來源：中國能源報

近日，上海申能電力科技有限公司（以下簡稱“申能科技”）研發的“亞臨界機組600攝氏度升溫改造關鍵技術”在北京通過了行業評審。與會院士、專家一致認為，該技術為世界首創，具有自主知識產權，為我國亞臨界機組高效、靈活性改造提供了一種可行的技術路徑，具有顯著的經濟社會效益和良好的推廣應用前景。“建議加強與國內研發和裝備制造企業的合作，盡快推廣應用”。

申能科技總經理馮偉忠認為，亞臨界煤電機組在我國電力結構中扮演重要角色，其提效改造應成為我國煤電行業下一步發展的重頭戲。

煤電低碳發展尚存短板

“目前，我國煤電超低排放改造工作已基本完成，但高效低碳的目標依然任重道遠。”馮偉忠指出。

2019年9月，國家能源局發布的《關于政協十三屆全國委員會第二次會議第1910號（工交郵電類192號）提案答復的函》指出，彼時科技部已會同有關部門研究部署面向2030年的煤炭清潔高效利用重大項目，力爭到2030年實現燃煤發電凈效率突破50%、燃煤發電機組實現20%-100%調峰、掌握百萬噸碳捕集利用與封存成套技術。

“從這三點可看出，清潔化基本完成后，低碳發展已成為煤電下階段的主要任務。”馮偉忠闡述了對上述復函中提及的三個目標的理解，“第一個是煤電行業自身要提高效率、降低碳排放；第二個是要通過深度調峰，支持可再生能源的消納；第三個則是希望煤電向零碳排放方向發展。”

統計顯示，我國目前在運亞臨界機組約3.5億千瓦，占煤電總裝機容量約1/3。“相對而言，這類機組在我國煤電機組中效率最低、煤耗最高、總量最大，是我國煤電減排的短板。但一味關停這些機組既不科學，也不經濟，其大幅提效勢在必行。”馮偉忠表示。

基于需求提升改造性價比

馮偉忠介紹，目前常見的亞臨界機組改造方案主要有三種：一種是常規的通流改造，但其節能效果不足以使機組煤耗降至310克/千瓦時的平均供電煤耗目標；第二種是跨代升級改造，即將現有鍋爐拆除改造成準二次再熱機組，其造價高昂，性能差強人意；第三種是蒸汽升溫至566℃改造并配合通流改造，鍋爐、蒸汽管道、汽輪機等都需進行配套改造，性價比也不高。

馮偉忠認為，在確定改造方案前，先要明確亞臨界機組對改造有哪些需求。“首先，能效提升的幅度要足夠大，要確保優于《行動計劃》的要求。此外，改造時我們會考慮機組超低負荷調峰能力，提升機組靈活性。另外，就是機組延壽。我國亞臨界機組運行時間相對最長，有些已達到運行年限，改造后應該能夠持續高效運行，還需要有合理的投資回報，以避免改造資金資源浪費。”

“從改造可行性上看，若提高主蒸汽壓力，不僅要拆除更換整個鍋爐，其他承壓部件也需全部替換，這是目前跨代升級改造無法推廣的主要原因。”馮偉忠指出，“而如果只提高主再熱蒸汽溫度，不涉及溫度升高的承壓部件基本無需替換，汽輪機效率也會隨溫度升高帶來的容積流量提升以及排汽濕度下降等相應提高。”

升溫改造具備推廣條件

“在比較外二、外三發電廠機組的運行特性時我們發現，外三超超臨界機組在降負荷滑壓運行至亞臨界機組標準壓力、600攝氏度的工況下運行，其熱耗要比外二超臨界機組滿負荷運行時的熱耗低110千焦/千瓦時。”馮偉忠表示，“各種研究對比證明，在提升機組參數以提升能效時，提升溫度的影響遠比提升壓力顯著。”

據此，申能科技研發了“亞臨界機組600攝氏度升溫改造關鍵技術”，該技術方案的關鍵在于，在保持汽輪機進口壓力（16.7兆帕）不變的條件下，把汽機進口汽溫從537攝氏度提升至600攝氏度。

“以此為基礎，結合先進汽輪機設計制造技術，熱力系統的優化，亞臨界機組供電煤耗水平與超超臨界機組的差距可控制在7克/千瓦時以內。如再通過加載申能科技的一系列專項節能技術填補這一差距，改造后的亞臨界機組煤耗能夠達到超超臨界機組水平。對于采用該技術方案的新建30萬高溫亞臨界機組，額定工況下供電煤耗完全可低于290克/千瓦時，60萬千瓦機組可以再低3-5克/千瓦時。”

據了解，作為該套技術方案的首例應用，華潤徐州3號機已于2019年陸續通過改造后的168試運、深度調峰認證試驗等。驗證結果顯示，其平均供電煤耗可達282克/千瓦時，已達到甚至超過許多一次再熱超超臨界機組的水平；在50%負荷運行情況下，供電煤耗也低于305克/千瓦時；機組排放達標的穩燃負荷調節范圍，從改造前的100%—55%提升至改造后的100%—19%。

“這一改造項目頗具代表性，其成果普適性很強、性價比高，該方案具備大規模推廣的可行性。”馮偉忠表示，“若在我國現役3.5億千瓦亞臨界機組中全面推廣，保守計算每年可節約4700萬噸以上標準煤，減排二氧化碳超過1億噸。同時，深度調峰能力的大幅提升，使煤電能起到支持和推動可再生能源電力加速發展的作用，從而成為支持和推動我國電力工業低碳發展并保障電力供應安全的壓艙石。”