上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司 總經(jīng)理 馮偉忠

0 引言

當(dāng)前，節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)已是國(guó)際社會(huì)最關(guān)注的焦點(diǎn)。為應(yīng)對(duì)全球變暖，中國(guó)政府承諾，到2020年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)二氧化碳排放（碳排放強(qiáng)度）比2005年下降40%至45%。

但就現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，中國(guó)一次能源的蘊(yùn)藏總量中，煤炭占了將近90%，即使從全球角度觀察，煤炭在一次能源的蘊(yùn)藏量中所占份額也最大?；诿禾坑兄组_采、易運(yùn)輸及儲(chǔ)存，安全性好及應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，仍是目前以至今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)世界上最主要的一次能源。毫無(wú)疑問(wèn)，這也是最大的二氧化碳排放來(lái)源。

中國(guó)是目前世界最大的煤炭開采和消費(fèi)國(guó)。2010年煤炭消費(fèi)32.5億t，其中用于火力發(fā)電17.3億t。至2010年底，全國(guó)電力總裝機(jī)容量9.62億kW，發(fā)電量4.14萬(wàn)億kWh，平均供電煤耗335g/kWh（平均凈效率36.7%）。其中火電機(jī)組占總?cè)萘康?3.4%，發(fā)電量占80.5%。因此，火電作為最大的煤炭消費(fèi)行業(yè)，更應(yīng)擔(dān)當(dāng)起節(jié)能減排的重任。

事實(shí)上，較長(zhǎng)時(shí)期來(lái)，我國(guó)火電行業(yè)的煤耗一直在持續(xù)下降，這主要得益于結(jié)構(gòu)性改善，特別是近年來(lái)，這方面的力度不斷加大。2005年以來(lái)，新建的機(jī)組，已從原300MW~600MW的亞臨界機(jī)組轉(zhuǎn)向大量采用高效600MW~1000MW超（超）臨界機(jī)組。而對(duì)于原有機(jī)組，則大力推進(jìn)上大壓小政策，近年來(lái)每年關(guān)停約1000萬(wàn)kW中小型高耗能機(jī)組，代之以大型高效機(jī)組，從而取得了顯著的節(jié)能減排成效。

但是，目前我國(guó)的單位GDP能耗還遠(yuǎn)高于先進(jìn)國(guó)家，要完成2020年碳排放強(qiáng)度的減排目標(biāo)，任務(wù)非常艱巨。就火電行業(yè)來(lái)看，還需進(jìn)一步加大節(jié)能減排的力度。因此，在持續(xù)推動(dòng)結(jié)構(gòu)性改善的同時(shí)，不斷通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，提高整個(gè)行業(yè)的能效水平，也是一條很好的低碳之路。

1 低碳途徑之一：采用更高等級(jí)蒸汽參數(shù)（700℃）

發(fā)展于上世紀(jì)90年代的600℃等級(jí)蒸汽參數(shù)超超臨界機(jī)組，是現(xiàn)今前沿火電技術(shù)中最為成熟的高效煤電技術(shù)，目前已得到了普遍應(yīng)用。采用常規(guī)系統(tǒng)配置及設(shè)計(jì)的600℃等級(jí)超超臨界、一次再熱，20℃冷卻水溫，機(jī)組的理論凈效率已達(dá)43.5%水平。而上世紀(jì)末，歐盟、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，又提出了發(fā)展下一代以鎳基超級(jí)合金為材料基礎(chǔ)的700℃等級(jí)更高效的超超臨界發(fā)電技術(shù)的計(jì)劃。由于對(duì)其冷卻水溫，再熱次數(shù)等技術(shù)條件及效率口徑的不同（是否含廠用電及脫硫、脫硝等），許多文獻(xiàn)給出的效率目標(biāo)相差很大。事實(shí)上，對(duì)于采用常規(guī)系統(tǒng)配置及設(shè)計(jì)的一次再熱，冷卻水溫20℃，含脫硫、脫硝系統(tǒng)，35MPa/700℃/720℃高效超臨界機(jī)組，理論凈效率可比600℃等級(jí)機(jī)組提高3.2%（相對(duì)提升7.4%），達(dá)46.7%。而若采用兩次再熱，低溫海水冷卻等技術(shù)，凈效率還會(huì)更高。

不過(guò)，目前700℃高效超臨界計(jì)劃的技術(shù)儲(chǔ)備不足，尚存在材料技術(shù)和造價(jià)瓶頸等。原計(jì)劃2011年啟動(dòng)的世界首個(gè)700℃高效超臨界示范工程——德國(guó)Wilhemshafen電廠一次再熱500MW機(jī)組項(xiàng)目已決定推遲3年，按此推算，在2020年以前，將難以見到商業(yè)化的700℃高效超臨界機(jī)組投產(chǎn)。因此，對(duì)于我國(guó)2020年的節(jié)能減排目標(biāo)來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)還遠(yuǎn)水救不了近火。

2 低碳途徑二：采用 IGCC技術(shù)

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，即IGCC技術(shù)，理論上具有高效和環(huán)保、低碳的綜合優(yōu)勢(shì)，也是當(dāng)前煤電發(fā)展的一個(gè)前沿技術(shù)。目前，這一技術(shù)尚在進(jìn)化過(guò)程中。美國(guó)，歐洲以及日本和中國(guó)，已有多個(gè)示范性機(jī)組投入運(yùn)行或在建設(shè)中。日本三菱重工于2007年9月建成并投產(chǎn)了據(jù)稱目前世界IGCC示范機(jī)組（勿來(lái)電廠）中效率最高的250MW 機(jī)組。該機(jī)組的性能試驗(yàn)凈效率42.9%，實(shí)際運(yùn)行（滿負(fù)荷）效率42%。目前已完成2000小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，5000小時(shí)長(zhǎng)期運(yùn)行。該機(jī)組的單位造價(jià)高達(dá)25000元RMB/kW。

從這些已投產(chǎn)的示范機(jī)組的試運(yùn)行情況來(lái)看，其效率水平與超超臨界機(jī)組相比，還有著一定的差距。而其較低的可調(diào)性、可靠性以及極其昂貴的造價(jià)水平等，尚遠(yuǎn)不具備商業(yè)化推廣的條件。

3 低碳途徑三：基于現(xiàn)有技術(shù)條件，發(fā)展更高效煤電

3.1 充分挖掘設(shè)備及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面節(jié)能潛力

研究及實(shí)踐表明，現(xiàn)有的技術(shù)體系中，設(shè)備、設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行及控制方式等方面仍存在著很大的節(jié)能空間。通過(guò)優(yōu)化、改進(jìn)及局部創(chuàng)新，充分挖掘其中的節(jié)能潛力，是一條投資省、風(fēng)險(xiǎn)低、見效快的有效途徑。

上海外高橋第三電廠（簡(jiǎn)稱“外三”）的兩臺(tái)1000MW超超臨界機(jī)組工程（2005年~2008年），在這方面進(jìn)行了成功的探索[1]。通過(guò)建設(shè)期及投產(chǎn)后的全面、持續(xù)的優(yōu)化和創(chuàng)新，目前的理論凈效率已提升至46%以上。2009年，在年平均負(fù)荷率僅75%的情況下，含脫硫及一臺(tái)機(jī)組含脫硝，實(shí)際運(yùn)行凈效率達(dá)43.54%（平均供電煤耗282.16g/kWh），遠(yuǎn)優(yōu)于原設(shè)計(jì)及同期同類項(xiàng)目，創(chuàng)世界最好水平；隨著技術(shù)創(chuàng)新的不斷推進(jìn)，2010年，在同等負(fù)荷率下，機(jī)組實(shí)際運(yùn)行凈效率進(jìn)一步提升至44%（平均供電煤耗279.39g/kWh）；而基于進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新，2011年的實(shí)際運(yùn)行凈效率有望沖擊44.5%

“外三”所研發(fā)的這些節(jié)能技術(shù)，原則上都可應(yīng)用于新建機(jī)組。而其中相當(dāng)部分屬于通用技術(shù)，性價(jià)比很高，綜合節(jié)能率在3%以上。這些技術(shù)完全可推廣于現(xiàn)有機(jī)組的節(jié)能改造。如果現(xiàn)有煤電年消耗的17億t被節(jié)約下3%，且不論資源本身的價(jià)值，僅二氧化碳的減排量就達(dá)上億噸。

3.2 采用“一種新型的（高低位布置）汽輪發(fā)電機(jī)”設(shè)計(jì)技術(shù)

這一專利技術(shù)的核心是采用雙軸汽輪發(fā)電機(jī)方案，其不同于傳統(tǒng)的是將其中的高（中）壓缸軸系布置于鍋爐上靠近過(guò)熱器和再熱器的出口聯(lián)箱處。而另外的（中）低壓缸軸系則仍按常規(guī)布置。

這一技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于取消了大部分高價(jià)值的高溫高壓蒸汽管道，從而也相應(yīng)消除了這部分管道產(chǎn)生的壓力和散熱損失。顯而易見，該技術(shù)尤適合于二次再熱機(jī)組，它能使二次再熱機(jī)組的效率優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，同時(shí)也能避免增加二次再熱蒸汽管道所帶來(lái)的負(fù)面影響。

根據(jù)目前已完成的技術(shù)論證表明，高（中）壓缸軸系的高位布置完全可行。而應(yīng)用本技術(shù)，根據(jù)SIMENS所做的熱平衡計(jì)算表明，若采用600℃等級(jí)蒸汽參數(shù)及二次再熱方案，其汽輪發(fā)電機(jī)的熱耗水平比目前一次再熱常規(guī)布置方案可再相對(duì)下降5%，非?？捎^。此外，由于采用了雙軸方案，其單機(jī)容量的瓶頸也被打開，按目前的技術(shù)水平，單機(jī)容量可達(dá)1500MW。

由于本設(shè)計(jì)方案省去了大部分高價(jià)值的大直徑高溫高壓管道，相應(yīng)的支吊架及保溫材料和施工費(fèi)用等，與增加的鍋爐二次再熱器及汽輪機(jī)第二中壓缸、高位平臺(tái)等的費(fèi)用基本相當(dāng)。故本設(shè)計(jì)的機(jī)組單位造價(jià)并不因此明顯增加。

另外，對(duì)于今后發(fā)展700℃高效超臨界機(jī)組，需要采用極其昂貴的蒸汽管道，本技術(shù)將具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

德國(guó)西門子公司在進(jìn)行深入研究后，對(duì)本技術(shù)給予了高度評(píng)價(jià)。在西門子火力發(fā)電集團(tuán)產(chǎn)品業(yè)務(wù)部首席執(zhí)行官羅蘭·菲舍爾博士簽署的報(bào)告中稱：“本技術(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)成為低排放綠色產(chǎn)業(yè)的唯一機(jī)遇。”

2011年初，該項(xiàng)目的技術(shù)論證報(bào)告通過(guò)了中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司（原國(guó)家電力規(guī)劃總院）組織的專家評(píng)審，認(rèn)為該項(xiàng)目可達(dá)到世界領(lǐng)先水平、技術(shù)方案先進(jìn)可行。若該項(xiàng)目得以實(shí)現(xiàn)，將使中國(guó)成為世界火力發(fā)電技術(shù)的領(lǐng)跑者。

3.3 融合上述兩種技術(shù)

因上述3.1和3.2的技術(shù)各自獨(dú)立且并不矛盾，故若綜合采用上述兩種技術(shù)，其含脫硫、脫硝的理論凈效率將超過(guò)48.5%，發(fā)電效率（熱效率）將達(dá)50%以上。毫無(wú)疑問(wèn)，這將是一個(gè)劃時(shí)代的水平。而其單位造價(jià)，仍與目前一次再熱超超臨界機(jī)組的造價(jià)水平基本相當(dāng)。

對(duì)于今后的新建機(jī)組，本方案應(yīng)是最佳選項(xiàng)。尤需指出的是，該方案與目前大量300MW~600MW的亞臨界機(jī)組相比，其效率的提升超過(guò)25%。因此，該技術(shù)打開了這些機(jī)組的就地拆建改造的商業(yè)化途徑。如可將原4×300MW或2×600MW的亞臨界機(jī)組，利用其原有的各種條件，僅將機(jī)組的本體部分就地改建成2×770MW~800MW的新型汽輪發(fā)電機(jī)組。其新增的容量相當(dāng)于零能耗、零排放發(fā)電，其商業(yè)價(jià)值及減排意義均極為可觀。

事實(shí)上，如果我們換一個(gè)角度看，這些新增的發(fā)電容量，是否應(yīng)該被稱為一種更穩(wěn)定，更優(yōu)質(zhì)，更經(jīng)濟(jì)，零污染的“新能源”。

4 “外三”超超臨界機(jī)組的主要節(jié)能創(chuàng)新及成效

4.1 鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)的效率提升

4.1.1 空預(yù)器全向柔性密封技術(shù)

