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火电设备制制业三十年:支持更高效洁净的电力

来源:本站原创    发布时间:2019-05-04

  2002年以来,我国自从研发了100MW、200MW及300MW品级的CFB汽锅。目前,引进型300MWCFB汽锅已有约20台订货,此中9台投运。自从研发型300MWCFB汽锅已有17台订货。目前,东方电气、西安热工研究院、大学等都已投入自从开辟600MW超临界CFB汽锅产物新范畴。

  颠末三十年成长,我国已构成以上海、四川、为代表的发电设备制制,我国发电设备制制业的手艺程度、制制工艺、办理流程等都取得了庞大的成绩。目前,我国发电设备制制业全体程度曾经接近世界先辈程度。

  通过引进600MW亚临界火电机组,到2000年,我国制制的发电设备已成长到亚临界,大大提高了发电机组的效率。同时,国际上曾经呈现了蒸汽参数更高的火电机组,即超临界火电机组,它取划一容量的亚临界机组(600MW)比拟,效率相对提高2%。效率的提高,节流了煤炭资本的耗损,降低了SOx、NOx、CO2的排放。

  我国十一五节能减排的方针提出和我国改变经济成长模式的需要,使我国空冷电坐成长敏捷,空冷设备研制能力和供货能力敏捷提高,我国已完万能够制制60万kW的亚临界、超临界空冷系统,且已具备研制100万kW的超超临界空冷系统的能力。目前,我国空冷机拆卸机容量已达2000多万kW,到2015年拆机容量将达到1亿kW,是世界上空冷拆机容量最多的国度。

  我国的燃气轮机工业起步于20世纪50年代末,颠末几十年的成长,正在轻型燃机的科研、设想、出产和成套方面堆集了必然的经验。但因为沉型燃气轮机属于配备制制业中制制难度最大的产物,且受我国工业手艺、经济能力及能源政策等诸多要素影响,我国正在沉型燃机制制成长很慢。正在2001年实施打捆投标以前,我国已有上百台燃气轮机正在运转,但没有一台是国内自从出产的,四大焦点部件(压气机及其叶片、燃烧室和喷嘴、透平转子及其叶片、节制系统)几乎全数依赖进口。

  20世纪90年代初,我国曾对IGCC进行过大量的研究,并取得了一些成就,为IGCC示范电坐奠基了根本,颠末论证国度核准预备正在山东烟台成立我国第一个IGCC示范电坐,但因为其后的电力体系体例而中缀。

  第一,立异能力比力亏弱。我国企业只是正在引进消化的根本上有所立异,研发投入严沉不脚,形成立异较少。因而,要正在国度政策的支撑和企业办理层的注沉下,成立持久立异机制,构成并连结持久不变的根本研发场合排场。

  空冷散热器方面以哈空调为代表的国内企业已打破国外垄断,并具备自从供货大型空冷系统的能力。空凉风机群方面,惠阳航空螺旋桨制制厂和上海汽轮机厂等已能出产大曲径间接空凉风机。其他诸如龙源冷却手艺无限公司、江苏双良空调设备股份无限公司等国内一多量优良企业都已具备制制高质量的空冷系统设备能力。

  按照原一机部的放置,300MW机组由上海机电一局(后改由上海结合电气公司)担任组织上海汽轮机厂、电机厂和汽锅厂试制;600MW机组由发电设备成套公司担任组织汽轮机厂、电机厂和汽锅厂试制。东方汽轮机厂、电机厂和汽锅厂则进行协做共同。

  1997年,按照国务院核准的《中国干净煤手艺“九五”打算和2010年成长纲要》的要求,原国度计委决定采用技贸连系体例从国外引进大型轮回流化床汽锅设想制制手艺,同时引进一台300MW轮回流化床汽锅设备扶植的大型干净煤发电示范工程。此后颠末不竭调查、构和,2003年,确定依托四川白马轮回流化床示范电坐工程实现大型超临界轮回流化床国产化,并取阿尔斯通签定合做合同。按照合同,阿尔斯通取东方汽锅(集团)股份无限公司配合为白马电坐供给全球最大容量的CFB汽锅。此外,阿尔斯通还将其全球领先的超临界轮回流化床手艺让渡给中国最次要的三家汽锅制制商,即东方汽锅厂、汽锅厂和上海汽锅厂以及中国次要的设想院。2006年4月17日,该300MW轮回流化床示范工程完成168小时试运,投入贸易运转;7月24日,按取阿尔斯通签定的合同,完成了336小时满负荷运转查核。我国参取设想和制制的科研院所、企业正在此次CFB示范工程中获得了丰硕的经验,为我国自从研发300MW、600MW轮回流化床奠基了根本。

