上海“火電”領(lǐng)域?qū)⒃賱?chuàng)世界記錄。國家示范性項(xiàng)目——“251”工程，計(jì)劃今年年內(nèi)開工，力爭2018年底建成。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)供電煤耗可降至251克/度，這是一個(gè)全新的世界記錄，CO2排放量將低于美國新近推出的“苛刻標(biāo)準(zhǔn)”。

最近，外高橋第三發(fā)電廠總經(jīng)理馮偉忠收到一封來自美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)電力運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)委員會(huì)副主席克里斯瑪塞拉C.E.M.的來信。來信是邀請(qǐng)馮偉忠及其團(tuán)隊(duì)參加2016年度ASME電力與能源大會(huì)，在會(huì)議中作為大會(huì)主題演講人發(fā)言，并已提名馮偉忠為ASME電力部分最高榮譽(yù)——委員會(huì)主導(dǎo)者獎(jiǎng)。

ASME有134年歷史，是制造業(yè)領(lǐng)域世界權(quán)威，包括中國在內(nèi)世界上90多個(gè)國家進(jìn)出口機(jī)械工程設(shè)備的參考標(biāo)準(zhǔn)由其制定。中國企業(yè)家受此高規(guī)格邀請(qǐng)，在ASME歷史上并不多見。

251工程：有望突破不可跨越的界限

吸引ASME的除了馮偉忠以往的技術(shù)創(chuàng)新，還有上海申能公司正在緊鑼密鼓籌劃的國家示范性項(xiàng)目“251”工程。這個(gè)全球矚目的工程選址安徽平山電廠，總投資50億元左右，計(jì)劃今年年內(nèi)開工，力爭2018年底建成。

“251”工程是一臺(tái)135萬千瓦的二次再熱超超臨界機(jī)組，采用的是馮偉忠獨(dú)創(chuàng)的“高低位分軸布置的汽輪發(fā)電機(jī)組”技術(shù)以及其他一系列創(chuàng)新技術(shù)，設(shè)計(jì)供電煤耗可降至251克/度。這是一個(gè)全新的世界記錄。更重要的是，這一工程CO2排放量有望低于美國新近推出的“苛刻標(biāo)準(zhǔn)”。

如今，美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)要求，新建煤電的排放要達(dá)到636公斤/毛兆瓦時(shí)限值。美國國家電力研究院(EPRI)權(quán)威專家專門出具報(bào)告稱，當(dāng)前技術(shù)水平最高的超超臨界(USC)燃煤電廠能達(dá)到800公斤/毛兆瓦時(shí)，而尚在研究中的下一代先進(jìn)超超臨界(A-USC)電廠也將僅達(dá)750公斤/毛兆瓦時(shí)。此外，目前較為熱門的CO2捕捉和儲(chǔ)存技術(shù)不具有商業(yè)競爭力，其技術(shù)發(fā)展前景存在變數(shù)。因此，EPRI的結(jié)論是，除非能進(jìn)行大比例的熱電聯(lián)供，否則煤電技術(shù)將來無論如何發(fā)展也無法突破“636公斤/毛兆瓦時(shí)”的限值。

然而，“外三”電廠超超臨界機(jī)組應(yīng)用后，機(jī)組效率已達(dá)到46.5%(滿負(fù)荷額定工況)，對(duì)應(yīng)CO2排放量約為670公斤/兆瓦時(shí)。而有望于2018年投入運(yùn)營的平山二期超超臨界機(jī)組，CO2排放量有望低于“636公斤/毛兆瓦時(shí)”的排放限值。

“馮教授的成就將可能令全球?qū)τ谌济弘姀SCO2排放量的認(rèn)知模式發(fā)生轉(zhuǎn)變。” 克里斯瑪塞拉C.E.M.表示。“原以為，美國的新燃煤電廠建設(shè)項(xiàng)目幾乎完全被美國環(huán)保局規(guī)定的CO2排放限值所消滅，而馮教授的技術(shù)由于能夠?qū)崿F(xiàn)滿足美國環(huán)保局規(guī)定的CO2排放限值，從而有望使整個(gè)火電行業(yè)獲得重生和復(fù)興。” 克里斯瑪塞拉C.E.M.對(duì)正在設(shè)計(jì)中的“251工程”給出如此評(píng)價(jià)。

