9月25日，世界首臺100萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機組──國電泰州電廠二期工程3號機組正式投入運營，脫硫、脫硝裝置同步投運。該項目設計發(fā)電煤耗256.2克∕千瓦時，比當今世界最好水平低6克/千瓦時，二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉塵排放量減少5%以上，首次在全世界將二次再熱技術應用到百萬千瓦超超臨界燃煤發(fā)電機組。
上海電氣電站集團副總裁吳煥琪介紹說：“上海電氣為國電泰州電廠二期兩臺100萬千瓦二次再熱機組提供鍋爐、汽輪機、發(fā)電機成套設備。在鍋爐方面，上海電氣采用創(chuàng)新的塔式爐，其性能已經在上海外高橋電廠獲得了成功的經驗和大量的優(yōu)秀數據。通過這兩臺機組的運行，上海電氣將獲得更多的運行數據以指導我們對二次再熱機組進行進一步的設計優(yōu)化和改造。”二次再熱機組實現零突破
今年6月27日，世界首臺66萬千瓦超超臨界二次再熱機組──江西華能安源電廠1號機組投運，該機組鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司(簡稱“哈鍋”)研制，汽輪機、發(fā)電機由東 方 電 氣集團提供。該機組率先在國內選用了高參數的二次再熱超超臨界鍋爐和汽輪發(fā)電機組，是在更高技術上的產業(yè)升級，發(fā)電煤耗、發(fā)電效率、環(huán)保指標均達到了世界一流水平。
據介紹該機組鍋爐在試運行期間負荷率達到103%，主汽壓力32.4兆帕，鍋爐各項參數指標全部達到設計要求，特別是兩級再熱系統(tǒng)的熱力性能表現優(yōu)越，一次再熱和二次再熱汽溫均達到623攝氏度高效運行參數，為世界最高水平。汽輪機率先在國內采用了31兆帕/600攝氏度/620攝氏度/620攝氏度世界最高蒸汽參數，通過改進熱力循環(huán)、優(yōu)化汽機配汽和缸體結構、通流優(yōu)化等項技術，實現了在更高技術上的產業(yè)升級。
吳煥琪說：“目前很多新建百萬千瓦機組，更多會考慮二次再熱，因為二次再熱機組的熱效率比一次再熱機組會有大幅度提升。國電泰州百萬千瓦等級超超臨界二次再熱機組是上海電氣電站集團自主設計、制造，目前世界上參數最高、效率最高、應用新技術最多的科技創(chuàng)新項目，也是我國燃煤電站技術發(fā)展水平的集中展現，未來依然有廣闊的市場空間。”
二次再熱技術是目前提高火電機組熱效率的有效途徑。
采用該技術的百萬千瓦超超臨界機組供電煤耗約272克/千瓦時，比普通百萬千瓦超超臨界機組降低約12克/千瓦時，按年利用6000小時計算，每臺百萬千瓦機組每年可節(jié)約標準煤7.2萬噸，直接減排二氧化碳近20萬噸，節(jié)能、環(huán)保優(yōu)勢明顯，具有良好的經濟和社會效益，是火電機組的重要發(fā)展方向。
對設備制造能力提出極大考驗
二次再熱機組在設計制造上沒有任何可供借鑒和參考的經驗，技術難度創(chuàng)歷史新高。隨著我國二次再熱機組的加速開工和相繼投運，設備供應商將進入密集的設備交貨期和運行期，這對設備企業(yè)的技術性能、制造水平、服務能力都提出了極大的挑戰(zhàn)。同時，設備企業(yè)也將在在建或已投運項目中得到更多練兵的機會。
9月17日哈爾濱電氣集團公司簽定江西豐城三期擴建工程兩臺100萬千瓦超超臨界二次再熱機組三大主機設備合同。至此，哈鍋拿到華能萊蕪、華能安源、大唐雷州、華電句容、江西豐城等5個項目鍋爐合同，在二次再熱鍋爐領域遙遙領先。
超超臨界二次再熱機組與超超臨界百萬機組相比增加了一個超高壓缸，形成了以超高壓缸、高壓缸、中壓缸和兩個低壓缸組成的5缸結構，是當今燃煤機組中技術含量最多、蒸汽參數最高、通流效率最好、制造難度最大的機組。江西豐城二次再熱機組除了將采用哈電集團現有新型高效百萬超超臨界機組的部分先進技術外，還將自主設計制造滿足高參數要求的超高壓缸和滿足軸系振動要求的單支撐軸承。
哈爾濱鍋爐廠有限責任公司董事長、總經理王德興表示