  该引进项目极大的鞭策了我国火电设备制制业的成长:第一,培育了大量的手艺人才和办理人才。各制制企业和科研院所派出大量办理、设想、工艺、质量、尺度等专业人员出国培训,以及正在研制过程中堆集了丰硕的经验。第二,极大提高了火力发电制制业的手艺程度。好比累计翻译西屋公司和美国燃烧工程公司的图纸材料达16040页,总字数跨越1700万字,并充实消化接收,满脚了查核机组的试制需要。第三,对次要发电设备制制企业进行了较大规模的手艺,大大提高了发电从辅机制制企业配备程度和工艺制制程度,发电设备的设想、制制能力实现了质的逾越。

  2000年,我国将超超临界发电手艺列入国度“十五”科技攻关和“863”打算,并制定以中方企业为从,引进手艺取中外结合设想制制的手艺线,以期加大国产化力度,并最终实现自从设想、制制。

  1985岁尾,首台300MW火电机组试制完成,并于1987年6月30日正在山东石横电厂投运;1986年12月,首台600MW火电机组试制完成,1989年11月,正在安徽平圩电厂投运。两台机组运转实践证明,研制工做是成功的。到20世纪90年代初,我国已完全控制了300MW、600MW火电机组的设想、制制手艺,并进行了优化。正在其后的几年中成长敏捷,我国已不再依托进口300MW、600MW亚临界火电机组,并向国外出口。

  20世纪70年代,全体煤气化结合轮回手艺(以下简称IGCC)降生,它是一种十分有贸易使用前景的干净煤发电体例,也是将来成长煤基发电近零排放(CO2的近零排放)——即“绿色煤电”的焦点手艺之一。面临我国“以煤为从”的能源操纵国情和面临国表里环保压力不竭加大的现实,IGCC将是一个无效可行的手艺处理路子。

  到2007岁尾,国内火电设备制制企业共持有600MW超临界火电机组订单203台,完成出产交货104台,正在电网中投入运转的有70多台。经对机组进行热力机能实测,供电煤耗为295g/kWh摆布。目前,参数为24.2MPa538℃/566℃和24.2MPa566℃/566℃的600MW超临界火电机组已完全国产化,从已投运机组的热力机能实测数据可知,我国出产的600MW超临界火电机组的机能已达到国际先辈程度。

  20世纪90年代当前,因为世界范畴内的能源严重以及环保的压力,超超临界手艺又进入了新一轮的成长期间,构成了一批颠末验证的新设想方式、新布局,大大提高了机组的经济性、靠得住性、运转矫捷性,被为是处理电力欠缺、能源操纵效率低和污染严沉最为现实和无效的路子。

  我国从20世纪80年代后期起头注沉成长超临界火电机组,1992年,我国引进的首台600MW超临界火电机组安拆正在上海石洞口二厂,正在此次引进中,我国通过技贸连系,采用设备制制分包和引进制制手艺等体例,使上海电坐设备制制企业获得了62项主要设备的分包制制项目和一批设备设想软件,通过参取从设备的结合设想、制制以及手艺人员接管培训等路子,获得了超临界机组的环节制制手艺,为自从设想、制制超临界火电机组培育了人才,并由此开展了项目攻关,为我国超临界机组的国产化奠基了根本。目前,我国进口的超临界火电机组共计18台,总容量为1000万kW,此中,最大单机容量为900MW,最长运转时间已有13年,堆集了丰硕的运转经验。但随之呈现的问题是,大量进口超临界火电机组严沉压缩我国火电设备制制业的市场空间,且对我国研制超临界火电机组形成阻畅,做为严沉配备的600MW超临界火电机组必需实现国产化才能满脚我国经济社会成长的需要。

  2008年6月14日,由东方电气集团公司所属企业东方汽锅自从开辟设想制制的国内首台采用不带外置换热器、燃用劣质煤300MW超临界轮回流化床3号机组汽锅,正在广东宝丽华梅县荷树园电厂成功通过168小时满负荷运转,汽锅各项手艺目标达到了国际先辈程度,这标记着中国正在燃用干净煤大型电坐汽锅手艺方面取得了新冲破。

  高贵的原材料和配套进口费用,将很大程度上限制我国超超临界火电机组的合作力,以至影响整个行业的健康成长。因而,国度要加大对超超临界机组材料的研制和长时高温机能及持久组织不变性试验研究的投入,降低机组制形成本,提崇高高贵超临界机组的性价比,使投资效益获得最大化。

  2003年下半年我国起头了超超临界机组的扶植。颠末充实阐发论证,决定建制1000MW级超超临界火电机组。、上海、东方三大集团的制制企业别离从三菱(汽锅)、东芝(汽机)、西门子(汽机),阿尔斯通(汽锅),日立(汽机和汽锅)引进了1000MW超超临界手艺,并最终试制出1000MW超超临界火电机组。目前,已投入运转的超超临界火电机组有:华能玉环电厂一期4×1000MW(26.25MPa,600℃/600℃),华电邹县电厂四期2×1000MW(25MPa,600℃/600℃),国电泰州电厂1000MW(25MPa,600℃/600℃),国电上海外高桥电厂III的1000MW(27MPa,600℃/600℃),发电效率根基不变正在45%摆布,供电煤耗约285g/kWh。这几台机组的国产化率约60%,跟着制制台数的添加,国产化率将提高到85%以上。

  第四,我国的大型铸锻件和耐高温高压、抗蠕变材料等不克不及实现国产化,形成材料取零部件采购以国外为从,增加了采购周期,机组动态出产成本成倍添加。因而,该当尽快实现环节材料的国产化。(来历:电力设备社)

  2002年之前,国内仅有大同二电厂2×200MW、太原二电厂2×200MW和内蒙丰镇电厂4×200MW三个电厂等8台大型间接空冷机组投入运转。此中大同、太原电厂的间接空冷机组从进口,内蒙丰镇电厂的间接空冷机组由空调股份无限公司制制。从2002年之后,大型电坐空冷市场才起头正在国内全面启动,2006年之前,我国空冷系统市场大多被GEA公司和美国SPX公司等垄断。因为空冷系统制价高贵且属严沉配备,我国通过政策搀扶和企业不懈攻关,使国内空冷系统制制企业敏捷兴起。2006年之后使用国内企业制制的空冷系统逐渐增加,并最终占领从导地位。出格是空调股份无限公司(以下简称哈空调)通过承担的通辽三期600MW间接空冷系统示范工程,全面控制了大型电坐制冷系统的焦点手艺,构成了具有自从学问产权的手艺系统,完全有能力承担大型电坐制冷系统的设想和制制。该示范工程间接节流投资上亿元。

  目前,搅扰我国超超临界火电机组成长的问题是所需材料国内无法供给和部门派套设备国内企业无法供给。例如,超超临界压力汽锅的过热器/再热器所利用的Super304H、HR3C、SA213等材料几乎全为进口钢材。每台汽锅进口材料量庞大,以上海汽锅厂660MW超超临界压力汽锅为例,上述进口材料需720吨/台,若按平均约30万元/吨计较,单台炉进口材料费约2.16亿元。1000MW汽锅进口材料近1000吨/台,而上海汽锅厂同容量660MW超临界压力汽锅,上述进口材料仅为330吨/台。而配套管件、阀门、辅机、仪表等设备进口比例更大。以阀门为例,600MW超超临界压力汽锅本体阀门总数为270套,平均进口数量243套,进口阀门比例为90%,单台汽锅本体阀门进口费用约5000万元。

  目前,鉴于一次能源危机和环保压力的加大,IGCC热界范畴内再度升温,我国“十一五”成长规划纲要明白提出“启动全体煤气化—蒸汽结合轮回电坐工程”,并被列为配备制制业复兴沉点之一。华能集团、华电集团、大唐集团、神华等纷纷涉脚IGCC范畴,并正在浙江半山和天津筹建两座IGCC示范电坐。

