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科技创新打造的世界空冷发电机组示范基地

2018-11-06 09:17:04

科技创新打造的世界空冷发电机组示范基地

原标题:科技创新打造的世界空冷发电机组示范基地

华电国际公司副总经理兼总工程师谢云

我国能源结构不平衡的现状也决定了在相当长的时间内燃煤发电仍将是电力产业的主力军;但我国西北富煤地区水资源却极度缺乏,严重地制约了这些地区的火电发展。

日前,国家创新联盟专家委员会委员,华电国际公司副总经理兼总工程师谢云向笔者介绍,技术先进的新型大型超超临界直接空冷发电机组,比湿冷机组节水80%以上,而平均发电效率比600MW空冷机组约高9个百分点,是降低煤耗、大幅减少污染物排放、节约用水的重要手段。由于我国目前运行的600MW空冷机组存在的可靠性、经济性差,夏季不能满发、冬季防冻棘手等问题。因此,建设1000MW级直接空冷机组已成为电力工作者的首要课题。

“十一五”期间,“1000MW空冷机组成套技术研究开发与工业示范”被列为国家科技支撑计划,中国华电集团参与了其中1000MW超超临界直接空冷机组研制、系统集成与工程应用工作。主要研究:(1)通过对影响火电机组空冷系统优化和选型因素的研究,确定了空冷岛布置方案;首次提出空冷凝汽器新的支撑结构体系并进行了振动台试验;通过对大直径薄壁管道的流体动力特性实验、应力计算分析和布置方式的分析研究,解决了1000MW空冷机组直径为7640mm的排汽管道的设计、制造和安装问题。(2)完成了1000MW空冷机组汽轮机的总体结构设计和轴系可靠性分析,成功研制了世界首台具有自主知识产权的1000MW空冷汽轮机。(3)1000MW超超临界直接空冷机组示范工程建设及运行技术研究。

多年的项目研究,取得了五个方面的技术突破及创新点:1.首次提出优化的1000MW级空冷凝汽器布置方案。空冷系统优化和选型因素除综合考虑了环境温度、环境风速、风向、海拔高度等因素以外,首次分析了太阳直接辐射对机组背压的影响。2.开发了1000MW超超临界直接空冷机组空冷凝汽器新的支撑结构体系;创新性的提出适合本工程高烈度地震区的1000MW空冷凝汽器支架的结构体系为“钢筋混凝土管柱+钢斜撑+钢桁架”结构,排汽管道采用独立的桁架支撑。首次进行了“钢筋混凝土管柱+钢斜撑+钢桁架”振动台试验,填补了国内外空白。3.通过对大直径薄壁管道的流体动力特性实验、应力计算分析和布置方式的分析研究,解决了1000MW空冷机组直径为7640mm的排汽管道的设计、制造和安装问题。4.完成了1000MW空冷机组汽轮机的总体结构设计和轴系可靠性分析,开发了770mm空冷末级叶片及低压缸模块,完成了1000MW空冷汽轮机的通流设计,成功研制了世界首台具有自主知识产权的1000MW空冷汽轮机。5.研究开发了夏季高背压和大风工况、冬季低温条件下的运行技术,形成了世界首台1000MW空冷机组运行规程。首次通过全尺寸换热管试验研究,得到了空冷单元冬季工况迎风面冻结点位置和冻结临界负荷值,据此提出了1000MW空冷机组极限条件下的防冻判别技术及控制措施,解决了1000MW机组空冷凝汽器单元数量多换热偏差大引起的冻结问题。

该项目示范工程分别于2011年1月和5月于华电灵武投产发电,标志着我国已成为世界个掌握1000MW等级超超临界空冷机组成套设备和关键技术的国家。截至2013年4月,完成发电量213.8亿kW.h ,实现利润5.68亿元,年节水达2580万吨,还有效降低供电煤耗和CO2 、SO2等氮氧化物排放。

项目的开发研究形成了丰富的科技成果,共取得国家专利19项(其中4项发明专利),软件着作权2项,发表论文两篇。成果经中国电机工程协会鉴定委员会鉴定,达到国际水平,具有广阔的推广应用前景。目前,研究成果已获四川省科学进步一等奖,全国工程咨询成果一等奖,全国电力工程设计一等奖。中国华电集团公司科技进步一等奖。并申报中国电机工程学会科技进步一等奖。

项目负责人:华电国际公司副总经理兼总工程师谢云,1987年毕业于清华大学热能工程系,1996年在美国田纳西电力公司学习现代化电力工业管理,是中国电机工程学会火力发电分会委员、汽轮机专业委员会副主任委员、热工自动标准化委员会委员、安全技术委员会委员、国家创新联盟专家委员会委员。长期致力于火力发电厂技术管理工作,负责过多项重大科学技术研究课题,解决了一些电力安全生产中的关键性技术难题,并取得了显着的经济效益和社会效益。

他在火力发电专业技术方面,多次荣获行业嘉奖。2006年负责的课题《火力发电企业安全生产管理标准化研究及应用》获得中国华电集团公司科学技术进步二等奖;2008年负责的课题《火电厂节能评价研究与应用》获得中国华电集团公司科学技术进步二等奖;2009年负责的课题《EBC高效荷电分级袋式除尘器在600MW级发电机组上的应用研究》首次在世界上将EBC高效荷电分级袋式除尘器成功应用于600MW级发电机组,获得中国华电集团公司科学技术进步一等奖;作为国家重点科技支撑项目“1000MW超超临界直接空冷机组研制、系统集成与工程应用”的课题负责人,领导项目全体技术人员,依托灵武二期21000MW示范工程,开发了1000MW超超临界直接空冷发电机组的系统设计技术,研究了世界上的1000MW超超临界直接空冷汽轮机等关键技术,形成具有自主知识产权的1000MW超超临界空冷成套技术与关键设备。目前灵武二期21000MW超超临界空冷机组安全投产运行了一年多,该课题正在申请国家科技进步奖。

(解勇)

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稿源:人民

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