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东方电气助煤电机组升级改造有“机”可循

编辑:蒋春霞   发布时间:2016-03-23

       2015年12月2日,国务院常务会议明确了一项“硬任务”即“在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,对落后产能和不符合相关强制性标准要求的,要坚决淘汰关停”。具体来看,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克,东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。同时,要结合“十三五”规划推出所有煤电机组均须达到的单位能耗底限标准。
       “近年来,东方电气集团东方汽轮机有限企业不断适应国家能源结构调整和发展清洁高效发电设备的新常态,一方面通过对老旧机组的改造包括通流设计、结构优化、叶片技术等不断升级,提高在役机组的经济性和环保性;另一方面通过这些实践将新的汽轮机通流技术和工艺应用在新建机组上,满足用户不断攀升的经济性需求。特别是在60万千瓦、l00万千瓦超超临界机组方面,东方汽轮机已经具备新一代产品完整的自主研发和技术解决方案。”东方汽轮机有限企业(简称“东方汽轮机”)总经理张文峰表示。
       一、首台百万千瓦级汽轮机优化树立典范
       在国家对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造的背景下,汽轮机经济性指标已经成为发电企业主要考核指标。东方汽轮机针对市场需求和用户反馈情况,实施了自主技术创新、继承发展的新产品开发战略。2014年7月10日,东方汽轮机研制的浙能六横电厂超超临界百万千瓦1号机组通过168小时连续满负荷运行。实验数据表明,机组的经济性能比原有百万千瓦引进型有了明显的改进,热耗值降低了120千焦/千瓦时。按年利用5500小时计算,六横1号机每年可节约燃煤2.2万吨左右。
       浙能六横电厂1号机组是全国首台百万千瓦级同时设计、同时建设、同时投产“三同时”超低排放新建机组。投产后,1号机组污染物排放分别为烟尘2.58毫克/立方米,二氧化硫为25.51毫克/立方米,氮氧化物33.94毫克/立方米,达到燃气机组排放标准。“六横机组是东方汽轮机进行优化设计的首台超超临界百万千瓦汽轮机,在技术上进行了多项优化和创新,在保证汽缸结构基本不变的情况下,采取了节流配汽技术,全新设计高压进汽结构和高效的三维通流技术,以提高机组可靠性和经济性。”张文峰先容说。
       二、首台66万千瓦双抽供热汽轮机填补空白
       2014年12月23日,由东方汽轮机制造的国内最大容量首台超超临界66万千瓦双抽供热汽轮机在华润电力焦作电厂通过168小时试运行。机组轴系振动优良,各运行参数稳定,符合设计要求。
       该项目中,东方汽轮机首次采用自主设计的高压筒形缸结构,节流配汽技术,高中压分缸结构,中压采用旋转隔板供热,全新高效的三维通流技术,气动先进的阀门和进排汽通道技术等,应用新开发的1016毫米末级长叶片模块,热耗减低了120千焦/千瓦时。设计人员采用先进设计方法,运用数值模拟分析、实物试验等手段,掌握了该种结构的设计要点和制造工艺,成功开发出了高压模块。筒形缸的使用将使机组加热更加均匀、启动更快捷、整模块发货安装更方便。同时机组大修周期将因此得到延长,为业主创造更大的价值。采用先进的通流技术,使得该台汽轮机成为目前国内最大容量的两级可调整抽汽高效超超临界汽轮机,具有较好的经济性和适用性,提升了国内汽轮机行业的技术水平。
       华润焦作项目的投运标志着东方汽轮机掌握了高压筒形缸的设计、制造和安装维护等方法,掌握了多级调整抽汽热电联供机组的设计方法,打破国外技术的垄断,具备了先进大型高效超超临界热电联供机组的供货能力,实现了新技术的突破和跃升。
       三、首台高效超超临界百万千瓦机组练兵
       2015年2月9日,重庆神华万州电厂1号机组通过168小时运行,作为国内首台高效一次再热超净排放105万千瓦机组,标志着东方电气集团研制的新一代百万等级燃煤机组取得全新突破。“我国自2006年开始投运的100万千瓦超超临界机组的主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度参数基本采用的是25-27兆帕、600摄氏度、600摄氏度,与世界先进机组存在着差距。要 达到万州工程建设目标,必须进行全面的创新升级。”张文峰先容说。