  为实现沉型燃机的自从制制,推进国内沉型燃气轮机财产的成长和制制程度的提高,从而提拔国度正在严沉配备范畴的手艺程度,2001年10月,国度发改委提出同一组织国内市场资本,集中投标,以让渡制制手艺为前提,拔取国际上出名的沉型燃气轮机制制公司取国内大型电坐设备制制企业构成结合体,引进国外成熟先辈的产物及其制制手艺,分阶段提高国产化比例,沉点处理燃气轮机四大部件的国内制制和系统集成。实践证明,这一行动打破了其时国际先辈沉型燃气轮机制制手艺高度垄断的款式,实现了沉型燃气轮机手艺让渡及国产化制制的起步,为沉型燃气轮机的自从化制制奠基了优良的、高起点成长的根本。沉型燃机手艺是从零做起,取以往的300MW、600MW汽轮机、发电机、汽锅的设想手艺引进和100MW、300MW轮回硫化床汽锅设想手艺引进比拟,其难度是不克不及对比的。

  超临界轮回流化床汽锅正在发财国度的研究和产物开辟工做才方才起步,这项手艺到底存正在多大的手艺风险还很难评估。目前,我国起头做根本研究工做是需要的,但正在产物开辟、使用上不宜过急。

  新中国成立之前,我国火电设备制制业完全处于空白形态。1952年,我国从原捷克斯洛伐克引进6MW和12MW火电机组制制手艺,1953年,从原苏联引进6MW和50MW火电机组制制手艺,至此,我国火电设备制制业起头起步成长。到前,我国曾经可以或许完全自从研制高压、超高压、亚临界电坐汽锅、感动式汽轮机、双水内冷、水氢氢汽轮发电机等6~300MW火电机组,此中100MW、125MW、200MW、300MW火电机组正在各地电网中成为从力机组,同时初步构成了、上海、东方等三大大型发电设备出产。

  “十五”期间,我国进行了3次投标,引进通用电气、西门子和三菱3种F级大型单轴燃气轮机机组共54套。我国三大动力集团的汽轮机厂投入了主要力量进行研制,颠末取上述跨国企业的合做,2005年5月,哈动力的109FA燃气轮机正在张家港电厂和浙江半山电厂正式投运;7月,东方电气的M701F燃气轮机试运成功,国产化率达46%以上。2006年7月,南京汽轮电机(集团)无限义务公司取通用电气合做的国产化项目第一台9E级国产化燃气轮机成功焚烧试车。

  IGCC成长所面对的坚苦,次要是设备制价过高以及部门环节手艺国产化问题,还有由上述缘由形成的上彀电价偏高的问题。因而,加速IGCC设备国产化是我国火电设备制制业的攻关项目之一。

  目前,我国超超临界火电机组按容量凡是可分为600MW品级和1000MW品级,国内制制企业持有的600MW品级超超临界火电机组订单已有30多套,1000MW品级超超临界火电机组订单有70多套。

  十一届三中全会当前,正在“对内搞活、对外”方针指点下,我国火电设备制制业起头稳步成长。1980年,为加速提高电力工业和火电设备制制业程度,我国决定引进300MW、600MW亚临界火电机组的设想、制制手艺。此后,引进型300MW、600MW火电机组手艺消化、接收,机能优化的科研攻关工做被列入国度“六五”、“七五”、“八五”打算的严沉手艺配备研制成套项目。火电设备制制业的成长史翻开了新的一页。正在原国务院总理提出“连合制机”的号召下,确定几家引进项目后,担任该项目标原一机部、水电部确定了引进方针:引进手艺不只要为大型火电机组批量出产和火电设备供应立脚国内创制前提,同时还应为此后火电手艺的开辟奠基根本。

  第三,面临国际市场,我国发电设备制制企业还仅处于出口阶段,还没有展开跨国运营勾当。比之跨国企业,我国发电设备制制企业正在供给交钥匙工程以及全体处理方案等方面,能力十分亏弱。因而该当按照发电设备企业上下逛配套关系,加速布局调整和财产沉组,通过政策指导和市场驱动塑制财产集群劣势,构成一批集科研、设想、制制、成套办事为一体,具有国际合作力的大型企业集团。

  1980年9月,我国和美国西屋公司签定了汽轮机发电机组手艺让渡合同和第一台样机零部件采办合同;1980年11月和美国燃烧工程公司签定了汽锅手艺让渡合同和第一台样机零部件采办合同。此次引进了300MW、600MW亚临界火电机组的成套手艺、三大从机及电坐设想,以及风机、水泵、磨煤机及相关从动节制等次要辅机设备。此次参取引进项目涉及从辅机制制企业、研究院所、电力设想院等约200家单元。其机组具有20世纪70年代末、80年代初的世界程度。

