技術(shù)交流會(huì)發(fā)言稿報(bào)告
尊敬的各位代表、各位朋友,早上好!
在這初冬的季節(jié),我們來(lái)到了具有“鹿城”之稱的塞外名城包頭市召開第二屆全國(guó)火電空冷機(jī)組專題技術(shù)研討會(huì),我代表中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)科技服務(wù)中心向來(lái)自全國(guó)各地的會(huì)議代表表示熱烈的歡迎!
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),中國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)保持了持續(xù)、快速、良好的發(fā)展勢(shì)頭,技術(shù)交流會(huì)發(fā)言稿。2005年, GDP達(dá)到2.24萬(wàn)億美元,從2004年的居世界第七位,上升到世界第六位;進(jìn)出口貿(mào)易總額達(dá)到1.4萬(wàn)億美元。伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),中國(guó)的電力工業(yè)也迅猛發(fā)展。全國(guó)電力裝機(jī)繼2000年4月突破3億千瓦、2004年5月達(dá)到4億千瓦之后,2005年12月又跨越了5億千瓦大關(guān),達(dá)到50841萬(wàn)千瓦。2005年,中國(guó)新開工電站項(xiàng)目超過(guò)1億千瓦,今年1-8月份新增生產(chǎn)能力5175.75萬(wàn)千瓦。據(jù)預(yù)測(cè),到2010年,中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量將超過(guò)8億千瓦,2020年將達(dá)到11億千瓦左右。在電力生產(chǎn)方面,去年全年發(fā)電量達(dá)24747億千瓦時(shí),而今年的1-9月份發(fā)電量達(dá)到20315.91億千瓦時(shí),同比增長(zhǎng)13.67%。
在目前我國(guó)電源結(jié)構(gòu)中,火電占75.6%,水電占22.6%,核電占1.3%,風(fēng)電等新電源比例很小。就我國(guó)的能源消費(fèi)現(xiàn)狀,火電占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的地位在今后一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變。
從我國(guó)煤炭生產(chǎn)與供給的地域結(jié)構(gòu)來(lái)看,在我國(guó)的廣大北方地區(qū),是煤炭?jī)?chǔ)量豐富與產(chǎn)量很大的地區(qū):據(jù)統(tǒng)計(jì),2005年山西全省煤炭產(chǎn)量達(dá)到5.5億噸;陜北地區(qū)也相繼發(fā)現(xiàn)了大型與特大型煤礦;而內(nèi)蒙古自治區(qū)的煤炭資源累計(jì)探明儲(chǔ)量達(dá)2400億噸,居全國(guó)第二位。
但不容忽視的問(wèn)題是,交通運(yùn)輸能力、運(yùn)輸成本、環(huán)保壓力等成為這些煤產(chǎn)區(qū)向外輸煤面臨的“瓶頸”。山西省2005年的外調(diào)煤達(dá)4億噸之多,運(yùn)輸部門所面臨的壓力很大;其他如陜北、內(nèi)蒙等交通不很發(fā)達(dá)的地區(qū),外運(yùn)煤更是一個(gè)難題。比如鐵路只能滿足內(nèi)蒙古自治區(qū)煤炭外運(yùn)40%的需求;公路運(yùn)輸面臨整合重組。2004年5月1日新實(shí)施的《道路交通安全法》,對(duì)公路運(yùn)輸中的超載、超限的處罰更加嚴(yán)厲,公路運(yùn)輸能力將有所下降,使由于運(yùn)力不足引發(fā)的煤炭供求矛盾更加突出。
大量輸出煤炭的同時(shí),煤矸石等劣質(zhì)燃料的堆存量也在急劇增加,比如山西省內(nèi)的煤矸石堆存量已達(dá)10億噸,每年還新增8000萬(wàn)噸;洗中煤也大量增加,將占到煤炭總產(chǎn)量的10%左右。
為了解決上述難題,在陜北、山西以及內(nèi)蒙等地建立火電廠,以煤換電,然后通過(guò)高壓輸電技術(shù)將所發(fā)電力輸送到華北、東北等地區(qū)是很有必要的,同時(shí),我國(guó)高壓、超高壓輸變電技術(shù)的突破也給這種選擇提供了技術(shù)支持。
但令人擔(dān)憂的事實(shí)是,在我國(guó)北方這些產(chǎn)煤地區(qū),水資源卻相當(dāng)匱乏。我國(guó)人均淡水資源量?jī)H2300立方米,只相當(dāng)于世界人均的四分之一,而北方多年平均水資源總量?jī)H占全國(guó)的12%。另?yè)?jù)水資源評(píng)價(jià)的最新結(jié)果,我國(guó)北方地區(qū)水資源總量還在不斷減少,其中以黃河、淮河、海河和遼河地區(qū)最為顯著,資源總量減少了12%,北方部分流域周期性的水資源短缺加劇。據(jù)中國(guó)氣象局資料,從1976年以來(lái),中國(guó)北方降水出現(xiàn)大幅減少,并出現(xiàn)持續(xù)性干旱,年平均降水以每10年2.99毫米的'趨勢(shì)減少。隨著人口的增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,北方水資源系統(tǒng)已經(jīng)變得愈加脆弱。水循環(huán)在向不利的方向發(fā)展:降水和河水流量在時(shí)空上的不平衡分布;每年蒸發(fā)量與降水量之比過(guò)大,達(dá)到84%;干旱、偏暖的氣候使水平衡更進(jìn)一步向不利的方向演變。
為了顧及發(fā)電與節(jié)水的矛盾,在我國(guó)北方產(chǎn)煤區(qū)發(fā)展空冷機(jī)組十分必要。空冷發(fā)電技術(shù)是采用空氣冷卻作為電站冷源一種發(fā)電方式,它起源于20世紀(jì)30年代,在德國(guó)、美國(guó)、南非等國(guó)均有應(yīng)用。目前南非空冷機(jī)組裝機(jī)容量居世界第一位。在火電廠得到應(yīng)用的空冷系統(tǒng)有三種,一種是直接空冷系統(tǒng),即GEA系統(tǒng);一種是采用混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng),即海勒式;還有一種是采用表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)。世界上第一臺(tái)1500kW直接空冷機(jī)組,于1938年在德國(guó)一個(gè)坑口電站投運(yùn),已有60多年的歷史。世界上幾個(gè)典型空冷機(jī)組是:1958年投運(yùn)的意大利空冷電站2X36MW機(jī)組、1968年投運(yùn)的西班牙160MW電站空冷機(jī)組、1978年投運(yùn)的美國(guó)懷俄明州Wodok電站365MW空冷機(jī)組、1987年投運(yùn)的南非Matimba電站6X665MW直接空冷機(jī)組。
與濕冷機(jī)組相比,空冷機(jī)組具有如下特點(diǎn):
1、節(jié)水能力強(qiáng)。與濕冷機(jī)組比,可節(jié)約66%--84%的耗水量的能力,增加了火電廠廠址選擇的靈活性,不必?fù)?dān)心水資源的變遷、減量與水量加價(jià)。大型燃煤空冷電廠為實(shí)施“節(jié)水最大化、排放最小化(零排放)”創(chuàng)造了條件。從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)看,最低節(jié)水率在66%,最高的達(dá)到84%。比如,常規(guī)濕冷火電廠全廠耗水量按設(shè)計(jì)裝機(jī)容量計(jì)算,每百萬(wàn)千瓦約為一噸每秒。按年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì),年耗水量約3000萬(wàn)噸,可供一座中型城市50萬(wàn)居民的生活用水,發(fā)言稿《技術(shù)交流會(huì)發(fā)言稿》。而如果火力發(fā)電廠汽輪機(jī)采用空氣冷卻系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱發(fā)電廠空冷系統(tǒng))作為冷源,若其耗水量?jī)H以節(jié)約66%計(jì)算,同樣使用一噸每秒的水量,可建三百萬(wàn)千瓦的空冷電站。空冷機(jī)組年節(jié)水量約2000萬(wàn)噸,按每噸水價(jià)1~2元計(jì),可節(jié)省2000~4000萬(wàn)元,五年可節(jié)省1~2億元。
2、發(fā)電煤耗高。由于空冷機(jī)組比濕冷機(jī)組背壓高,其循環(huán)熱效率約低5%;空冷機(jī)組的發(fā)電煤耗約增加3%~8%。以600MW機(jī)組相比,空冷機(jī)組發(fā)電煤耗比濕冷機(jī)組煤耗高約10~15g/kW.h.空冷電廠的實(shí)質(zhì)是以煤換水,即多耗掉燃煤才能大幅度節(jié)水。
但從另一方面來(lái)說(shuō),在我國(guó)的廣大北方地區(qū),年平均氣溫較低,尤其在漫長(zhǎng)的冬季,室外空氣溫度常常達(dá)到零下十幾度甚至零下二十幾度,考慮到空冷汽輪機(jī)組以及空冷系統(tǒng)的安全運(yùn)行,水蒸汽的冷凝溫度卻不能太低,這中間的溫差如果能夠采用復(fù)合循環(huán)加以利用,是可以較大幅度提高空冷機(jī)組的發(fā)電效率,從而降低整個(gè)機(jī)組的發(fā)電煤耗,提高整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算表明:600MW低溫型復(fù)合循環(huán)機(jī)組與初參數(shù)相同的復(fù)合循環(huán)機(jī)組相比,可以使煤耗率降低8.3%;取所比較的直冷機(jī)組煤耗為290g/kWh,則在冬季運(yùn)行時(shí),相同工況下低溫復(fù)合循環(huán)機(jī)組煤耗將降低20 g/kWh以上。
3、占地占空間大。取消了龐大濕式冷卻塔,消除了從塔頂逸出的霧氣團(tuán)對(duì)環(huán)境的熱污染與淋水噪聲;但空冷電廠的空冷凝汽器裝置需要龐大的空間位置(例如600MW機(jī)組的空冷凝汽器裝置需3.6萬(wàn)m3空間約為同容量常規(guī)電廠凝汽器空間的12倍),同時(shí)又必須供應(yīng)大量環(huán)境空氣;空冷式火力發(fā)電廠需具備較大的施工場(chǎng)地,復(fù)雜的調(diào)試及完善的防凍、降噪聲措施;
4、增加了投資成本。采用空冷式火力發(fā)電技術(shù)系低溫位、小溫差、特大散熱量的空氣冷卻熱交換裝置。該裝置體積龐大,價(jià)格昂貴(1套600MW直接空冷裝置約3億元人民幣),可與電站鍋爐價(jià)格相比,應(yīng)列入電站四大設(shè)備(即鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、空冷裝置)之一;空冷電廠基建投資有所增加,全廠總投資約增加4%~8%;
5、需配備專用的空冷汽輪機(jī),因該汽輪機(jī)系變背壓和特殊設(shè)計(jì)末級(jí)葉片的汽輪機(jī);
6、廠用電率增加。由于直冷機(jī)組配備幾十臺(tái)的大功率風(fēng)機(jī),消耗大量的電力,約增加1%的廠用電率。
7、空冷機(jī)組適合于當(dāng)?shù)貒?yán)重缺水、燃用低熱值煤且煤價(jià)低廉、全年氣候溫度較低又漫長(zhǎng)的北方煤礦坑口地區(qū)大量采用。
基于我國(guó)的地域、煤資源分布以及當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn),發(fā)展空冷機(jī)組在我國(guó)有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)此,國(guó)家給予了相當(dāng)?shù)闹匾暎簱?jù)國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)改能源[2004]864號(hào)文以及國(guó)務(wù)院關(guān)于落實(shí)《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》主要目標(biāo)和任務(wù)工作分工的通知精神,在北方缺水地區(qū),原則上應(yīng)建設(shè)大型高參數(shù)空冷機(jī)組,機(jī)組耗水指標(biāo)要控制在0.18立方米/秒·百萬(wàn)千瓦以下。
在現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的壓力與國(guó)家重視面前,我國(guó)的空冷機(jī)組在單機(jī)和總裝機(jī)容量上都獲得了快速的發(fā)展:我國(guó)于上世紀(jì)60年代開始火電空冷技術(shù)裝備的研制和選點(diǎn)試驗(yàn),但都屬于小型火電空冷機(jī)組。一直到80年代末,從匈牙利引進(jìn)了2×200MW混合式凝汽器間接空冷機(jī)組技術(shù)(又稱為海勒式空冷系統(tