開(kāi)發(fā)推廣先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)支撐電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展

張曉魯

(中國(guó)電力投資集團(tuán)公司，北京 100033)

1 前言

發(fā)電行業(yè)按照一次能源的類(lèi)型可以分為燃煤、燃?xì)馊加汀⒑穗?、水電、新能?如風(fēng)電、太陽(yáng)能)發(fā)電。我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展需要合理的能源結(jié)構(gòu)。由于環(huán)境的限制和減排CO2的要求，近一段時(shí)期，在發(fā)電行業(yè)發(fā)展中突出了核電和新能源的作用。然而我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定了以燃煤發(fā)電為主的發(fā)電格局在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生根本性改變。發(fā)展先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)是應(yīng)對(duì)我國(guó)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、滿(mǎn)足能源的需求、保護(hù)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展最有效、最根本的措施。

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求是科技創(chuàng)新的引領(lǐng)，科技創(chuàng)新同時(shí)也會(huì)極大地推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。電力工業(yè)的快速發(fā)展迫切需要開(kāi)發(fā)先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)，超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化推廣使得我國(guó)電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，煤耗指標(biāo)快速接近國(guó)際先進(jìn)水平。但是，為了滿(mǎn)足我國(guó)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式提出的更高要求，不斷提高燃煤發(fā)電機(jī)組的效率、降低污染物排放依然是燃煤發(fā)電技術(shù)進(jìn)步的主題。需要政府相關(guān)政策的支持和科研工作者的不懈努力。

2 我國(guó)煤炭資源和燃煤發(fā)電狀況

我國(guó)煤炭資源豐富，2 000 m以淺的預(yù)測(cè)煤炭資源量為5．6×1012t，能源剩余可采總儲(chǔ)量中原煤占58．8%。我國(guó)煤炭分布不均衡，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈逆向格局，結(jié)構(gòu)性矛盾突出。在已探明的保有儲(chǔ)量中，華北和西北地區(qū)煤炭資源所占比例高，山西、內(nèi)蒙古、陜西和新疆4省區(qū)就集中了全國(guó)近76%的煤炭?jī)?chǔ)量。而東北、華東和中南地區(qū)煤炭?jī)?chǔ)量所占比例低，經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的江蘇、浙江、山東、遼寧等10省市的保有儲(chǔ)量?jī)H占全國(guó)的5%，煤炭產(chǎn)量極為有限。

根據(jù)《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒2010》數(shù)據(jù)，2009年電力部門(mén)煤炭消耗量占工業(yè)部門(mén)煤炭消耗總量的一半以上，SO2排放量占全國(guó)排放總量的55%。根據(jù)IEA數(shù)據(jù)，如果全球化石燃料發(fā)電都能夠達(dá)到現(xiàn)行最佳效率(按技術(shù)可行性估算)，則每年可節(jié)能7．16×108～9．89×108t標(biāo)煤，減排18×108～25×108t CO2，其中潛力最大的當(dāng)屬燃煤發(fā)電(可節(jié)能5．12×108～7．16×108t標(biāo)煤，減排14×108～20×108t CO2)。

我國(guó)東部和中部地區(qū)為保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建設(shè)了大批燃煤發(fā)電機(jī)組，形成了西煤東送的格局。按電煤輸入口徑計(jì)算，2009年華中地區(qū)的豫鄂湘贛4省和華東地區(qū)的輸煤輸電比例分別為13∶1和48∶1，運(yùn)煤占用鐵路運(yùn)力的比重已高達(dá)51．2%，公路交通也壓力巨大，長(zhǎng)距離運(yùn)輸中的煤炭損耗也很高。

至2011年底，我國(guó)電力裝機(jī)容量達(dá)到了1．056×109kW，其中燃煤發(fā)電容量7．65×108kW，占72．5%;全國(guó)發(fā)電量達(dá)到了4．721 7×1012kW·h，其中燃煤發(fā)電量3．897 5×1012kW·h，占82．54%。根據(jù)對(duì)電力工業(yè)“十二五“規(guī)劃的相關(guān)研究預(yù)測(cè)，到2015年全國(guó)電力裝機(jī)容量將達(dá)到1．4×109kW，其中燃煤發(fā)電9．33×108kW;2020年，全國(guó)電力裝機(jī)容量有望達(dá)到1．8×109kW，其中燃煤發(fā)電1．2×109kW。燃煤發(fā)電機(jī)組將長(zhǎng)期占據(jù)我國(guó)電力工業(yè)的主力軍地位。