  第二,共性手艺自从立异平台缺位,财产部分、科研院所改制后,减弱了科研院所对行业共性手艺和根本研究的能力,导致企业反复研发。因而,该当正在国度政策的指导下,成立财产共性手艺研究机构。沉组和整合国内发电设备范畴现有资本,扶植若干个发电设备制制财产共性手艺国度尝试室和国度工程手艺研究核心,沉点开展财产原创性手艺、共性手艺及计谋性环节手艺的研究开辟,提高科技持续立异能力。

  2000年4月,国务院确定的“九五”期间严沉配备国产化项目——华能沁北电厂(2台600MW)一期工程开工,它是600MW超临界火电机组设备国产化项目标依托工程。此中汽锅、汽轮机、发电机组别离由东方汽锅厂、汽轮机厂、电机厂采用引进手艺制制。2004年,该工程建成投产,国产化率跨越70%。

  但因为汗青缘由,到前我国火电设备制制业能力仍然亏弱,手艺配备掉队,办理不善,手艺储蓄。出格是20世纪70年代初我国自行研制的125MW、200MW、300MW等大容量火电机组手艺工艺尚未完美,投运后变乱频发。用户对此颇成心见,于是呈现了大量进口300MW火电机组的场合排场。因而,我国火力发电设备制制业全体程度亟需提高。

  (本文获得了中国动力工程学会副秘书长杨奇娟、中国水力发电工程学会秘书长邴凤山、山西省电力行业协会电坐工程专家王佩璋等专家的鼎力帮帮,特此衷心称谢。)

  目前,面临国际石油价钱大幅飙升,我国燃气轮机电厂不胜沉负,几乎全数处于停产或半停产形态,吃亏严沉。这对我国大型燃气轮机的成长十分晦气。所以急需摸索出一套适合国情的持久应对政策,通过气价、电价政策上的调理,成立有益于大型燃气轮机发电的成长机制。

  目前,我国空冷汽轮机制制企业次要有上海汽轮机厂、汽轮机厂、东方汽轮机厂等,都已能制制单机600MW的空冷汽轮机,出格是上海汽轮机厂已具备制制1000MW级的空冷汽轮机。值得一提的是,我国空冷汽轮机从起头起步就完满是通过国内研制实现大成长的,其制制手艺已达达到到国际程度。

  常压轮回流化床(CFB)燃烧手艺,是一种较好的干净煤燃烧手艺,并遍及获得了使用。1988年11月5日,我国第一台35t/hCFB电坐汽锅由济南汽锅厂研制成功,并正在山东明水热电厂投产,标记着我国进入常压轮回流化床(CFB)燃烧手艺范畴。之后,我国将“大型轮回流化床电坐汽锅研制”列入国度“八五”科技攻关项目,并进行了大量的研究试制。但我国研制的CFB均使用于高压、超高压、亚临界参数的机组上,其热效率、煤耗的再降低遭到。为了进一步降低热耗、煤耗,提高效率,就必需成长大型超临界轮回流化床。

  比之中华平易近族五千年的成长过程,30周年仅是其一细小片段,然而这三十周年所的能量,正在这五千年的大空间里熠熠生辉,惹人瞩目。从初我国决定引进300MW、600MW亚临界火电机组制制手艺,到2007年,华电邹县电厂8号机组、华能玉环电厂3号、4号机组等4台1000MW超超临界火电机组接踵投运。三十年,我国火力发电设备制制业实现了质的逾越,一跃达到国际先辈程度,无力的支持了我国电力工业的持续健康成长。

  目前,我国大型燃气轮机发电设备自从开辟、制制的能力显著加强,大型燃气轮机拆卸、试车核心已建成投产,一批燃气轮机研发核心也已运转。尤为值得关心的是因为IGCC电坐正在我国已获得初步成长,做为此中主要设备之一,大型燃气轮机国产化显得尤为主要。但至今我国仍没有控制大型燃气轮机整套设想、制制手艺。因而,目前起首要处理的是正在“十一五”期间可以或许制制出零件,而不是控制所有的焦点手艺;其次不要盲目逃求燃气轮机结合轮回的高压比、高温度和高效率,而要取得全体效率和环保目标的冲破。

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