求。此外，改造時我們會考慮機(jī)組超低負(fù)荷調(diào)峰能力，提升機(jī)組靈活性。另外，就是機(jī)組延壽。我國亞臨界機(jī)組運(yùn)行時間相對最長，有些已達(dá)到運(yùn)行年限，改造后應(yīng)該能夠持續(xù)高效運(yùn)行，還需要有合理的投資回報，以避免改造資金資源浪費(fèi)。”

“從改造可行性上看，若提高主蒸汽壓力，不僅要拆除更換整個鍋爐，其他承壓部件也需全部替換，這是目前跨代升級改造無法推廣的主要原因。”馮偉忠指出，“而如果只提高主再熱蒸汽溫度，不涉及溫度升高的承壓部件基本無需替換，汽輪機(jī)效率也會隨溫度升高帶來的容積流量提升以及排汽濕度下降等相應(yīng)提高。”

升溫改造具備推廣條件

“在比較外二、外三發(fā)電廠機(jī)組的運(yùn)行特性時我們發(fā)現(xiàn)，外三超超臨界機(jī)組在降負(fù)荷滑壓運(yùn)行至亞臨界機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)壓力、600攝氏度的工況下運(yùn)行，其熱耗要比外二超臨界機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時的熱耗低110千焦/千瓦時。”馮偉忠表示，“各種研究對比證明，在提升機(jī)組參數(shù)以提升能效時，提升溫度的影響遠(yuǎn)比提升壓力顯著。”

據(jù)此，申能科技研發(fā)了“亞臨界機(jī)組600攝氏度升溫改造關(guān)鍵技術(shù)”，該技術(shù)方案的關(guān)鍵在于，在保持汽輪機(jī)進(jìn)口壓力（16.7兆帕）不變的條件下，把汽機(jī)進(jìn)口汽溫從537攝氏度提升至600攝氏度。

“以此為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)汽輪機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，熱力系統(tǒng)的優(yōu)化，亞臨界機(jī)組供電煤耗水平與超超臨界機(jī)組的差距可控制在7克/千瓦時以內(nèi)。如再通過加載申能科技的一系列專項(xiàng)節(jié)能技術(shù)填補(bǔ)這一差距，改造后的亞臨界機(jī)組煤耗能夠達(dá)到超超臨界機(jī)組水平。對于采用該技術(shù)方案的新建30萬高溫亞臨界機(jī)組，額定工況下供電煤耗完全可低于290克/千瓦時，60萬千瓦機(jī)組可以再低3-5克/千瓦時。”

據(jù)了解，作為該套技術(shù)方案的首例應(yīng)用，華潤徐州3號機(jī)已于2019年陸續(xù)通過改造后的168試運(yùn)、深度調(diào)峰認(rèn)證試驗(yàn)等。驗(yàn)證結(jié)果顯示，其平均供電煤耗可達(dá)282克/千瓦時，已達(dá)到甚至超過許多一次再熱超超臨界機(jī)組的水平；在50%負(fù)荷運(yùn)行情況下，供電煤耗也低于305克/千瓦時；機(jī)組排放達(dá)標(biāo)的穩(wěn)燃負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，從改造前的100%—55%提升至改造后的100%—19%。

“這一改造項(xiàng)目頗具代表性，其成果普適性很強(qiáng)、性價比高，該方案具備大規(guī)模推廣的可行性。”馮偉忠表示，“若在我國現(xiàn)役3.5億千瓦亞臨界機(jī)組中全面推廣，保守計(jì)算每年可節(jié)約4700萬噸以上標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化碳超過1億噸。同時，深度調(diào)峰能力的大幅提升，使煤電能起到支持和推動可再生能源電力加速發(fā)展的作用，從而成為支持和推動我國電力工業(yè)低碳發(fā)展并保障電力供應(yīng)安全的壓艙石。”