全球矚目上海外三電廠“251工程”計劃今年年內(nèi)開工

上海“火電”領(lǐng)域?qū)⒃賱?chuàng)世界記錄。國家示范性項目――“251”工程，計劃今年年內(nèi)開工，力爭2018年底建成。該項目設(shè)計供電煤耗可降至251克/度，這是一個全新的世界記錄，CO2排放量將低于美國新近推出的“苛刻標準”。

最近，外高橋第三發(fā)電廠總經(jīng)理馮偉忠收到一封來自美國機械工程師協(xié)會（ASME）電力運行與維護技術(shù)委員會副主席克里斯瑪塞拉C.E.M.的來信。來信是邀請馮偉忠及其團隊參加2016年度ASME電力與能源大會，在會議中作為大會主題演講人發(fā)言，并已提名馮偉忠為ASME電力部分最高榮譽――委員會主導(dǎo)者獎。

ASME有134年歷史，是制造業(yè)領(lǐng)域世界權(quán)威，包括中國在內(nèi)世界上90多個國家進出口機械工程設(shè)備的參考標準由其制定。中國企業(yè)家受此高規(guī)格邀請，在ASME歷史上并不多見。

251工程：有望突破不可跨越的界限

吸引ASME的除了馮偉忠以往的技術(shù)創(chuàng)新，還有上海申能公司正在緊鑼密鼓籌劃的國家示范性項目“251”工程。這個全球矚目的工程選址安徽平山電廠，總投資50億元左右，計劃今年年內(nèi)開工，力爭2018年底建成。

“251”工程是一臺135萬千瓦的二次再熱超超臨界機組，采用的是馮偉忠獨創(chuàng)的“高低位分軸布置的汽輪發(fā)電機組”技術(shù)以及其他一系列創(chuàng)新技術(shù)，設(shè)計供電煤耗可降至251克/度。這是一個全新的世界記錄。更重要的是，這一工程CO2排放量有望低于美國新近推出的“苛刻標準”。

如今，美國環(huán)境保護署（EPA）要求，新建煤電的排放要達到636公斤/毛兆瓦時限值。美國國家電力研究院（EPRI）權(quán)威專家專門出具報告稱，當前技術(shù)水平最高的超超臨界（USC）燃煤電廠能達到800公斤/毛兆瓦時，而尚在研究中的下一代先進超超臨界（A-USC）電廠也將僅達750公斤/毛兆瓦時。此外，目前較為熱門的CO2捕捉和儲存技術(shù)不具有商業(yè)競爭力，其技術(shù)發(fā)展前景存在變數(shù)。因此，EPRI的結(jié)論是，除非能進行大比例的熱電聯(lián)供，否則煤電技術(shù)將來無論如何發(fā)展也無法突破“636公斤/毛兆瓦時”的限值。

然而，“外三”電廠超超臨界機組應(yīng)用后，機組效率已達到46.5%（滿負荷額定工況），對應(yīng)CO2排放量約為670公斤/兆瓦時。而有望于2018年投入運營的平山二期超超臨界機組，CO2排放量有望低于“636公斤/毛兆瓦時”的排放限值。

“馮教授的成就將可能令全球?qū)τ谌济弘姀SCO2排放量的認知模式發(fā)生轉(zhuǎn)變。” 克里斯瑪塞拉C.E.M.表示。“原以為，美國的新燃煤電廠建設(shè)項目幾乎完全被美國環(huán)保局規(guī)定的CO2排放限值所消滅，而馮教授的技術(shù)由于能夠?qū)崿F(xiàn)滿足美國環(huán)保局規(guī)定的CO2排放限值，從而有望使整個火電行業(yè)獲得重生和復(fù)興。” 克里斯瑪塞拉C.E.M.對正在設(shè)計中的“251工程”給出如此評價。

殺手锏：高低位分軸布置的汽輪發(fā)電機組

這是如何做到的？“殺手锏”就是“高低位分軸布置的汽輪發(fā)電機組”。

馮偉忠解釋說，對火電廠而言，一公斤標準煤的發(fā)電量很大程度上取決于蒸汽參數(shù)，蒸汽壓力、溫度越高，理論上能夠發(fā)的電也就越多。而溫度比壓力對效率的影響更大，所以現(xiàn)在世界上火電專家都在研究如何提高溫度來提升發(fā)電效率。比如，現(xiàn)在所用的超超臨界機組中的蒸汽達到600多攝氏度（USC），目前全球正在挑戰(zhàn)700攝氏度大關(guān)（A-USC）。

但這一路徑遇到了不少阻力，問題主要出在材料上。馮偉忠稱，“到了700攝氏度，一般鋼材不行，需要用到一種叫做‘鎳基超級合金’的材料。”馮偉忠說，與我們現(xiàn)在超超臨界600攝氏度等級的材料價格相比，700攝氏度材料價格要再乘以十。”馮偉忠稱，“僅高溫蒸汽管道就將占到造價增加的絕大部分，買這些700攝氏度的管道就要幾十億元。”因此，同等容量的下一代A-USC電廠的造價要相當于現(xiàn)有超超臨界電廠造價的一倍，但煤耗僅下降約20克/千瓦時，商業(yè)價值不高。

