目前已完成的技术论证表明,高(中)压缸轴系的高位布置完全可行。而应用本技术,根据西门子所做的热平衡计算表明,若采用600℃等级蒸汽参数及二次再热方案,其汽轮发电机的热耗水平与目前一次再热常规布置方案相比可再相对下降5%,非常可观。此外,由于采用了双轴方案,其单机容量的瓶颈也被打开,按目前的技术水平,单机容量可达1500MW。
由于本设计方案省去了绝大部分高价值的大直径高温高压管道,相应的支吊架及保温材料和施工费用等,与增加的锅炉二次再热器及汽轮机第二中压缸的费用,高位平台等的费用基本相当。故本设计的机组单位造价并未因此增加。
另外,对于今后发展700℃高效超临界机组,需要采用极其昂贵的大口径厚壁蒸汽管道,故本技术在大幅度降低造价及提高效率等方面都将具有无可比拟的优势。
结论
(1)基于目前700℃高效超临界计划的技术储备不足,尚存在材料技术和造价瓶颈等现实问题。按目前实际进程,10 年内尚难以实现商业化。为加快电力行业低碳化的步伐,应立足于现有技术条件,不断发掘各个环节的节能潜力,不断研究新技术,挑战效率极限,发展更高效煤电。
(2)外三电厂的工程实践表明,现有的技术体系中,设备、设计、调试、运行及控制方式等,仍存在着很大的节能空间。通过优化、改进及局部创新,充分挖掘其中的节能潜力,是一条投资少、风险低、见效快的有效途径。其效率的提升空间在3% 以上,这相当于将600℃超超临界机组提升至700℃的效率增量。这些节能技术,原则上都可应用于新建机组,而其中的通用部分,综合的效率增量在2% 以上,完全可推广于现有机组的节能改造。
(3)采用“一种高低位分轴布置的汽轮发电机”专利技术,基于现有材料,按600℃等级蒸汽参数及二次再热方案考虑,结合外三电厂各项节能优化和创新技术,含脱硫及脱硝的机组净效率可达49%(循环冷却水温19℃)。其单位造价仍能控制在现有的一次再热超超临界机组的水平,而效率却已远超目前的700℃计划的期望值,效益惊人,极具商业价值。该方案目前已无任何技术瓶颈。故无论是新建机组或对现有机组的大规模改造,该方案均为目前的上佳选择。
(4)“一种高低位分轴布置的汽轮发电机”技术打开了700℃高效超临界计划的瓶颈。一旦材料成熟,即可在上述方案的基础上,将蒸汽参数提高至700℃。这样,机组含脱硫和脱硝的净效率将进一步提升至52% 以上,毫无疑问,这一解决方案将代表着低碳火电的未来。
文/冯伟忠
上海外高桥第三发电有限责任公司、上海申能能源科技有限公司 总经理