空預(yù)器是鍋爐的樞紐設(shè)備。大型鍋爐普遍采用的回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，其漏風(fēng)率的大小，不但直接關(guān)系著鍋爐煙氣預(yù)熱的回收效率，也嚴(yán)重影響了鍋爐主要風(fēng)機(jī)（送風(fēng)、引風(fēng)、一次風(fēng)及脫硫增壓風(fēng)機(jī)）的用電率。

我們開發(fā)的磨損率可控的接觸式全向柔性密封技術(shù)，大幅度降低了空預(yù)器的漏風(fēng)率，在顯著提高其換熱效率，提高鍋爐效率的同時(shí)，亦能大幅度的降低廠用電率。目前，“外三”機(jī)組額定工況下，含脫硫、脫硝的綜合廠用電率已在3.5%以內(nèi)，加上鍋爐效率的提高，可綜合降低機(jī)組煤耗約3g/kWh。

4.1.2 零能耗脫硫技術(shù)

目前的石灰石-石膏濕法脫硫，需耗用約1%以上的廠用電，此類系統(tǒng)實(shí)際為“耗能減排”。 我們開發(fā)的“零能耗脫硫技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的節(jié)能減排，該技術(shù)主要涵蓋了以下兩個(gè)方面：

一是通過(guò)改進(jìn)工藝和運(yùn)行方式，使整個(gè)脫硫系統(tǒng)在額定工況下的耗電率降至0.75%以內(nèi)。

二是研發(fā)并加裝了煙氣熱能回收裝置，該裝置安裝于脫硫塔前，在回收鍋爐排煙余熱的同時(shí)，還附加回收了引風(fēng)機(jī)及增壓風(fēng)機(jī)在對(duì)煙氣做功時(shí)由煙氣吸收的熱能，并將這部分熱量送回?zé)崃ο到y(tǒng)替代汽輪機(jī)抽汽加熱凝結(jié)水，以提高機(jī)組效率。這一技術(shù)的關(guān)鍵是防止熱能回收裝置的煙側(cè)低溫腐蝕及積灰堵塞，該系統(tǒng)在2009年6月中旬投用至今，從未出現(xiàn)上述問(wèn)題。根據(jù)性能試驗(yàn)結(jié)果，該系統(tǒng)能降低機(jī)組煤耗2.71g/kWh，脫硫吸收塔的水耗下降45t/h以上。

4.1.3 鍋爐節(jié)能啟動(dòng)系列技術(shù)[3]

大型超超臨界機(jī)組的啟動(dòng)，需要消耗大量的水、電、油、煤、蒸汽等資源，時(shí)間長(zhǎng)，安全風(fēng)險(xiǎn)大。為此，我們對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)組啟動(dòng)方式進(jìn)行了全面的顛覆和創(chuàng)新，研究并設(shè)計(jì)出了一整套全新的節(jié)能型快速啟動(dòng)系列技術(shù)，包括：不啟動(dòng)給水泵、靜壓狀態(tài)下的鍋爐上水及不點(diǎn)火的熱態(tài)水沖洗技術(shù)；直流鍋爐蒸汽加熱啟動(dòng)和穩(wěn)燃技術(shù)；取消爐水循環(huán)泵的低給水流量疏水啟動(dòng)技術(shù)；汽動(dòng)給水泵組低速啟動(dòng)及全程調(diào)速運(yùn)行技術(shù)等。這些技術(shù)徹底顛覆了直流鍋爐傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式，顯著地提高了機(jī)組的啟動(dòng)安全性。大大簡(jiǎn)化了啟動(dòng)階段的操作；顯著改善了低負(fù)荷階段鍋內(nèi)的水動(dòng)力穩(wěn)定性及爐內(nèi)的穩(wěn)燃性能。徹底杜絕了鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)初期水冷壁尚未進(jìn)入飽和態(tài)前的過(guò)熱器、再熱器承受的“干燒”現(xiàn)象及在而后有蒸汽開始進(jìn)入后的過(guò)熱器、再熱器內(nèi)壁“驟冷”收縮而導(dǎo)致的氧化皮脫落現(xiàn)象。極大地減緩了氧化皮的剝落、堵管固體顆粒浸蝕（SPE）問(wèn)題。大大減少了點(diǎn)火和助燃用油，用煤、用汽及用電等各項(xiàng)能耗，顯著縮短了啟動(dòng)時(shí)間。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)，從點(diǎn)火至并網(wǎng)，僅需108分鐘，縮短時(shí)間2/3以上。耗油<20t，耗電<8萬(wàn)kWh，包括加熱蒸汽在內(nèi)的綜合能耗<200t標(biāo)準(zhǔn)煤，綜合啟動(dòng)費(fèi)用僅相當(dāng)于傳統(tǒng)方式的1/6。