殺手锏：高低位分軸布置的汽輪發(fā)電機(jī)組

這是如何做到的?“殺手锏”就是“高低位分軸布置的汽輪發(fā)電機(jī)組”。

馮偉忠解釋說，對(duì)火電廠而言，一公斤標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)電量很大程度上取決于蒸汽參數(shù)，蒸汽壓力、溫度越高，理論上能夠發(fā)的電也就越多。而溫度比壓力對(duì)效率的影響更大，所以現(xiàn)在世界上火電專家都在研究如何提高溫度來提升發(fā)電效率。比如，現(xiàn)在所用的超超臨界機(jī)組中的蒸汽達(dá)到600多攝氏度(USC)，目前全球正在挑戰(zhàn)700攝氏度大關(guān)(A-USC)。

但這一路徑遇到了不少阻力，問題主要出在材料上。馮偉忠稱，“到了700攝氏度，一般鋼材不行，需要用到一種叫做‘鎳基超級(jí)合金’的材料。”馮偉忠說，與我們現(xiàn)在超超臨界600攝氏度等級(jí)的材料價(jià)格相比，700攝氏度材料價(jià)格要再乘以十。”馮偉忠稱，“僅高溫蒸汽管道就將占到造價(jià)增加的絕大部分，買這些700攝氏度的管道就要幾十億元。”因此，同等容量的下一代A-USC電廠的造價(jià)要相當(dāng)于現(xiàn)有超超臨界電廠造價(jià)的一倍，但煤耗僅下降約20克/千瓦時(shí)，商業(yè)價(jià)值不高。

“我腦筋急轉(zhuǎn)彎，把具有多個(gè)汽缸的汽輪機(jī)給拆了，一部分放到鍋爐上去，從而省卻絕大部分的高溫高壓管道。這不但能大幅度降低投資，而且管道短了，阻力變小，散熱損失小了，效率還更高。”馮偉忠稱。德國西門子公司深入研究后對(duì)此技術(shù)給予高度評(píng)價(jià)，該技術(shù)能大大提高火力發(fā)電機(jī)組的凈效率，是改革高污染發(fā)電行業(yè)變身排放綠色產(chǎn)業(yè)的唯一機(jī)遇，是引領(lǐng)世界煤電繼續(xù)發(fā)展的技術(shù)。

這，并不是憑空奇想。馮偉忠憑著一次次大膽創(chuàng)新，將世界先進(jìn)水平火電機(jī)組整整向前推進(jìn)了一代。2008年，馮偉忠主持建設(shè)并運(yùn)行的“外三”超超臨界火電機(jī)組問世，即在世界火電業(yè)樹起新標(biāo)桿——每度電平均運(yùn)行煤耗287.44克。數(shù)字背后，“外三”獨(dú)攬18項(xiàng)節(jié)能減排行業(yè)紀(jì)錄，包括12項(xiàng)世界首創(chuàng)和6項(xiàng)國內(nèi)首創(chuàng)的技術(shù)創(chuàng)新。

2009年，“零能耗脫硫技術(shù)”、“廣義回?zé)峒夹g(shù)”等多項(xiàng)節(jié)能降耗技術(shù)創(chuàng)新措施齊下，“外三”單耗再下探至282.16克。2010年，憑借“馮式創(chuàng)新”組合拳，“外三”相繼實(shí)施“彈性回?zé)峒夹g(shù)”和“節(jié)能型快速啟動(dòng)技術(shù)”等技術(shù)改造，在全球火電業(yè)首次叩開“280克大關(guān)”——平均每送出一度電煤耗降至279.39克。2011年，“外三”兩臺(tái)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行供電煤耗更是降至276.02克/千瓦時(shí)，再次大幅刷新自己保持的世界紀(jì)錄。

破悖論：環(huán)保和企業(yè)效益并非對(duì)立體

外三的技術(shù)創(chuàng)新，更悄然改變著整個(gè)電力行業(yè)的環(huán)保理念。

日漸嚴(yán)重的霧霾，讓火電企業(yè)壓力倍增。一時(shí)間，在電力行業(yè)，一場(chǎng)前所未有的節(jié)能減排風(fēng)暴正在刮起：“超低排放”、“超凈排放”成為大家耳熟能詳?shù)脑~語。

