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AG8国际大厅登录火力发电技术面临的形势和挑战

  刚刚召开的火力发电分会第四届委员会的换届大会,开得十分成功。100多位火力发电领域的专家组成了新一届火力发电分会委员会,委员中包括院士、资深专家、教授和企业重要技术岗位的领导,这是前所未有的强大的学术集体。我相信,在它的领导下,火电分会的各项工作必将更加生机勃勃地发展起来。现在,第四届全国火力发电技术学术会议又开幕了,220多位来自全国各地的火力发电领域的科技工作者和相关领导济济一堂,开展学术交流,共商促进火力发电科技进步的大计,实在是一次难得的盛会!

  1.1党的十六大提出了2020年全面建设小康社会的宏伟目标,电力工业迎来了一个新的发展机遇

  全面建设小康社会,必须有充足、可靠的电力供应。今年出现的部分省市不同程度的拉闸限电情况,说明电力总供给不能满足电力总需求的基本矛盾又开始突出起来,解决的办法只有加快发展。走新型工业化道路,实现可持续发展必须依靠清洁能源。因此,加快电力的发展,必须提高能源转换和利用效率,减少环境污染。同时我国又是一个人均水资源相对匮乏的国家(人均2200m3/年),只相当于世界人均占有水资源的1/4,预测到2030年人均用水量将接近世界用水的紧张线/年),全国需水量已接近可利用水量的极限。发展火力发电必须高度重视节约发电用水的问题。因此“节能、环保、节水”已成为21世纪中国火力发电特别是燃煤发电的主题,同时也是我们火力发电领域的科技工作者面临的必须解决的技术难题。

  我国的一次能源结构决定了我国发电必然以煤电为主的基本格局,这是长期难以改变的,这也是我国和国际一次能源利用的主流不同的显著特征。2002年底我国燃煤火力发电装机容量占全国总装机容量的74.5%,发电量占全国总发电量的80%以上。按照党的十六大提出的到2020年全国GDP“翻两番”的要求,届时全国总装机容量将达到9-9.5亿kW,发电量将达到42000亿kwh左右,其中火电装机比重仍然占70%左右。按此估算,今后18年将投入3.5亿kW左右的火电机组,占到当时火电总装机容量的近60%,成为中国火电的主体。这些新投产的机组在技术上必须有所创新才能达到高效、低污染和节水的要求。要实现这一目标,火力发电分会无疑肩负着重要的任务并应当而且必须作出应有的贡献。

  电力体制改革后,在发电领域形成了五大发电集团公司、国华发电公司以及其他多家发电公司的竞争与合作的局面。竞争有利于新技术的研发和加快先进适用技术的广泛应用,社会主义体制下的合作将促进企业联合和产、学、研相结合,从而降低新技术开发和应用的成本,缩短推广应用的周期。

  1.3电力体制改革促进了学会与大企业集团的密切结合,为学会提供了更加广阔的服务空间

  此次会议已确定:今后综合性的全国火力发电技术学术会议每两年召开一次,每次均由一家全国性发电集团公司参与承办,其他全国性发电集团公司协办,这体现了各发电集团公司对科技交流和科技进步的重视。这既有利于我国火电科学技术的发展,也是对火电分会和中国电机工程学会工作的支持,这就为火电分会今后的发展和充分发挥学会跨地区、跨行业、跨部门和门类齐全、人才荟萃的优势,更多更好地为企业、为社会服务提供了更广阔的空间,进一步体现了各发电集团公司之间的良好合作。

  这不仅仅是节能的重要技术措施,也是减少环境污染、温室效应气体(CO2)排放和降低发电水耗的重要途径,同时也是缓解今后煤炭供应日趋紧张的重要技术措施。要加快超临界技术的广泛应用,加大更高参数、超超临界技术的研发力度和加快依托工程的建设。这一技术是诸多洁净煤发电技术中最具有技术继承性、最有条件在短期内实现规模化生产的关键技术,可以为电力工业提供新一代装备。最近由张晓鲁同志和金浪川同志任课题组负责人的国家863“超超临界燃煤发电技术”课题组子课题1——关于“我国发展超超临界发电机组的技术选型研究”通过了专家验收。这个项目是由原国家电力公司和华能集团公司作为承担单位,由三大动力集团、西安交大、有关电力设计单位、国电热工研究院、中国电机工程学会和国家电站燃烧工程技术研究中心等19家单位共同完成的。这个报告提出的结论是:

  (1)在诸多洁净煤发电技术中,超超临界发电技术配之以高效烟气净化技术是最有技术继承性、最具条件在短时间内实现规模化生产、优化火电结构,使燃煤发电技术更上一个台阶的重要技术方向。

  (2)在使用目前国际上已经应用和成熟的耐热钢材的基础上,通过技术引进、中外合作和技术创新,积极发展我国自己的超超临界技术,实现燃煤发电技术的阶跃式的发展,在技术上是可行的,也是现实的。

  (3)通过论证,我国目前阶段合理优化的超超临界参数为25—28MPa/600℃/600℃,其发电效率可达到44.63%,比目前的水平将提高6.3%;发电煤耗为275g/(kWh),比目前的水平降低80g/(kWh);C02排放量可降低10%以上,发电水耗可降低6%;单机容量推荐为600MW等级和1000MW等级两种。

  上述结论得到全体参加验收会议的专家的赞同和支持。当然这个子课题只是提出了技术选型的研究报告,后续的研究工作还有很多,包括超超临界锅炉的关键技术、超超临界汽轮机关键技术、电站设计与运行技术、辅机关键技术等等。

  之所以要重点宣传超超临界技术,是要引起大家的关注:21世纪的中国燃煤发电技术必须有新的大的突破。否则,按照现有的技术,仅实现规模翻番,建成一大批技术陈旧的发电设备,形成2020年中国火电的主体,我们将铸成难以改正的历史性错误,那将是对历史的欠债。采用新型发电技术的问题是十分重要的,也是十分迫切的问题。我们只有不断优化发电厂热力系统,大幅度提高发电效率,减少汽水介质和热损失,提高环保性能,降低发电成本,才能真正适应新形势、新时代对火力发电的技术要求。当然我们在积极稳妥地研发超超临界技术和加快其依托工程建设的同时,还要继续积极地研发CFB、IGCC和多联供等洁净煤发电技术,加快白马工程和烟台工程的建设速度,使之协调发展,相互促进,共同推进电力工业的可持续发展。

  努力通过技术措施降低燃煤发电对环境的污染。这是长久之计,也是当务之急。据联合国环境计划署(UNEP)在全球环境监测项目收集的资料分析,20世纪90年代中期全球每年排放SO2约2.94亿t,其中1.6亿t是由燃煤和燃油排放所致,发电约占50%略多。我国2001年公布的数字,全社会排放SO2近2000万t,其中电力排放726万t,约占36%。这说明积极减少SO2排放对发电领域来讲任务相当繁重。经过多年的努力,到2003年年底全国将投运约800多万kW的烟气脱硫装置,成绩确实不少。但在2.65亿kW的火电设备总容量中仍然只占百分之几,大大低于发达国家的脱硫水平(美国1998年为12%),而且费用仍比较高。这就给我们从事火电技术研究的科技工作者提出了一个重要的课题:努力用最低的费用消耗达到最大减排的目的。鉴于明年将执行对NOx排放收费的新标准,所以也必须抓紧采取技术措施降低NOx的排放。在这方面我们的研发工作已经取得了进展,需要尽快地开展工业性试验,在取得实践经验后在面上推广。

  与此同时,我们现在就应当把减少CO2排放的问题列入研究计划。燃煤发电每生产1kwh的电能,就产生约O.7kg的CO2。减排CO2的主要措施包括:

