8月24日11時58分，華能安源電廠集控中心大屏幕顯示：2號機組完成試運投產，這臺66萬千瓦二次再熱發(fā)電機組再熱溫度623℃，機組運行穩(wěn)定，寬敞明亮的大廳里又一次因喜悅而流光溢彩。
二次再熱，是世界領先的發(fā)電技術，在相同蒸汽壓力溫度條件下，二次再熱機組的熱效率比一次再熱機組提高約2%，對應二氧化碳減排約3.6%。在我國火電技術邁進世界前沿的百尺竿頭時，超超臨界二次再熱發(fā)電技術就成了更進一步的選擇。二次再熱這項技術以其復雜性和特殊性著稱，在國內電力行業(yè)一直是一個沒人敢吃的“螃蟹”。今年6月27日，我國首臺66萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤機組在華能安源電廠投運，“第一個螃蟹”終于被華能吃下。
“第一個螃蟹”背后的選擇
二次再熱是超超臨界發(fā)電技術必走的路線之一。在百萬千瓦燃煤機組技術日臻成熟之時，新一代高效一次再熱技術、二次再熱技術的應用受到業(yè)界的廣泛關注。但由于二次再熱技術比較復雜，業(yè)界更傾向于新一代高效一次再熱技術，直到2013年，二次再熱技術要不要推廣應用，還在爭論之中，看似遙遙無期。
此時，華能在靜默之中先行一步。國內首臺百萬千瓦超超臨界燃煤機組、首臺超超臨界60萬千瓦燃煤機組、首臺超臨界60萬千瓦燃煤機組等，都是在華能誕生。我國以煤為主的資源稟賦，決定了燃煤發(fā)電在未來相當長的一段時間內依然是主力，而華能的燃煤發(fā)電機組裝機到今年上半年達到1.12億千瓦，占總裝機的72.7%。節(jié)能降耗，不僅是華能，而且是行業(yè)燃煤發(fā)電技術攻關的核心。華能在攀登燃煤發(fā)電技術研發(fā)應用的金字塔過程中，總是先人一步，不斷接近高峰。2012年年中，華能在攻關代表火電未來發(fā)展方向的IGCC發(fā)電技術的同時，決定在華能安源電廠建設兩臺66萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤機組，在華能萊蕪電廠建設兩臺100萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤機組。當年11月，華能與哈爾濱電氣集團公司、東方電氣集團有限公司、上海電氣集團總公司簽訂萊蕪電廠和安源電廠二次再熱機組三大主機設備采購合同。
在設備采購合同簽約會上，華能集團公司總經理曹培璽說出了華能上二次再熱項目的初衷：“華能萊蕪、安源電廠二次再熱項目，代表當前燃煤電廠技術的先進水平，是落實《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，加快能源生產方式變革、強化節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略、發(fā)展高效清潔煤電的具體實踐，必將為華能集團公司以科技引領，創(chuàng)建具有國際競爭力的世界一流企業(yè)提供強有力的技術支撐。”2013年11月，曹培璽到安源電廠新建工程現場視察，指出華能應用二次再熱技術的意義：第一是為國爭光，第二是提升華能競爭力，第三是為科技創(chuàng)新積累經驗。他鼓勵大家：“二次再熱技術的應用，體現華能的一種精神、一種擔當，沒有過不去的火焰山，也沒有解決不了的難題。”當即決定由集團公司時任總工程師胡式海任組長，公司總經理助理蔣敏華及華能國際、西安熱工院等方面負責人參加的二次再熱應用技術研究工作領導小組，對各項技術難題展開研究。
華能攻關二次再熱，也是在為另外一個新技術開路：700℃超超臨界發(fā)電技術。發(fā)展700℃等級先進超超臨界機組，提高發(fā)電效率，是實現火電技術重大升級的關鍵。據測算，60萬千瓦的700℃先進超超臨界機組供電煤耗約260克/千瓦時，可比同容量等級的先進水平的600℃超超臨界機組降低約25克/千瓦時。目前，華能正在牽頭研發(fā)帶二次再熱的700℃超超臨界發(fā)電技術，二次再熱技術的成功，無疑為700℃超超臨界發(fā)電技術打開了關鍵通道。
走近“第一個螃蟹”
在濛濛細雨中，華能安源電廠與遠處的青山繪成一幅水墨畫。在安源電廠員工的習慣稱呼中，這里叫“新廠”。安源電廠始建于1958年，當時廠址在江西萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)。2011年，電廠關停，遷址萍鄉(xiāng)蘆溪工業(yè)園區(qū)，新廠今年8月建成投產。“關停時，我們有兩臺國產12.5萬千瓦的燃煤電機組，這次上二次再熱機組，也是我們的二次創(chuàng)業(yè)”，安源電廠廠長鐘明才說，“今天，我們交上了圓滿的答卷。”
華能集團公司副總經理劉國躍在1號機組生產現場調研后十分滿意：“安源電廠投產是一個新的起點，是我國二次再熱技術應用的開始，我們要不斷優(yōu)化完善安源電廠的設備系統(tǒng)，讓二次再熱技術充分發(fā)揮其技術經濟優(yōu)勢，同時為后續(xù)該技術的應用積累經驗。”安源電廠1號機組是我國首次設計、首次制造、首次施工、首次運行的66萬千瓦二次再熱機組工程，代表了我國目前火力發(fā)電同類型機組最好發(fā)電技術水平，對引領發(fā)電技術進步，帶動國內電力設備制造業(yè)水平提升、促進能源消費革命具有深遠意義。
兩臺機組運行期間，主、輔設備和系統(tǒng)運行穩(wěn)定，主要經濟技術指標達到國內領先水平，平均供電煤耗272.66克／千瓦時,比2014年國內同容量一次再熱火電機組平均水平低19.97克/千瓦時，電氣和熱控保護投入率、自動裝置投入率、測點/儀表投入率等均達到100%，汽水品質合格，各項性能指標達到設計值，是當前同容量超超臨界機組的最好水平。
“現在，兩臺機組基本達到設計值，現在的供電煤耗是272.66克／千瓦時,兩臺機組每年可節(jié)約標煤14.5萬噸”，鐘明才說，“我們正在做機組優(yōu)化調整，預計到9月份，機組性能優(yōu)化完畢后，供電煤耗可以降到271克／千瓦時”。鐘明才介紹，兩臺二次再熱機組比常規(guī)機組投入多3億元。兩臺機組運行4年，就可以節(jié)約標煤50余萬噸，按照江西本地煤價折算，正好可以收回多投入的3億元。全國60萬千瓦等級的機組約800臺，如果全部采用二次再熱機組，每年可以節(jié)約煤炭5800多萬噸，減少二氧化碳排放1億多噸。
在節(jié)約燃煤的同時，安源電廠致力于減排。為實現超凈排放，安源電廠在原有的設計基礎上，對整個環(huán)保設施包括脫硫系統(tǒng)進行了全面升級改造，采用了煙氣協(xié)同治理系統(tǒng)，通過協(xié)同治理，電廠生產過程中產生的煙氣，經煙氣脫硝裝置+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等系統(tǒng)處理后，二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放指標優(yōu)于國家燃機限值排放要求，濃度分別小于15.1、37.5、3.1毫克每立方，生產過程中產生的灰渣、石膏能夠全部綜合回收利用。
在實現超凈排放的同時，安源電廠還實現廢水零排放。在水系發(fā)達，水資源豐富的江西，安源電廠還充分利用中水。安源電廠廠區(qū)用水部分取自袁河，利用蘆溪污水處理廠中水作為補充水源，冷卻水經冷卻塔冷卻后循環(huán)利用。廠里將工業(yè)廢水、生活污水、含油污水、含煤廢水等經分類收集，集中處理后全部回收利用。廠里還安裝了防塵裝置和隔音罩、消聲器，有效地控制了煤塵和噪聲。
“第一個螃蟹”是如何吃下的
在細雨聲中，安源電廠工程部主任何勝回憶起兩年前的那場大雨。2013年6月28日，安源電廠正式開工建設。剛準備澆第一罐混凝土時，瓢潑大雨驟然而下，在場的一百多人誰也沒有動，在大雨中見證這罐混凝土澆筑成功。“大家很興奮，覺得是一次洗禮”，何勝說，“新的歷史時刻來臨了，新的馬拉松開始跑了，大家對新電廠充滿憧憬。”