2014年7月1日，史上最嚴(yán)的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》開始實(shí)施，新的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后引起巨大反響，《中國電力報(bào)》曾刊登專家文章，標(biāo)題為《壓垮駱駝的最后一根稻草》來抨擊新的標(biāo)準(zhǔn)。先來看指標(biāo)對(duì)比：氮氧化物(NOx)的含量從450毫克/立方米“垂直下降”至100毫克/立方米，二氧化硫(SO2)的含量從200毫克/立方米下降至50毫克/立方米，煙塵含量從50毫克/立方米下降至20毫克/立方米(重點(diǎn)地區(qū))。不少電力專家認(rèn)為，其中有些排放標(biāo)準(zhǔn)比歐盟國家標(biāo)準(zhǔn)還要嚴(yán)格。

“指標(biāo)下降的絕對(duì)值十分大。”對(duì)于當(dāng)時(shí)大多數(shù)電廠掌握的技術(shù)來看，能想到的無非就是增加過濾次數(shù)。“這就好比洗衣服時(shí)‘過’肥皂水一樣，同樣多的水，但第一次過掉的肥皂最多。”馮偉忠解釋道。也就是說，如果減少排放，只是通過增加過濾次數(shù)的話，那么成本會(huì)上升不少，但減排的邊際效益會(huì)出現(xiàn)明顯下降。

不少人認(rèn)為，越高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)往往意味著更高的能耗和運(yùn)行成本，這對(duì)企業(yè)是一種負(fù)擔(dān)。

而外三研發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)破解了這一矛盾。2012年3月，環(huán)保部來外三看過后驚喜地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn)中爭議最大的NOx排放限值，外三早已優(yōu)于新標(biāo)準(zhǔn)限值，其當(dāng)年前兩個(gè)月的平均排放僅為64.12毫克/立方米，事實(shí)上，還可以輕易降至30毫克/立方米以下。有環(huán)境科學(xué)專家在看了外三在線排放數(shù)據(jù)曲線后感慨，“要不是親眼所見，無論如何也無法想象。”這給環(huán)保部門一個(gè)強(qiáng)烈的信號(hào)：技術(shù)上沒有障礙。

更讓環(huán)保部吃驚的是，外三取得這些減排效果，國家并沒有投過一分錢。不少電廠都為減排發(fā)愁時(shí)，外三為何有這么大的積極性?原來，外三的減排不是“增能”，而是“降耗”。

全天候脫硝技術(shù)就是一例。當(dāng)時(shí)，掌握脫硝技術(shù)并不稀奇，但當(dāng)發(fā)電負(fù)荷較低時(shí)，就不能用選擇性催化還原法(SCR)來脫硝了，因此，一般電廠的脫硝投入率僅70%。但這一世界性難題，被馮偉忠攻克了。外三一臺(tái)機(jī)組脫硝的效果相當(dāng)于其他電廠同類型2臺(tái)機(jī)組在脫硝。不僅如此，外三機(jī)組投產(chǎn)后，重點(diǎn)投向了節(jié)能型的環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域。比如，零能耗脫硫技術(shù)、節(jié)能型高效除塵、低氧低氮高效燃燒技術(shù)等一系列創(chuàng)新技術(shù)，使得環(huán)保刷新了多次世界紀(jì)錄，但能耗持續(xù)降低。

這再次回答了不少人的疑問：環(huán)保和企業(yè)效益并不是對(duì)立體，可以變成良性互動(dòng)。

外三一次次的技術(shù)創(chuàng)新既堅(jiān)定了環(huán)保部推出嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的信心，同時(shí)，嚴(yán)重的霧霾和國家嚴(yán)控東部地區(qū)新建煤電的舉措，也讓同行清醒地認(rèn)識(shí)到：環(huán)保，電力行業(yè)無法置身事外。不少電廠紛紛開始“技術(shù)自救”，向“超低排放”轉(zhuǎn)變。