2．1 燃煤發(fā)電布局的基本思路

2009年，我國(guó)提出2020年非化石能源在一次能源消費(fèi)中的比重要達(dá)到15%，單位GDP CO2排放量比2005年下降40%～45%的目標(biāo)。對(duì)電力工業(yè)提出的任務(wù)是，優(yōu)化煤電發(fā)展，向集約化、環(huán)保化方式轉(zhuǎn)變。

主要發(fā)展方式有:a．推行煤電一體化開(kāi)發(fā)，優(yōu)化綜合能源運(yùn)輸體系。貫徹落實(shí)國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，加快在山西、陜西、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆等煤炭資源豐富地區(qū)布局建設(shè)大容量、高效率的燃煤發(fā)電機(jī)組，建成一批大型燃煤電站集群，形成若干個(gè)大型煤電基地。堅(jiān)持輸煤輸電并舉，利用特高壓輸電網(wǎng)架向東中部地區(qū)供應(yīng)電力。b．推行煤電清潔開(kāi)發(fā)，全面應(yīng)用先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)。西部和北部地區(qū)主要布局建設(shè)低污染、節(jié)水的燃煤發(fā)電機(jī)組。合理控制東部地區(qū)煤電裝機(jī)規(guī)模，東中部電力受端地區(qū)適量布局建設(shè)起負(fù)荷支撐作用的大容量、高效率、低污染的清潔煤發(fā)電機(jī)組。

這樣的發(fā)展方式有3個(gè)好處:a．在西部地區(qū)建設(shè)一批高效、節(jié)水、低污染的煤電一體化基地，可以實(shí)現(xiàn)煤炭就地規(guī)模化利用，減少煤炭外運(yùn)量，在保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)與環(huán)境的同時(shí)，提高全國(guó)整體煤炭利用效率，形成集約化發(fā)展。b．“西電東送”可以大幅降低“西煤東送”給全國(guó)帶來(lái)的運(yùn)輸壓力、生態(tài)破壞與環(huán)境污染，優(yōu)化綜合能源運(yùn)輸體系，帶動(dòng)全國(guó)能源供應(yīng)體系向環(huán)?；l(fā)展。c．在東中部地區(qū)建設(shè)清潔煤發(fā)電機(jī)組，既滿(mǎn)足了當(dāng)?shù)鼗倦娏π枨蟆⒈ＷC電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，又減少了東中部地區(qū)的生態(tài)破壞和環(huán)境污染，形成環(huán)保化發(fā)展。

實(shí)現(xiàn)上述發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵在于快速研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化推廣大容量、高效率、低污染、低水耗的先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)。

2．2 先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)的戰(zhàn)略選擇

目前，國(guó)際上正在研發(fā)、推廣的先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)主要有配有污染物排放控制技術(shù)的超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)、大型火電機(jī)組空冷技術(shù)，以及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(IGCC)［1］。其中，IGCC技術(shù)還處于商業(yè)化試驗(yàn)階段，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能有待進(jìn)一步驗(yàn)證。配有煙氣污染控制技術(shù)的超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)和大型火電機(jī)組空冷技術(shù)已在我國(guó)取得重大突破，并快速推廣普及。

2．2．1 超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)

蒸汽參數(shù)越高，熱力循環(huán)效率越高，這是郎肯循環(huán)的基本原理。一直以來(lái)，提高燃煤發(fā)電機(jī)組的蒸汽參數(shù)都是提高機(jī)組容量與效率的重要手段。超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)就是將水蒸汽的壓力、溫度提高到超臨界參數(shù)以上，從而大幅度提高機(jī)組的熱效率、降低供電煤耗、減少污染物排放。表1是不同參數(shù)煤電機(jī)組的熱效率和供電煤耗的比較，可見(jiàn)超超臨界機(jī)組在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面比原有的亞臨界機(jī)組有較大的提高［2］。

表1 不同參數(shù)機(jī)組的熱效率和供電煤耗Table 1 The efficiency and the coal consumption of different parameter units

2．2．2 大型火電機(jī)組空冷技術(shù)