4.2 汽輪機(jī)及相關(guān)系統(tǒng)的效率提升

4.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行調(diào)節(jié)方式的優(yōu)化[4]

根據(jù)SIEMENS的超（超）臨界汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行控制方式等進(jìn)行了一系列優(yōu)化，提高了實(shí)際運(yùn)行效率。

一是適當(dāng)提高主蒸汽設(shè)計(jì)壓力，從而確保在全負(fù)荷及包括夏季工況在內(nèi)的各種條件下均能實(shí)現(xiàn)滑壓運(yùn)行，避免因負(fù)荷原因開啟補(bǔ)汽閥，減少節(jié)流損失。

二是采用節(jié)能型抽汽調(diào)頻技術(shù)[5]，該方法著眼點(diǎn)是改變汽輪機(jī)的調(diào)頻原理。通過(guò)調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量，間接的同步改變各級(jí)低壓回?zé)岢闅饬浚佥o之以特殊情況下高加抽氣量調(diào)節(jié)的配合，從而達(dá)到汽輪機(jī)暫態(tài)功率調(diào)節(jié)的目的（而后由鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)跟進(jìn)）。用此方法，可使主調(diào)門經(jīng)常性全開，補(bǔ)汽閥全關(guān)，消除汽輪機(jī)進(jìn)汽節(jié)流損失。

三是汽輪機(jī)背壓優(yōu)化，除采用雙背壓外，根據(jù)電廠附近長(zhǎng)江年平均水溫的統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)背壓從4.19kPa/5.26kPa下降為3.86kPa/4.88kPa。

給水泵汽輪機(jī)單獨(dú)設(shè)置凝汽器，排汽不再進(jìn)入主機(jī)凝汽器。既降低了傳熱強(qiáng)度，亦減少了凝汽器汽側(cè)的流動(dòng)壓降，相應(yīng)又可降低背壓和端差，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)性。

上述優(yōu)化措施，約可降低機(jī)組運(yùn)行煤耗2.04g/kWh。

4.2.2 蒸汽及給水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

絕大部分90°轉(zhuǎn)彎處均采用大曲率半徑（≥3D）的彎管，并適當(dāng)增大冷再熱管道的管徑。

⑴降低了四大管道的總造價(jià)20%；

⑵有效的減少了管系的壓降。再熱系統(tǒng)（包括鍋爐再熱器）壓降由10%降為6.7%，汽輪機(jī)的熱耗相應(yīng)下降18kJ/kWh；而給水及主蒸汽管道壓降的下降，使給水泵功耗相應(yīng)下降；

⑶大曲率半徑的彎管在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)能量明顯下降，提高了管系運(yùn)行的安全性。

4.2.3 給水泵配置優(yōu)化

登記實(shí)務(wù)中，對(duì)房屋定著物單元的劃分來(lái)說(shuō)，不管是否成套，最重要的是了解規(guī)劃審定的相關(guān)設(shè)計(jì)圖件，掌握房屋面積、戶型、原始界址等詳細(xì)情況。

不同于傳統(tǒng)的2×50%汽動(dòng)給水泵+1×40%電動(dòng)給水泵配置，在國(guó)內(nèi)首次采用100%汽動(dòng)給水泵，自配獨(dú)立凝汽器，可單獨(dú)啟動(dòng)，取消電動(dòng)給水泵。其啟動(dòng)汽源取自相臨機(jī)組的冷再熱蒸汽。

選用效率高達(dá)86.7%的給水泵專用小汽輪機(jī)。該機(jī)的三調(diào)門配置，既兼顧了在鍋爐最大連續(xù)出力（BMCR）時(shí)加旁路噴水的快速減負(fù)荷（FCB）極端運(yùn)行工況，又能確保額定運(yùn)行工況時(shí)的最佳效率。該汽動(dòng)給水泵的應(yīng)用，減少了小汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)用汽，從而能降低主汽輪機(jī)的熱耗約20kJ/kWh。

