年前6個月，每千瓦時平均供電煤耗274克，這是上海外高橋第三發(fā)電公司控制中心顯示的數(shù)據(jù)。將這一煤耗折算，機組額定工況的凈效率超過46.5%。這個數(shù)據(jù)意味著，該發(fā)電廠的每度電煤耗為全球最低，再次創(chuàng)造了世界新紀錄。
外三公司在煤耗不斷降低的同時，完成了減排的各項指標。綜合排放水平不但遠優(yōu)于嚴格的新版國家標準，甚至優(yōu)于燃氣輪機的排放標準。
煤耗最低，環(huán)保指標更好，怎么做到的?“不斷自主創(chuàng)新、勇于突破的結(jié)果。”外三公司總經(jīng)理馮偉忠說。
上海外高橋第三發(fā)電公司全貌。
年節(jié)約標準煤可達42萬噸
被評為“國家煤電節(jié)能減排示范基地”
作為國有企業(yè)申能股份旗下的發(fā)電企業(yè)，上海外高橋第三發(fā)電公司是中國首批國產(chǎn)百萬千瓦火力發(fā)電工程之一，建設(shè)規(guī)模為兩臺100萬千瓦超超臨界燃煤發(fā)電機組(蒸汽溫度達600℃、壓力超過25兆帕的火電機組)。兩臺機組2008年建成投產(chǎn)，設(shè)計年發(fā)電量為120億千瓦時。
從電廠建設(shè)期至今，外三廠持續(xù)開展了20多項重大技術(shù)創(chuàng)新項目，解決了一批傳統(tǒng)火力發(fā)電及環(huán)保技術(shù)的瓶頸問題，破解了“蒸汽氧化與固體顆粒侵蝕”“低負荷退出脫硝”等一系列重大難題，使兩臺機組的節(jié)能減排和安全運行水平得到質(zhì)的飛躍，機組的能效和環(huán)保水平在世界上領(lǐng)先。
外三廠投產(chǎn)后，每度電煤耗不斷刷新世界紀錄：2008年，實際運行供電煤耗為287.44克/千瓦時;2014年，供電煤耗達到了277.98克/千瓦時。按今年兩臺機組的實際平均運行效率推算，機組含脫硫、脫硝的額定凈效率已超過了46.5%，這與國外尚在研究的下一代700℃高效超臨界機組的期望效率相當(dāng)。
數(shù)據(jù)還顯示，外三廠目前的煤耗，僅相當(dāng)于我國火電廠平均煤耗的86%。按今年預(yù)計的發(fā)電量推算，與全國平均水平相比，外三廠年節(jié)約標準煤達42萬噸。
去年10月，國家能源局授予外三廠我國唯一的“國家煤電節(jié)能減排示范基地”稱號。
突破脫硫、除塵、脫硝技術(shù)瓶頸
各項污染物排放大幅降低
降低煤耗，還要實現(xiàn)減排目標，這是電廠面臨的難題。“減排”與“節(jié)能”就像魚與熊掌一樣，往往難以兼得。減排二氧化硫等污染氣體，是要付出相當(dāng)多的能耗的。發(fā)電廠傳統(tǒng)的脫硫系統(tǒng)就是典型的“耗能減排”，其耗電量達到發(fā)電量的1%甚至更多。
為了大幅降低脫硫系統(tǒng)的能耗，使脫硫系統(tǒng)兼顧“減排”和“節(jié)能”，外三廠研究出了能顯著降低脫硫運行成本、實現(xiàn)脫硫綜合能耗平衡的新技術(shù)，即“零能耗”脫硫系列技術(shù)。其基本思路是：在煙氣脫硫之前，將其中的熱能通過特殊裝置加以回收，并送回?zé)崃ο到y(tǒng)再發(fā)電，以彌補脫硫系統(tǒng)的電耗，再輔以相應(yīng)的節(jié)電技術(shù)，最終使脫硫系統(tǒng)的節(jié)能量與耗能量達到平衡甚至結(jié)余，實現(xiàn)“零能耗”脫硫的目標。
2013年，外三廠采用自主創(chuàng)新的技術(shù)對脫硫系統(tǒng)進行了增效改造。改造后的脫硫效率顯著提升，今年1—8月，二氧化硫的平均排放為14.85毫克/每立方米標準單位，遠低于燃氣輪機35毫克/每立方米標準單位的國家標準。
除塵，是發(fā)電廠面臨的另一道難題。外三廠通過一系列綜合優(yōu)化和科技創(chuàng)新技術(shù)，包括機組節(jié)能、低氧燃燒技術(shù)等，減少機組煙氣量18.4%，顯著提高了電除塵的效率。