傳統(tǒng)上火電機(jī)組采用濕式冷卻方式，即用水來(lái)冷卻汽輪機(jī)排汽。由于冷卻塔的蒸發(fā)、風(fēng)吹和排污損失，耗水率偏大?？绽浼夹g(shù)采用機(jī)械通風(fēng)方式，直接用空氣來(lái)冷卻汽輪機(jī)排汽，與濕冷機(jī)組相比可節(jié)水80%以上，但由于背壓高、用電驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)，使得空冷機(jī)組的效率略低于濕冷。這實(shí)際上是“用煤換水”的技術(shù)。直接空冷技術(shù)具有傳熱效果好，傳熱面積小，占地面積小，初投資相對(duì)較低，運(yùn)行靈活，防凍性能好等特點(diǎn)，適合我國(guó)北方“富煤缺水”地區(qū)大規(guī)模建設(shè)火電廠。表2是直接空冷技術(shù)與濕冷技術(shù)耗水率的比較。

表2 兩種冷卻技術(shù)的耗水率Table 2 W ater consumption rate between two cooling technologies

因此，從能源資源、環(huán)境、發(fā)電技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展的幾個(gè)方面綜合來(lái)看，配有煙氣污染控制技術(shù)的超超臨界技術(shù)和直接空冷技術(shù)是我國(guó)發(fā)展先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略選擇，上述技術(shù)的開(kāi)發(fā)可使我國(guó)發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

3 我國(guó)先進(jìn)燃煤發(fā)電的技術(shù)水平

3．1 超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)

電力行業(yè)是裝備型行業(yè)，電力行業(yè)科技水平的提升必須與電站裝備制造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步攜手共進(jìn)。筆者在國(guó)家電力公司科技司工作期間，運(yùn)用系統(tǒng)工程理論指導(dǎo)電力重大裝備研制工作，起到了很好的成效。通過(guò)制訂“九五”、“十五”電力科技發(fā)展戰(zhàn)略和發(fā)展規(guī)劃，每年發(fā)布《科技項(xiàng)目指南》引導(dǎo)電力、機(jī)械兩個(gè)部門(mén)的科研單位開(kāi)展發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)研究;根據(jù)我國(guó)發(fā)電行業(yè)快速發(fā)展、急需升級(jí)換代更高效率燃煤發(fā)電機(jī)組的迫切需求，“十五”初期啟動(dòng)了超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)及示范工程的可行性研究工作，提出“瞄準(zhǔn)國(guó)際最先進(jìn)水平進(jìn)行攻關(guān)，科研工作與示范工程結(jié)合，示范工程實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行”的攻關(guān)目標(biāo)，并獲得了國(guó)家863計(jì)劃支持。

科學(xué)決策是重大技術(shù)攻關(guān)成功的關(guān)鍵。筆者在進(jìn)行超超臨界技術(shù)攻關(guān)路線的頂層構(gòu)架設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)對(duì)國(guó)際國(guó)內(nèi)兩種資源與兩個(gè)市場(chǎng)的調(diào)研，制定了新型耐高溫合金鋼材料在國(guó)際市場(chǎng)采購(gòu)，國(guó)內(nèi)攻關(guān)工作的重點(diǎn)放在超超臨界技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)與運(yùn)行上的方案，以為發(fā)電行業(yè)提供可供升級(jí)換代用的清潔高效發(fā)電設(shè)備為攻關(guān)目標(biāo);在科研管理方面發(fā)揮協(xié)同創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，按照“用戶(hù)牽頭，產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合”管理機(jī)制，“以示范工程的商業(yè)化為導(dǎo)向、以工程項(xiàng)目管理的責(zé)任體系為前提、集中全國(guó)的優(yōu)勢(shì)單位，形成企業(yè)負(fù)責(zé)，研究機(jī)構(gòu)支撐”的管理思路［3］，組織國(guó)內(nèi)電力企業(yè)、三大動(dòng)力設(shè)備制造企業(yè)和研究院所、設(shè)計(jì)院、高等院校等23家國(guó)內(nèi)權(quán)威單位共同攻關(guān)，走出去、引進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新。正是通過(guò)這樣的管理創(chuàng)新，使得研發(fā)任務(wù)于2005年成功完成，技術(shù)成果快速推廣應(yīng)用。

該項(xiàng)目首次提出了我國(guó)發(fā)展超超臨界機(jī)組的技術(shù)選型方案，將現(xiàn)代超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)技術(shù)、高溫材料技術(shù)、加工工藝技術(shù)及熱工理論等先進(jìn)技術(shù)與理論相集成，形成了具有我國(guó)特色的3種不同型式的1 000 MW超超臨界鍋爐、汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、制造軟件包研制和材料加工性能研究;首次系統(tǒng)地分析了我國(guó)現(xiàn)有火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)范對(duì)超超臨界電站的適應(yīng)性，自主設(shè)計(jì)了超超臨界機(jī)組電站;首次研究了超超臨界機(jī)組運(yùn)行特性并自主調(diào)試了1 000 MW機(jī)組;開(kāi)發(fā)出配套大機(jī)組的選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝裝置［4］。