采用單汽泵配置后，機(jī)組啟動(dòng)階段給水泵所耗能源為臨近汽輪機(jī)已作過(guò)功的高壓缸排汽而非高價(jià)值的電力。而一旦鍋爐產(chǎn)汽后，給水泵汽輪機(jī)的汽源即可適時(shí)切回本機(jī)（冷再熱蒸汽），相當(dāng)于回收利用了部分原本通過(guò)低壓旁路排向凝汽器的蒸汽，大大降低了機(jī)組啟動(dòng)階段的能耗。

4.2.4 廣義回?zé)峒夹g(shù)

不同于抽汽加熱給水的傳統(tǒng)回?zé)峒夹g(shù)，該技術(shù)是進(jìn)一步拓寬回?zé)岢槠膽?yīng)用領(lǐng)域，充分利用汽輪機(jī)抽汽，與鍋爐空預(yù)器配合，加熱鍋爐的進(jìn)風(fēng)，在提高鍋爐燃燒效率的同時(shí)降低汽輪機(jī)的排汽損失。

該技術(shù)沒(méi)有傳統(tǒng)暖風(fēng)器會(huì)增加機(jī)組煤耗的缺點(diǎn)，在提高空預(yù)器運(yùn)行安全性的同時(shí)，亦提高了機(jī)組的運(yùn)行效率。該技術(shù)的全面應(yīng)用，可降低機(jī)組運(yùn)行煤耗2g/kWh以上，折合年節(jié)標(biāo)煤2.2萬(wàn)t。

4.2.5 彈性回?zé)峒夹g(shù)

該技術(shù)能使脫硝（SCR）系統(tǒng)不再需要在低負(fù)荷下退出運(yùn)行，顯著提升機(jī)組的環(huán)保水平；與此同時(shí)，還能使機(jī)組的低負(fù)荷運(yùn)行效率有所提高，在50%的負(fù)荷下，能相對(duì)下降約2g/kWh煤耗；此外，還能進(jìn)一步改善機(jī)組的調(diào)頻響應(yīng)特性等。

4.2.6 固體顆粒侵蝕（SPE）綜合治理系列技術(shù)[7]

管道的蒸汽側(cè)氧化及由此引起的汽輪機(jī)葉片及旁路閥密封面SPE是超超臨界機(jī)組特有的嚴(yán)重問(wèn)題。德國(guó)首臺(tái)百萬(wàn)級(jí)超超臨界汽輪機(jī)，在投產(chǎn)一年后，因SPE問(wèn)題，僅高壓缸內(nèi)效率就下降了3.6%。因此，如何防治SPE問(wèn)題，阻止機(jī)組效率下降，也是一種具有重要意義的節(jié)能。

我們針對(duì)其產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了全面和深入的研究，研發(fā)了一整套所謂的中醫(yī)全身療法的蒸汽氧化和固體顆粒侵蝕綜合治理的系列技術(shù)，它涵蓋了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、施工及調(diào)試以及控制和啟動(dòng)、運(yùn)行方式等方面的一系列的改進(jìn)和創(chuàng)新，這些措施全面應(yīng)用后取得了驚人成效，徹底根治了這一困擾了世界超臨界技術(shù)領(lǐng)域幾十年的頑癥。

“外三”的機(jī)組在運(yùn)行30個(gè)月后，鍋爐割管檢查，過(guò)熱器、再熱器管內(nèi)壁光滑如初；而汽輪機(jī)入內(nèi)檢查，發(fā)現(xiàn)葉片依然光亮如新。同時(shí)，汽輪機(jī)性能試驗(yàn)的比對(duì)表明，從機(jī)組的第一次啟動(dòng)至今，汽輪機(jī)的內(nèi)效率絲毫未變。

4.3 下一步的節(jié)能創(chuàng)新

目前，“外三”又有一批新的重大節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)完成了前期研究，項(xiàng)目策劃。近幾年，還將有新的節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)結(jié)合機(jī)組檢修分批實(shí)施。屆時(shí)，“外三”兩臺(tái)機(jī)組的能效水平還將不斷提升。

5 結(jié)論

1、基于目前700℃高效超臨界計(jì)劃的技術(shù)儲(chǔ)備不足，尚存在材料技術(shù)和造價(jià)瓶頸等的現(xiàn)實(shí)。按目前實(shí)際進(jìn)程，10年內(nèi)尚難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。為加快電力行業(yè)低碳化的步伐，應(yīng)立足于現(xiàn)有技術(shù)條件，發(fā)展更高效煤電。

2、從目前世界已投產(chǎn)的多臺(tái)IGCC機(jī)組的情況表明，由于其極其昂貴的造價(jià)，尚無(wú)優(yōu)勢(shì)的效率水平，要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣，還有很長(zhǎng)的路要走。

3、“外三”工程實(shí)踐表明，現(xiàn)有的技術(shù)體系中，設(shè)備、設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行及控制方式等，仍存在著很大的節(jié)能空間。通過(guò)優(yōu)化、改進(jìn)及局部創(chuàng)新，充分挖掘其中的節(jié)能潛力，是一條投資省、風(fēng)險(xiǎn)低、見效快的有效途徑。其效率的相對(duì)提升空間在5%以上。這些節(jié)能技術(shù)，原則上都可應(yīng)用于新建機(jī)組。而其中的通用部分，相對(duì)綜合節(jié)能率在3%以上，完全可推廣于現(xiàn)有機(jī)組的節(jié)能改造。

4、采用“一種新型的汽輪發(fā)電機(jī)”高低位雙軸布置專利技術(shù)，基于現(xiàn)有材料，按600℃等級(jí)蒸汽參數(shù)及二次再熱方案考慮，結(jié)合“外三”各項(xiàng)節(jié)能優(yōu)化和創(chuàng)新技術(shù)，含脫硫及脫硝的機(jī)組凈效率可達(dá)48.5%。其單位造價(jià)仍能控制在現(xiàn)有的一次再熱超超臨界機(jī)組的水平，但煤耗卻能再下降30g/kWh以上，效益驚人，極具商業(yè)價(jià)值。該方案已無(wú)任何技術(shù)瓶頸，故無(wú)論是新建機(jī)組或?qū)ΜF(xiàn)有機(jī)組的大規(guī)模改造，該方案均為目前的上佳選擇。

5、“一種新型的汽輪發(fā)電機(jī)”技術(shù)打開了700℃高效超臨界計(jì)劃的瓶頸。一旦材料成熟，即可在上述方案的基礎(chǔ)上，將蒸汽參數(shù)提高至700℃。這樣，機(jī)組的凈效率將進(jìn)一步提升至51.5%以上，毫無(wú)疑問(wèn)，這一解決方案將代表著低碳火電的未來(lái)。

[1]馮偉忠，外高橋三期1000MW超超臨界機(jī)組的節(jié)能技術(shù)，《中國(guó)電力》2009年第42卷 增刊2

Feng Weizhong，Energy saving technologies in Waigaoqiao III-stage 1000MW ultra-supercritical unit[J],

ELECTRIC POWER, 2009，Vol. 42（Supplement 2）Nov.P1-7

[2]馮偉忠，一種新型的汽輪發(fā)電機(jī)，中國(guó)，ZL 2009 2 0072375.3

[3]馮偉忠，外高橋三期工程調(diào)試期的節(jié)能與技術(shù)創(chuàng)新，《華東電力》2008年第6期

Feng Weizhong，Technical innovation of energy-saving and emission-reducing during debugging of 1000MW

ultra supercritical units of Waigaoqiao III-stage engineering project[J],East China Electric Power,2008,Vol.36(6),P1～5

[4]馮偉忠，1000 MW超超臨界機(jī)組給水泵及系統(tǒng)優(yōu)化，《中國(guó)電力》，2010,43(8),P

Feng Weizhong，Optimizations of the Feedwater Pump Set and its Systems in 1000MW Ultra Supercritical

Power Generation Unit [J], ELECTRIC POWER,2010,Vol.43(8),P

[5]馮偉忠.1000MW超超臨界汽輪機(jī)綜合優(yōu)化及成效[J].《電力建設(shè)》.2009.5.P42～46

FENG Wei -zhong. Comprehensive Optimization of 1000 MW USC Steam Turbine and Its Effects.ELECTRIC

POWER CONSTRUCTION.2009.5.P42～46

[6]馮偉忠。1000MW超超臨界汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)的優(yōu)化及討論[J]。 動(dòng)力工程，2007，27（3），P305～309，331

Feng Weizhong.Discussion and Optimization ofSteam Parametersof1000 MW Ultrasupercritical Steam

Turbine[J].Journal of Power Engineering，2007,27（3），P305～309，331

[7]Feng Weizhong. Comprehensive Prevention of Steam-side Scaling&Solid Particle Erosion (SPE). Supercritical Coal: Operation Experience & Technology Developments.Institution of Mechanical Engineers, 2007.1 London.