在此基礎(chǔ)上，為進一步降低排放，外三廠對電場除塵器進行了節(jié)能增效改造，將原先的工頻電源改造為高頻電源，這是國內(nèi)百萬千瓦級機組首次采用該技術(shù)。改造后，除塵效率大幅提升，煙塵排放量降低到原來的一半。此外，還專門開發(fā)了“中溫省煤器”技術(shù)，在節(jié)能的同時大幅降低了煙氣溫度，使靜電除塵器具備了“低低溫除塵”的條件，進一步顯著提升了除塵效率。
因目前的煙塵排放值已低至現(xiàn)有儀表的盲區(qū)以內(nèi)，其顯示值已不能反映真實排放值，今年5月，外三廠邀請專業(yè)資質(zhì)單位在現(xiàn)場用最新的“濾膜法”進行了實測，數(shù)據(jù)為0.74毫克/每立方米標準單位。新版《火電廠大氣污染物排放標準》規(guī)定，燃煤電廠重點區(qū)域特別排放限值的煙塵排放濃度為每立方米20毫克/每立方米標準單位。
目前發(fā)電廠普遍采用的脫硝技術(shù)為SCR(選擇性催化還原法)，該技術(shù)存在著一個問題——機組在低負荷時(如機組發(fā)電負荷<50%)，脫硝裝置必須退出，這曾是一個世界性難題。外三廠在國內(nèi)百萬千瓦級機組中，第一個安裝了SCR脫硝裝置。針對低負荷退運這一難題，馮偉忠通過深入研究，結(jié)合鍋爐、汽輪機和熱力系統(tǒng)低負荷運行的特點，發(fā)明了“彈性回?zé)峒夹g(shù)”。而后，又帶領(lǐng)團隊研發(fā)并將該技術(shù)成功投入運行。
應(yīng)用該技術(shù)后，能在節(jié)能的前提下，使脫硝系統(tǒng)的投運率上升至近100%，大幅降低了氮氧化物排放量，徹底攻克了低負荷必須退出脫硝裝置這一難題。
自主創(chuàng)新贏得各方認可
新技術(shù)著力發(fā)電機組“綠化”
在馮偉忠看來，堅持不懈對國際火電前沿技術(shù)的發(fā)展方向進行跟蹤和研究，才可能有近年來的超越。馮偉忠研究出“高低位分軸布置的汽輪發(fā)電機組”設(shè)計技術(shù)，已獲得國家發(fā)明專利和美國發(fā)明專利。
這項技術(shù)可以利用現(xiàn)有的材料、設(shè)備和技術(shù)平臺，使超超臨界機組在單位造價相當(dāng)?shù)那疤嵯拢瑱C組效率再提高約5%。這一技術(shù)不但可應(yīng)用于新建機組，還可為我國目前總裝機容量達3億千瓦的300兆瓦/600兆瓦臨界機組的升級換代，提供商業(yè)化技術(shù)改造的出路。在對該技術(shù)進行深入研究后，西門子火力發(fā)電集團產(chǎn)品業(yè)務(wù)部前首席執(zhí)行官羅蘭˙菲舍爾博士在其簽署的報告中稱：“本技術(shù)能大大提高火力發(fā)電機組的凈效率，是改革高污染發(fā)電行業(yè)成為低排放綠色產(chǎn)業(yè)的唯一機遇。”
近年來，華潤集團、神華集團、大唐集團等陸續(xù)與申能能源科技公司簽訂合作協(xié)議，采用外三公司的技術(shù)，改造發(fā)電系統(tǒng)。目前，已有部分項目完成技術(shù)改造并取得明顯成效。
華潤電力控股有限公司董事局主席兼總裁周俊卿介紹，去年年底前，銅山華潤5號1000兆瓦超超臨界機組改造完成，機組效率和節(jié)能降耗水平明顯提升。通過性能試驗及與未改造的6號機組對比，在同等工況下，供電煤耗實際降低值超過了10克/千瓦時，遠超合同約定的降低7.5克/千瓦時的預(yù)期。
外三公司的自主創(chuàng)新贏得了世界同行的認可。前不久，美國機械工程師協(xié)會專門邀請外三廠團隊在美國圣地亞哥舉辦學(xué)術(shù)報告專場。會后，會議執(zhí)行主席克里斯托弗在給外三團隊的評價報告中稱，“外三團隊成功地將前所未聞的能效提升與極低的環(huán)境影響結(jié)合在一起，同時使用創(chuàng)新的工程技術(shù)，解決了許多之前公認棘手的難題。”