研發(fā)出來(lái)的技術(shù)成果在示范階段就表現(xiàn)出先進(jìn)的性能。浙江玉環(huán)2×1 000 MW示范工程的供電煤耗為282．6 g/kW·h，僅為2006年全國(guó)平均值(366 g/kW·h)的 77．21%，NOx排放 270 mg/m3，SO2排放 17．6 mg/m3，僅為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的 60%、4．4%。江蘇闞山2×600 MW示范工程的供電煤耗達(dá)到284．6 g/kW·h，NOx排放249．8mg/m3，SO2排放51 mg/m3。

通過(guò)全力推廣，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超超臨界機(jī)組已成為我國(guó)新建燃煤發(fā)電站的首選裝備，其裝機(jī)容量和機(jī)組數(shù)量均已躍居世界首位，技術(shù)水平居世界前列，大大優(yōu)化了我國(guó)電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)。

3．2 大型火電機(jī)組直接空冷技術(shù)

該項(xiàng)目同樣是“從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求中找準(zhǔn)科技創(chuàng)新主攻方向”的典型。從2004年開(kāi)始，中國(guó)電力投資集團(tuán)公司與中國(guó)電力工程有限公司、哈爾濱空調(diào)股份有限公司、西安熱工研究院有限公司等單位根據(jù)我國(guó)“三北”地區(qū)電力發(fā)展迫切需要節(jié)水的發(fā)電機(jī)組的需求，共同承擔(dān)國(guó)家重大裝備研制項(xiàng)目“大型空冷火電機(jī)組成套設(shè)備研制”，順利完成了通遼三期電站和霍林河坑口電站工程等示范工程，于2008年成功完成研發(fā)任務(wù)。

該項(xiàng)目首次提出了大型國(guó)產(chǎn)空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)地研發(fā)了大直徑負(fù)壓排汽管道強(qiáng)度及穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法;成功研制出適用于大型空冷系統(tǒng)的單排管換熱元件、大直徑軸流風(fēng)機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備與制造工藝;針對(duì)北方高寒地區(qū)條件，系統(tǒng)研究和掌握了整套機(jī)組的啟動(dòng)、運(yùn)行規(guī)律，得出了空冷機(jī)組的運(yùn)行動(dòng)態(tài)規(guī)律，制定了整套的啟動(dòng)、運(yùn)行和檢修維護(hù)規(guī)程［5］。

3臺(tái)國(guó)產(chǎn)600 MW空冷示范機(jī)組的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但造價(jià)比國(guó)外同等設(shè)備降低了30%(3 600萬(wàn)～4 800萬(wàn)元/臺(tái))。至2010年底，采用本成果技術(shù)的空冷機(jī)組總裝機(jī)容量達(dá)1．46×107kW，每年可節(jié)水約3．2 ×108m3。

圖1標(biāo)示出了超超臨界技術(shù)和大型空冷技術(shù)的已應(yīng)用范圍，可以清晰地看出超超臨界技術(shù)已成為我國(guó)華北、華中、華南、東南等地區(qū)的主力機(jī)型，大型空冷技術(shù)也在西北、華北區(qū)域快速推廣，推動(dòng)我國(guó)電力工業(yè)向集約化、環(huán)?；绞睫D(zhuǎn)變。

圖1 2010年底超超臨界機(jī)組和空冷機(jī)組的裝機(jī)分布Fig．1 The installed distribution of ultra super critical units and air-cooling units by the end of 2010

4 先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)對(duì)電力工業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型的作用

4．1 支撐大型煤電基地的建設(shè)與布局

超超臨界機(jī)組單機(jī)容量可以達(dá)到1×106kW，煤耗比亞臨界機(jī)組降低了14%，土地使用面積與亞臨界機(jī)組基本相當(dāng)。并且由于單機(jī)容量大幅提高，在煙氣凈化裝置單體投資增加不大的情況下，大幅降低了每千瓦發(fā)電容量需要投入的節(jié)能環(huán)保投資。新一代的超超臨界燃煤電站普遍按照4臺(tái)機(jī)組配置，一個(gè)電站總裝機(jī)規(guī)?？梢赃_(dá)到4×106kW，相當(dāng)于以往的4個(gè)亞臨界電站，而土地使用面積和節(jié)能環(huán)保投資卻節(jié)省了3倍，煤耗也降低了七分之一。隨著大型空冷技術(shù)在我國(guó)西北、華北地區(qū)的快速推廣，6×105kW等級(jí)的空冷機(jī)組耗水率僅為濕冷機(jī)組的15%。采用空冷裝備的大型燃煤發(fā)電站在節(jié)煤、省地、降低污染的基礎(chǔ)上，還可以大幅地節(jié)約水資源。