大雨中開工，也預示著整個建設過程的艱辛。因為是首臺二次再熱機組，沒有可以借鑒的經驗，常規(guī)火電建設中的非常平常的問題，在二次再熱機組建設過程中就是大問題，所以，每走一步，都困難重重。面對諸多新的問題，大家都在思索：到底如何完成建設目標？能否達到預期效果？能否安全穩(wěn)定運行？為此，華能集團公司牽頭，集中了建設、設計、科研、設備制造等方面的精英，成立技術研究工作領導小組，提前梳理問題，逐一尋找對策。大家在摸索中前進，在險阻中攻關，終于，走過“火焰山”，電廠如期建成，煥發(fā)出勃勃生機。
走過“火焰山”，最讓人糾結的是設備與設計、施工之間的矛盾。由于二次再熱技術是首次應用，所以設備廠商也是邊引進技術，邊設計制造。最讓人尷尬的是，輔機設備標書掛出來后，竟然沒有廠家“接招”。電廠只好先請有潛質的廠家來，廠家進行模擬實驗，確認具備生產能力后，再招標。機組鍋爐和汽輪機分屬兩家單位制造，指標都很好，但是兩套設備一匹配，就出現問題，僅僅為了解決“匹配”問題，就開了五次專題會。在處理矛盾的同時，華能的技術人員還積極抓設計優(yōu)化，先后參與了設計院的總平面布置優(yōu)化、主要煙風煤粉管道優(yōu)化、凝汽器冷端優(yōu)化，煙氣再循環(huán)優(yōu)化、高壓疏水管道防內漏等多項設計優(yōu)化。采納了“引增合一”、低低溫省煤器、給水前置泵與主泵同軸布置、干式排渣機、循環(huán)水泵露天布置、全廠現場總線、凝結水泵全過程變頻調節(jié)等華能優(yōu)化設計成果。通過運用側煤倉布置、輸煤棧橋穿煙囪等華能典型設計，節(jié)約投資480萬元。主蒸汽、一二次高溫再熱蒸汽管道采用“2-2”布置形式，節(jié)約投資378萬元。全廠空壓機集中布置在煙囪零米層，減少用地，節(jié)約投資76.8萬元。主要煙、氣、煤粉管道采用圓形管道，減少風機能耗等14項優(yōu)化設計成果，共計節(jié)約投資5000萬元。
“火焰山”最難的關口就是鍋爐焊接，收獲最大的也是焊接。安源電廠二次再熱機組鍋爐，比常規(guī)鍋爐的4道管道多出兩道，鍋爐出口主蒸汽壓力32.45兆帕，溫度605℃，一、二次再熱器出口蒸汽溫度623℃，是世界最高參數。由于機組的溫度和壓力參數高，受熱面管道直徑小、管壁厚、管排密，采用全氬弧焊接，空間狹小，位置困難，施工技術和施工難度非常高，它的成功與否對工程人員是個極大的挑戰(zhàn)。2014年8月21日，鍋爐末級過熱器出口集箱外直徑660毫米、壁厚160毫米，這道目前國內最大壁厚的P92馬氏體鋼焊口，6名技術人員經過不間斷84小時的連續(xù)作業(yè)，用掉200公斤P920焊條，一次檢驗合格。據統(tǒng)計，安源電廠1號機組共完成焊口70423道，2號機組共完成焊口68437道，比常規(guī)機組焊口多出15000道左右。兩臺機組試運過程和投產后沒有發(fā)生因焊接質量造成鍋爐爆管影響生產。
走“火焰山”最順利的就是實現廠用電受電、鍋爐水壓、沖管、汽機扣缸、鍋爐點火等節(jié)點一次成功。1號機組鍋爐一次汽水壓試驗壓力為51兆帕，為我國鍋爐水壓試驗的最高壓力。為保證試壓成功，500多名作業(yè)人員加班加點3個多月，反復檢測，不斷試驗，2014年11月25日，1號機組51兆帕水壓試驗，全部焊口及法蘭、閥門等無一泄露、變形，水壓試驗一次成功！
在安源電廠這兩臺機組的建設過程中，華能解決了“二次再熱機組動態(tài)響應分析、汽溫調節(jié)和協(xié)調控制策略研究”、 “二次再熱機組環(huán)保排放優(yōu)化研究”等10余項關鍵技術難題，打破了國外知識產權壁壘制約，為華能下一個二次再熱重點項目——華能萊蕪電廠100萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤機組建設提供了有力的技術支撐。
