我國能源結構不平衡的現狀也決定了在相當長(cháng)的時(shí)間內燃煤發(fā)電仍將是電力產(chǎn)業(yè)的主力軍﹔但我國西北富煤地區水資源卻極度缺乏,嚴重地制約了這些地區的火電發(fā)展。
日前,國家創(chuàng )新聯(lián)盟專(zhuān)家委員會(huì )委員,華電國際公司副總經(jīng)理兼總工程師謝雲向筆者介紹,技術(shù)先進(jìn)的新型大型超超臨界直接空冷發(fā)電機組,比濕冷機組節水80%以上,而平均發(fā)電效率比600MW空冷機組約高9個(gè)百分點(diǎn),是降低煤耗、大幅減少污染物排放、節約用水的重要手段。由於我國目前運行的600MW空冷機組存在的可靠性、經(jīng)濟性差,夏季不能滿(mǎn)發(fā)、冬季防凍棘手等問(wèn)題。因此,建設1000MW級直接空冷機組已成為電力工作者的首要課題。
“十一五”期間,“1000MW空冷機組成套技術(shù)研究開(kāi)發(fā)與工業(yè)示范”被列為國家科技支撐計劃,中國華電集團參與了其中1000MW超超臨界直接空冷機組研制、系統集成與工程應用工作。主要研究:(1)通過(guò)對影響火電機組空冷系統優(yōu)化和選型因素的研究,確定了空冷島布置方案﹔首次提出空冷凝汽器新的支撐結構體系並進(jìn)行了振動(dòng)臺試驗﹔通過(guò)對大直徑薄壁管道的流體動(dòng)力特性實(shí)驗、應力計算分析和布置方式的分析研究,解決了1000MW空冷機組直徑為7640mm的排汽管道的設計、制造和安裝問(wèn)題。(2)完成了1000MW空冷機組汽輪機的總體結構設計和軸系可靠性分析,成功研制了世界首臺具有自主知識產(chǎn)權的1000MW空冷汽輪機。(3)1000MW超超臨界直接空冷機組示范工程建設及運行技術(shù)研究。
多年的項目研究,取得了五個(gè)方面的技術(shù)突破及創(chuàng )新點(diǎn):1.首次提出優(yōu)化的1000MW級空冷凝汽器布置方案?绽湎到y優(yōu)化和選型因素除綜合考慮了環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向、海拔高度等因素以外,首次分析了太陽(yáng)直接輻射對機組背壓的影響。2.開(kāi)發(fā)了1000MW超超臨界直接空冷機組空冷凝汽器新的支撐結構體系﹔創(chuàng )新性的提出適合本工程高烈度地震區的1000MW空冷凝汽器支架的結構體系為“鋼筋混凝土管柱+鋼斜撐+鋼桁架”結構,排汽管道採用獨立的桁架支撐。首次進(jìn)行了“鋼筋混凝土管柱+鋼斜撐+鋼桁架”振動(dòng)臺試驗,填補了國內外空白。3.通過(guò)對大直徑薄壁管道的流體動(dòng)力特性實(shí)驗、應力計算分析和布置方式的分析研究,解決了1000MW空冷機組直徑為7640mm的排汽管道的設計、制造和安裝問(wèn)題。4.完成了1000MW空冷機組汽輪機的總體結構設計和軸系可靠性分析,開(kāi)發(fā)了770mm空冷末級葉片及低壓缸模塊,完成了1000MW空冷汽輪機的通流設計,成功研制了世界首臺具有自主知識產(chǎn)權的1000MW空冷汽輪機。5.研究開(kāi)發(fā)了夏季高背壓和大風(fēng)工況、冬季低溫條件下的運行技術(shù),形成了世界首臺1000MW空冷機組運行規程。首次通過(guò)全尺寸換熱管試驗研究,得到了空冷單元冬季工況迎風(fēng)面凍結點(diǎn)位置和凍結臨界負荷值,據此提出了1000MW空冷機組極限條件下的防凍判別技術(shù)及控制措施,解決了1000MW機組空冷凝汽器單元數量多換熱偏差大引起的凍結問(wèn)題。
該項目示范工程分別於2011年1月和5月於華電靈武投產(chǎn)發(fā)電,標志著(zhù)我國已成為世界第一個(gè)掌握1000MW等級超超臨界空冷機組成套設備和關(guān)鍵技術(shù)的國家。截至2013年4月,完成發(fā)電量213.8億kW.h ,實(shí)現利潤5.68億元,年節水達2580萬(wàn)噸,還有效降低供電煤耗和CO2 、SO2等氮氧化物排放。
項目的開(kāi)發(fā)研究形成了豐富的科技成果,共取得國家專(zhuān)利19項(其中4項發(fā)明專(zhuān)利),軟件著(zhù)作權2項,發(fā)表論文兩篇。成果經(jīng)中國電機工程協(xié)會(huì )鑒定委員會(huì )鑒定,達到國際領(lǐng)先水平,具有廣闊的推廣應用前景。目前,研究成果已獲四川省科學(xué)進(jìn)步一等獎,全國優(yōu)秀工程咨詢(xún)成果一等獎,全國電力工程設計一等獎。中國華電集團公司科技進(jìn)步一等獎。並申報中國電機工程學(xué)會(huì )科技進(jìn)步一等獎。
項目負責人:華電國際公司副總經(jīng)理兼總工程師謝雲,1987年畢業(yè)於清華大學(xué)熱能工程系,1996年在美國田納西電力公司學(xué)習現代化電力工業(yè)管理,是中國電機工程學(xué)會(huì )火力發(fā)電分會(huì )委員、汽輪機專(zhuān)業(yè)委員會(huì )副主任委員、熱工自動(dòng)標準化委員會(huì )委員、安全技術(shù)委員會(huì )委員、國家創(chuàng )新聯(lián)盟專(zhuān)家委員會(huì )委員。長(cháng)期致力於火力發(fā)電廠(chǎng)技術(shù)管理工作,負責過(guò)多項重大科學(xué)技術(shù)研究課題,解決了一些電力安全生產(chǎn)中的關(guān)鍵性技術(shù)難題,並取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
他在火力發(fā)電專(zhuān)業(yè)技術(shù)方面,多次榮獲行業(yè)嘉獎。2006年負責的課題《火力發(fā)電企業(yè)安全生產(chǎn)管理標準化研究及應用》獲得中國華電集團公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎﹔2008年負責的課題《火電廠(chǎng)節能評價(jià)研究與應用》獲得中國華電集團公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎﹔2009年負責的課題《EBC高效荷電分級袋式除塵器在600MW級發(fā)電機組上的應用研究》首次在世界上將EBC高效荷電分級袋式除塵器成功應用於600MW級發(fā)電機組,獲得中國華電集團公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎﹔作為國家重點(diǎn)科技支撐項目“1000MW超超臨界直接空冷機組研制、系統集成與工程應用”的課題負責人,領(lǐng)導項目全體技術(shù)人員,依托靈武二期2×1000MW示范工程,開(kāi)發(fā)了1000MW超超臨界直接空冷發(fā)電機組的系統設計技術(shù),研究了世界上最大的1000MW超超臨界直接空冷汽輪機等關(guān)鍵技術(shù),形成具有自主知識產(chǎn)權的1000MW超超臨界空冷成套技術(shù)與關(guān)鍵設備。目前靈武二期2×1000MW超超臨界空冷機組安全投產(chǎn)運行了一年多,該課題正在申請國家科技進(jìn)步獎。
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