“江西豐城項目是哈鍋繼豐城4臺30萬千瓦亞臨界項目后與江西豐城的再次牽手，哈鍋將高度重視，倍加珍惜，以成功投運的華能安源二次再熱項目為依托，將豐城百萬千瓦二次再熱項目打造成技術含量高、經濟效益好、環(huán)保指標優(yōu)的標桿工程。”
一是在質量控制上，嚴把質量關，加強對產品設計制造等各個環(huán)節(jié)的管控，確保性能質量和制造質量滿足要求。
二是在產品進度上，抓好前期生產技術準備，在設計、采購、生產制造、安裝、調試等方面加大組織協調力度，確保工程按期交付投運。
三是在工程服務上，堅持“及時、準確、有效、滿意”的服務方針，加大對產品安裝、調試、運行全過程的服務力度，全力打造精品工程。
哈鍋承制的江蘇華電句容電廠二期兩臺100萬千瓦超超臨界二次再熱塔式鍋爐項目，鍋爐參數為33.6兆帕/605攝氏度/623攝氏度/623攝氏度，計劃分別于2017年10月、12月建成投產。而更高參數的華能萊蕪電廠兩臺100萬千瓦超超臨界二次再熱鍋爐也在緊鑼密鼓建設之中，1號機組鍋爐已于日前一次通過整體水壓試驗，無一泄漏，預計將于今年年底投運。
二次再熱已攻克的十項關鍵技術
為確保二次再熱技術的成功應用，我國相關企業(yè)系統(tǒng)開展了二次再熱機組應用技術研究,并最終攻克了十項關鍵性難題，為機組的順利建設和安全穩(wěn)定運行提供了強有力的技術支撐。
1動態(tài)響應分析二次再熱鍋爐爐煙循環(huán)系統(tǒng)，采用直接煙氣循環(huán)，優(yōu)化設計煙道除塵器，煙氣抽出口加裝分離檔板，降低再循環(huán)爐煙的粉塵濃度，減小風機磨損量。二次再熱汽溫在控制對象的動態(tài)特性設計上，需更多地采用變參數、變定值技術。
2啟動參數及控制二次再熱機極熱態(tài)啟動時將鍋爐轉干態(tài)運行,從接帶20%負荷提前至汽機沖轉前的非常規(guī)方案。通過多次極熱態(tài)成功啟動的實踐，證明該方案切實可靠，解決了二次再熱機組極熱態(tài)啟動的難題。
3熱力系統(tǒng)優(yōu)化及調整二次再熱主蒸汽系統(tǒng)與常規(guī)超超臨界機組不同，一、二次高溫再熱系統(tǒng)采用“2-2”的布置方式，降低管道加工焊接及焊縫檢測難度，更好地保證主蒸汽、再熱蒸汽管道長期安全穩(wěn)定運行。
4超厚壁焊接工藝研究受材料限制，研究人員提出3種焊接材料優(yōu)化焊接工藝參數，經過84小時的連續(xù)施焊，最終焊接成功，焊口經超聲波、硬度、金相檢驗，符合規(guī)程規(guī)定標準。
5環(huán)保排放優(yōu)化研究采用煙氣協同治理技術，配置煙氣脫硝裝置+低低溫省煤器+低低溫電除塵器+高效除塵的濕法煙氣脫硫裝置。煙氣通過低低溫省煤器降溫，極大提升了電除塵效率，余熱回收利用，優(yōu)化除塵吸收塔設計，大幅提高了脫硫系統(tǒng)的除塵效率。
6參數監(jiān)測及測點布置立足二次再熱機組投運后的安全性、經濟性和可靠性運行的要求，對鍋爐廠原有的測點設計進行了全面優(yōu)化布置。
7提高系統(tǒng)效率研究針對煙氣再循環(huán)優(yōu)化運行技術、凝結水參與一次調頻技術和汽輪機輔助系統(tǒng)節(jié)能技術的應用進行了理論論證和方案設計，提出了可以有效降低煙氣再循環(huán)率的優(yōu)化運行方式，對機組投運后的運行優(yōu)化提供直接的指導。
8全負荷脫硝超低排放脫硝采用低氮燃燒+SCR+SCR型空預器的整體技術路線，氮氧化物均可以滿足超低排放要求。
9腐蝕防治問題研究經研究，將兩個臨時門和超高壓旁路門同時打開，改變結構條件，實現了吹管系數大于1。鍋爐吹管采用三階段、降壓法吹管，經過一次再熱器系統(tǒng)吹洗、二次再熱器系統(tǒng)吹洗、高旁吹洗、中旁吹洗。吹管實驗效果良好，靶板檢驗合格，清潔度檢查合格。
10仿真機開發(fā)研究二次再熱超超臨界機組鍋爐模型要能適應對流受熱面級數增加、布置更復雜的要求，汽機模型要能有效反映超高壓缸多一級再熱器、汽水流程增加等因素引起動、靜態(tài)響應特性發(fā)生較大變化的趨勢，為試運行當中的控制方式以及調節(jié)方式的優(yōu)先順序開展合理性研究。實現了二次再熱超超臨界機組冷態(tài)啟、停機、各種變負荷工況、常見事故設置和模擬功能，滿足了運行人員學習和培訓要求。