  (1)大力实施节能,在发电领域努力提高发电效率。经过计算,燃煤机组的发电效率每提高1%,其CO2的排放量将减少2%。

  (2)努力调整电源结构,发展可再生能源(包括水电、风电)、太阳能和核能等,减少矿物燃料的使用。

  (3)发展氢燃料发电,即发展燃料电池。有关研究机构可以在这方面多开展一些前期的研究工作。2.3燃煤发电技术研究要把努力降低火力发电厂的水耗作为重要课题

  我国水资源相对匮乏,特别在煤炭储量比较集中的地区更是短缺,而燃煤发电需要大量的循环冷却水、工业冷却水和化学补充水。通常水冷机组每百万千瓦的耗水量为1m3/s,国际先进水平可降低至O.8m3/s以下,我们的平均水平仍然普遍较高。因此,在研究火力发电技术中必须把“节约用水,降低水耗”作为重要的课题,努力提高发电厂用水的复用指数,采用先进的污水处理技术,实施零排放(ZLD);研究矿井水的先进处理方法,利用矿井水作为循环水的补充水;在严重缺水地区采用大容量空冷机组,降低百万千瓦的水耗。最近我参观了澳大利亚的一个节水型电厂,使用矿井水做补充水,除了自然蒸发和渗漏以外,它没有向系统外排放任何污水,AG8国际大厅登录,当然电厂的建设成本和运行费用比较高。我国已有10多座火电厂实施了零排放,取得了较好的效果,但在设计上、运行上及稳定性方面还存在着一些问题。我们要结合中国国情继续深入研究开发出价格比较合理的发电厂节水技术,建设中国式的节水电厂。这一技术的广泛应用必将为在缺水地区建设燃煤电厂提供重要的技术支持。

  2.4要重视研究改善大型燃煤机组调峰性能的技术,提高低负荷和变负荷下运行的水动力学稳定性和燃烧稳定性,保持高的发电效率

  这对适应电力市场的竞争,保证电网的合理运行,满足用户需求,取得电厂良好的经济效益是十分重要的。

  2.5在发电侧引入竞争的条件下,更要重视厂网协调、机网协调问题,保证向用户可靠供电

  在这方面,电网有责任,发电厂也有责任。因此,不仅要从管理上,更要在技术上进一步开展厂网协调、机网协调的研究,将保证电网安全和保证发电设备的安全统一起来,特别是对大机组轴系扭振的问题开展研究和采取防止电网低频振荡的技术措施。电厂要在保证电力系统稳定和可靠供电方面提供支持,电网也要在保证发电设备安全方面提供有利条件。我们在这方面已经取得了很大的进展,例如不少机组安装了PSS装置;电网中的关键电厂正在或已经具备了黑启动的条件;电网也在开展低频减负荷和大机组低频解列的协调工作。解决这些问题必然会对发电机组的控制技术、发电设备的可控性和可靠性提出新的要求。

  要为合理使用耐热钢材,保证高温部件的安全,延长其使用寿命、降低建设成本和运行成本提出优化措施,为超临界、超超临界机组的批量生产、建设和运行安全提供技术指导。

  以上6个方面只是今后燃煤火电技术领域几项主要的工作,远非全部工作,仅供大家参考。

  (1)希望火电分会的工作做得更细致、更扎实,在组织国内科技交流,促进国际民间学术交流和开展科技普及工作的同时为政府部门宏观决策、为促进电力企业技术创新提供越来越广泛、越来越有价值的科技咨询和服务,并为广大电力科技工作者做好服务工作。

  (2)希望火电分会根据需要重点组织一些专业性和专题性学术交流活动,并力争举办成精品活动、精品学术会议。

  (3)希望火电分会的工作既要立足于电力生产建设实际,又要发挥学会跨学科的优势,促进产、学、研结合,促进机电二大领域的交流与合作。我希望在学术研究和交流上更多地邀请和吸引相关高校、科研设计单位、两院院士和高水平的技术专家参与。在组织这些学术活动中,也可以邀请国际知名专家、著名厂商参与,把国内外的学术交流逐步结合起来,充分发挥各方面的积极性,为火力发电技术的进步服务。作者:中国电机工程学会陆延昌

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