因此，超超臨界機(jī)組和大型空冷機(jī)組是在西部和東中部地區(qū)建設(shè)大型煤電集群的最佳裝備，通過(guò)集中布局充分發(fā)揮規(guī)?；б?，一舉實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、省煤、節(jié)地以及環(huán)保、節(jié)能投資的大投入等多項(xiàng)集約化社會(huì)效益。由超超臨界電站和大型空冷電站集群組成的煤電基地，構(gòu)成了特高壓輸送電網(wǎng)骨架的電源支撐點(diǎn)，滿(mǎn)足了“西電東送”對(duì)重點(diǎn)電源點(diǎn)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的要求，推動(dòng)我國(guó)綜合能源運(yùn)輸體系從原來(lái)的“輸煤為主”向“輸煤輸電并舉”的發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。

4．2 推動(dòng)發(fā)電行業(yè)污染物減排

“十一五”期間，發(fā)電行業(yè)節(jié)能減排取得巨大的成績(jī)。煤電機(jī)組平均供電煤耗累計(jì)下降37 g/kW·h;全國(guó)電力 SO2排放 9．56×106t，比 2005年降低約29%;單位發(fā)電量煙塵排放量降低約37．5%，為0．5 g/kW·h。這些成績(jī)與推廣高效率、低污染、配置脫硫脫硝裝置的超超臨界機(jī)組密切相關(guān)?！笆晃濉逼陂g全國(guó)累計(jì)關(guān)停小火電機(jī)組7．683×107kW，至2010年底，已投入運(yùn)行的超超臨界機(jī)組總裝機(jī)容量達(dá)5．77×107kW，占此期間全國(guó)新增600 MW以上燃煤發(fā)電機(jī)組總裝機(jī)容量的51．99%。如果這些機(jī)組建設(shè)同等容量亞臨界機(jī)組，每年就要多耗煤800多萬(wàn) t，增加排放 CO2約 2．1 × 107t，SO2約1．5 ×105t。

4．3 推動(dòng)燃煤發(fā)電技術(shù)進(jìn)步

以超超臨界技術(shù)為例，在其研發(fā)過(guò)程中，掌握了大型汽輪機(jī)、鍋爐所需要的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，提高了我國(guó)大型關(guān)鍵設(shè)備制造、設(shè)計(jì)和電站設(shè)計(jì)、建設(shè)、安裝的精細(xì)化程度，加快了電力自動(dòng)控制技術(shù)、環(huán)保技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)材料工業(yè)和制造行業(yè)的共同努力，超超臨界機(jī)組所需的關(guān)鍵耐熱金屬材料，如T91、T92、P92、SUPER304 和 HR3C 等材料，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化和批量化，并已在國(guó)產(chǎn)超超臨界機(jī)組中實(shí)用，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)電站用鋼的空白。通過(guò)大批超超臨界電站的建設(shè)，積累了豐富的大型燃煤發(fā)電工程建設(shè)與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提高了大型工程管理水平，培養(yǎng)了一大批高端技術(shù)人員，并同步提高了基層建設(shè)、運(yùn)行人員的技能與素質(zhì)，為下一階段的電力技術(shù)進(jìn)步積累了豐厚的技術(shù)儲(chǔ)備與人才儲(chǔ)備。

4．4 促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展

截至2011年9月底，我國(guó)累計(jì)投產(chǎn)超超臨界機(jī)組85臺(tái)共6．929×107kW，直接增加國(guó)內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)值約750億元。截至 2011年底，國(guó)內(nèi)外共有2．806×107kW空冷機(jī)組采用了大型空冷技術(shù)成果，其中還有2．66×106kW的空冷設(shè)備出口至意大利和印度，直接增加國(guó)內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)值近20億元。與國(guó)外空冷系統(tǒng)相比，國(guó)產(chǎn)化的空冷系統(tǒng)工程造價(jià)約降低100元/kW，直接節(jié)省國(guó)內(nèi)大型空冷機(jī)組工程投資近30億元。通過(guò)這兩項(xiàng)先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)的推廣與應(yīng)用，有效拉動(dòng)了內(nèi)需，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