“我腦筋急轉(zhuǎn)彎，把具有多個汽缸的汽輪機給拆了，一部分放到鍋爐上去，從而省卻絕大部分的高溫高壓管道。這不但能大幅度降低投資，而且管道短了，阻力變小，散熱損失小了，效率還更高。”馮偉忠稱。德國西門子公司深入研究后對此技術(shù)給予高度評價，該技術(shù)能大大提高火力發(fā)電機組的凈效率，是改革高污染發(fā)電行業(yè)變身排放綠色產(chǎn)業(yè)的唯一機遇，是引領(lǐng)世界煤電繼續(xù)發(fā)展的技術(shù)。

這，并不是憑空奇想。馮偉忠憑著一次次大膽創(chuàng)新，將世界先進水平火電機組整整向前推進了一代。2008年，馮偉忠主持建設(shè)并運行的“外三”超超臨界火電機組問世，即在世界火電業(yè)樹起新標桿――每度電平均運行煤耗287.44克。數(shù)字背后，“外三”獨攬18項節(jié)能減排行業(yè)紀錄，包括12項世界首創(chuàng)和6項國內(nèi)首創(chuàng)的技術(shù)創(chuàng)新。

2009年，“零能耗脫硫技術(shù)”、“廣義回?zé)峒夹g(shù)”等多項節(jié)能降耗技術(shù)創(chuàng)新措施齊下，“外三”單耗再下探至282.16克。2010年，憑借“馮式創(chuàng)新”組合拳，“外三”相繼實施“彈性回?zé)峒夹g(shù)”和“節(jié)能型快速啟動技術(shù)”等技術(shù)改造，在全球火電業(yè)首次叩開“280克大關(guān)”――平均每送出一度電煤耗降至279.39克。2011年，“外三”兩臺機組實際運行供電煤耗更是降至276.02克/千瓦時，再次大幅刷新自己保持的世界紀錄。

破悖論：環(huán)保和企業(yè)效益并非對立體

外三的技術(shù)創(chuàng)新，更悄然改變著整個電力行業(yè)的環(huán)保理念。

日漸嚴重的霧霾，讓火電企業(yè)壓力倍增。一時間，在電力行業(yè)，一場前所未有的節(jié)能減排風(fēng)暴正在刮起：“超低排放”、“超凈排放”成為大家耳熟能詳?shù)脑~語。

2014年7月1日，史上最嚴的《火電廠大氣污染物排放標準》開始實施，新的標準出臺后引起巨大反響，《中國電力報》曾刊登專家文章，標題為《壓垮駱駝的最后一根稻草》來抨擊新的標準。先來看指標對比：氮氧化物（NOx）的含量從450毫克/立方米“垂直下降”至100毫克/立方米，二氧化硫（SO2）的含量從200毫克/立方米下降至50毫克/立方米，煙塵含量從50毫克/立方米下降至20毫克/立方米（重點地區(qū)）。不少電力專家認為，其中有些排放標準比歐盟國家標準還要嚴格。

“指標下降的絕對值十分大。”對于當時大多數(shù)電廠掌握的技術(shù)來看，能想到的無非就是增加過濾次數(shù)。“這就好比洗衣服時‘過’肥皂水一樣，同樣多的水，但第一次過掉的肥皂最多。”馮偉忠解釋道。也就是說，如果減少排放，只是通過增加過濾次數(shù)的話，那么成本會上升不少，但減排的邊際效益會出現(xiàn)明顯下降。

不少人認為，越高的環(huán)保標準往往意味著更高的能耗和運行成本，這對企業(yè)是一種負擔。

而外三研發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)破解了這一矛盾。2012年3月，環(huán)保部來外三看過后驚喜地發(fā)現(xiàn)，對于新標準中爭議最大的NOx排放限值，外三早已優(yōu)于新標準限值，其當年前兩個月的平均排放僅為64.12毫克/立方米，事實上，還可以輕易降至30毫克/立方米以下。有環(huán)境科學(xué)專家在看了外三在線排放數(shù)據(jù)曲線后感慨，“要不是親眼所見，無論如何也無法想象。”這給環(huán)保部門一個強烈的信號：技術(shù)上沒有障礙。

更讓環(huán)保部吃驚的是，外三取得這些減排效果，國家并沒有投過一分錢。不少電廠都為減排發(fā)愁時，外三為何有這么大的積極性？原來，外三的減排不是“增能”，而是“降耗”。

全天候脫硝技術(shù)就是一例。當時，掌握脫硝技術(shù)并不稀奇，但當發(fā)電負荷較低時，就不能用選擇性催化還原法（SCR）來脫硝了，因此，一般電廠的脫硝投入率僅70%。但這一世界性難題，被馮偉忠攻克了。外三一臺機組脫硝的效果相當于其他電廠同類型2臺機組在脫硝。不僅如此，外三機組投產(chǎn)后，重點投向了節(jié)能型的環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域。比如，零能耗脫硫技術(shù)、節(jié)能型高效除塵、低氧低氮高效燃燒技術(shù)等一系列創(chuàng)新技術(shù)，使得環(huán)保刷新了多次世界紀錄，但能耗持續(xù)降低。

這再次回答了不少人的疑問：環(huán)保和企業(yè)效益并不是對立體，可以變成良性互動。

外三一次次的技術(shù)創(chuàng)新既堅定了環(huán)保部推出嚴格標準的信心，同時，嚴重的霧霾和國家嚴控東部地區(qū)新建煤電的舉措，也讓同行清醒地認識到：環(huán)保，電力行業(yè)無法置身事外。不少電廠紛紛開始“技術(shù)自救”，向“超低排放”轉(zhuǎn)變。