       在汽轮机方面,东方汽轮机对高压、中压和低压都进行了全新设计。在高压方面,采用筒形高压内缸结构,以防止漏气和变形,一举把汽机入口压力提升到28兆帕。在中压方面,运用新材料以及新型节流调节全周切向进汽等技术,将蒸汽再热温度提高到620摄氏度。在低压方面,自主开发了国内燃煤机组最长的1200毫米末级叶片,大幅降低排汽损失,提高了低压缸效率。机组采用9级回热系统,出力提升至105万千瓦。相比2006年以来国内陆续投运的百万千瓦等级机组,东方电气此次采用28兆帕/600摄氏度/620摄氏度参数等级的新一代高效超净排放燃煤机组更加清洁、高效,煤耗更低,与世界在建机组最高水平相当。
       同时,万州电户采用的是东方电气新型低氮燃烧技术,试运行期间,1号机组供电煤耗指标已经达到国内先进水平,经过进一步的调整和完善,供电煤耗进一步降低。同时,氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放指标完全符合国家“超低排放”标准。
       四、首台超超临界二次再热机组实现跨越
       2015年6月27日,随着华等安源电厂1号机组通过168小时满负荷试运行,东方汽轮机研制的超超临界二次再热66万千瓦机组正式投入商运,成为我国第一台投产发电的二次再热发电机组。东方汽轮机研制的安源2号机组也于2015年8月24日完成了试运投产。华能安源电厂一期工程正式完工,成为我国第一座建成投产的超超临界二次再热发电厂。
       华能安源电厂一期工程共有两台东方汽轮机自主研制的66万千瓦超超临界二次再热汽轮机是目前世界上进汽参数最高、效率最好、应用新技术最多的66万千瓦等级火力发电机组。采用两次中间再热技术、耐高温高压的高可靠性设计,具备完全自主常识产权。实现了新技术的突破和跃升,包括筒形超高压汽缸结构、节流配汽技术、全新高效的三维通流技术、气动先进的阀门和进排汽通道技术、以及新开发的1016毫米末级长叶片模块等等,总体性能达到了当代世界先进水平。
       该机组总体设计继承性好,结构紧凑。汽轮机设计中采用了先进的热力系统设计、双层阀盖、耐高温新材料、运行平台水平布置阀门、双支撑轴系等措施解决二次再热中的技术问题,确保了机组安全可靠性和经济性。试运期间,两台机组的主要经济技术指标均达到了国内领先水平,平均供电煤耗272.66克/千瓦时,相比2014年国内同容量一次再热火电机组平均水平低19.97克/千瓦时。
       “四大项目”的投运标志着东方汽轮机自主开发的大容量、高参数机组在经济性和可靠性两方面得到项目的实践验证。在此基础上,东方汽轮机将进一步优化60万千瓦级、100万千瓦级超超临界机组设计制造全过程,推出集国内外汽轮机技术专家、用户智慧于一体的第三代优化型超超临界机组,力求达到国际领先水平,为清洁高效煤电做出应有的贡献。
       五、60万千瓦机组成改造重点
       2014年9月发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》,已经拉开了我国在役火电机组升级改造的大幕。按照要求,我国火电机组装机容量为9亿千瓦,其中约有6亿千瓦机组需要进行改造,也就是说,到2020年,每年平均将要有1亿千瓦老旧机组需要改造。
       目前来看,20万千瓦机组基本面临淘汰或电改热的命运,30万千瓦机组已有一半左右完成了改造,未来火电机组的改造市场将集中在60万千瓦机组。我国早期的60万千瓦机组均没有达到合同保证值,经济性不明显,所以需对这些机组进行提效改造,而新建机组需要不断实现技术升级。100万千瓦一次再热和二次再热机组则对锅炉和汽轮机提出了更高的要求。机组改造的内容很多,包括通流部分叶形优化、结构方面优化,电厂热力单纯优华,目的是提高电厂的经济性指标。东方汽轮机要做的一方面是做好老旧机组的升级改造,另一方面做好60万千瓦、100万千瓦新建机组整机的技术优化,不断提高机组经济性。

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