5 我國(guó)先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)的最新進(jìn)展

5．1 不斷提高超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)水平

國(guó)產(chǎn)化超超臨界燃煤示范電站項(xiàng)目考慮首臺(tái)首套因素，所制訂的機(jī)組參數(shù)為25 MPa、600℃ /600℃，一次再熱結(jié)構(gòu)，機(jī)組的設(shè)計(jì)效率為45%，供電煤耗283 g/kW·h。在上海漕涇2×1 000 MW電站的設(shè)計(jì)中注重了機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、安裝調(diào)試等技術(shù)的優(yōu)化，采用全壽命周期理念確定設(shè)備性能，提高工程建設(shè)管理水平，使供電煤耗達(dá)到277．8 g/kW·h，比示范工程低4．8 g/kW·h。

為了實(shí)現(xiàn)超超臨界技術(shù)的不斷進(jìn)步，在上海漕涇二期2×1 000 MW工程中，試驗(yàn)研究了更高參數(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的超超臨界技術(shù)，蒸汽參數(shù)將達(dá)到31 MPa、600℃ /620℃ /620℃，并采用二次再熱形式，機(jī)組的效率將達(dá)到48%，供電煤耗降至255．94 g/kW·h。該項(xiàng)目已經(jīng)通過(guò)了預(yù)可行性研究審查。

下一步，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)將逐步實(shí)現(xiàn) 35 MPa、700℃ /720℃ /720 ℃［6］。

5．2 CO2捕集關(guān)鍵技術(shù)

CO2捕集、利用和儲(chǔ)存技術(shù)(CCS)是IGCC中最重要的實(shí)現(xiàn)CO2減排的技術(shù)，也是IGCC實(shí)現(xiàn)潔凈發(fā)電的關(guān)鍵。對(duì)于超超臨界燃煤機(jī)組，已經(jīng)開(kāi)展了一些技術(shù)研究，工業(yè)試驗(yàn)級(jí)的設(shè)施已經(jīng)投入運(yùn)行。在中國(guó)電力投資集團(tuán)公司重慶合川電廠兩臺(tái)3×105kW機(jī)組自主研發(fā)、建造了國(guó)內(nèi)首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)燃煤電廠CO2捕集裝置的工業(yè)示范項(xiàng)目，碳捕集率達(dá)到95%以上，整體技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)。十萬(wàn)噸級(jí)碳捕集技術(shù)也已經(jīng)完成可行性研究。該技術(shù)的進(jìn)一步大型化和經(jīng)濟(jì)性的提高將使超超臨界機(jī)組在效率和CO2減排方面優(yōu)于IGCC等先進(jìn)的潔凈煤技術(shù)，是今后燃煤發(fā)電的主要發(fā)展方向。

總之，燃煤發(fā)電技術(shù)是解決我國(guó)電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展最重要、作用最大的技術(shù)，需要國(guó)家高度重視和大力支持，需要全國(guó)科研工作者共同不懈努力。

［1］ 張曉魯．超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的研究［C］//中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)電力分會(huì)場(chǎng)暨中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)．博螯，2004．

［2］ 張曉魯．600 MW超超臨界燃煤機(jī)組的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能分析［C］//清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)2008年會(huì)．南京，2008．

［3］ 張曉魯．重大裝備研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的理論與實(shí)踐［J］．中國(guó)工程科學(xué)，2011，13(8):50-54．

［4］ 張曉魯．國(guó)家863課題“燃煤超超臨界發(fā)電技術(shù)”研究結(jié)果簡(jiǎn)述［C］//中國(guó)超超臨界火電機(jī)組技術(shù)協(xié)作網(wǎng)第二屆年會(huì)．青島，2006．

［5］ 張曉魯，汪建平，胡振嶺．600 MW火電機(jī)組空冷技術(shù)的研發(fā)與工程示范［J］．中國(guó)電力，2011(3):69-73．

［6］ 張曉魯．關(guān)于先進(jìn)超超臨界燃煤技術(shù)未來(lái)發(fā)展目標(biāo)的思考［C］//科技創(chuàng)新促進(jìn)中國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展——首屆“中國(guó)工程院、國(guó)家能源局能源論壇”．北京，2010．