能够获得2007年度国家科学技术进步奖一等奖,“超超临界燃煤发电技术的研发和应用”可谓当之无愧。正是由于该项目的成功应用,使得我国大型发电设备的制造技术达到了超超临界等级,也使得我国发电装备制造水平及发电厂的运行技术进入国际先进行列。
该项目于2002年被列为“十五”时期国家863项目,由中国华能集团公司等电力企业牵头,与我国三大动力设备制造企业和设计、研究院所、高校等23个单位联合攻关完成。项目首次提出了我国发展超超临界火电机组的技术选型方案;完成了三种不同型式1000MW超超临界锅炉、汽轮机的设计开发、制造软件包研制和材料加工性能研究;完成了全套超超临界电站设计和运行技术的研究,形成了我国完整的超超临界电站设计和制造体系。
作为该项目的依托工程,中国华能集团公司浙江玉环电厂2台1000MW机组是当今国际上容量最大、同比效率最高的超超临界机组。经过近一年的运行考核,机组运行稳定,各项指标达到预期目标;供电煤耗为282.6克/千瓦时,比2006年全国平均煤耗低80多克/千瓦时;NOx排放量270毫克/立方米,二氧化硫排放量17.6毫克/立方米,远远低于国家标准。
该项目更加值得称赞的是,玉环电厂的投运实现了我国燃煤发电技术的多项新突破:从60万千瓦级跨入了百万千瓦级,从超临界跨入了超超临界,并实现了机组设备国产化。作为中国发电技术进步的一个最新标志,超超临界燃煤发电技术的研发和应用,对于中国电力工业乃至装备制造业的发展均具有重大意义。
新一代发电技术的现实选择
煤炭在我国一次能源结构中具有资源优势,这决定了煤电在电源结构中的基础地位在一定时期内难以改变。据统计,截至2006年,全国火电装机已达4.84亿千瓦,占全国装机总容量的78%。发电用煤占煤炭产量的一半以上,火电装机的增长带动煤炭需求不断增长。
长期以来,我国燃煤发电存在煤耗高、环境污染严重和装机结构不合理等问题,并越来越受到煤炭供应、环境容量、交通运输能力等多重约束。要实现电力工业又好又快发展,就必须加快电源结构调整,研究开发污染排放少、发电效率高并可形成规模化应用的洁净煤发电技术。
超超临界燃煤发电技术正是我国迫切需要、符合我国国情的一种洁净煤发电技术。超超临界发电技术是在超临界燃煤发电技术的基础上,通过进一步提高主蒸汽的温度和(或)压力等级来不断提高发电效率,进而不断地提高燃煤发电机组的节能环保水平。因此,发展超超临界机组是我国发电业进行结构调整、实现又好又快发展的一个重要方向。
经过近半个世纪的发展,超临界和超超临界技术在美、日和欧洲部分工业化国家已进入成熟和商业化运行阶段,这为我国利用国外已开发的技术成果、发挥后发优势、实现跨越式发展提供了机会。
与此同时,与其他新型发电技术相比,超超临界发电技术具有技术继承性,技术难点也较少,最有条件在短时间内实现规模化生产。我国基本具备了发展超超临界技术的基础条件:30万千瓦、60万千瓦亚临界机组装备制造水平已与世界先进水平接近;中国华能集团引进建设60万千瓦超临界机组,以及建设沁北电厂首台国产60万千瓦超临界机组,为开发更高等级燃煤发电技术积累了设计和运行经验。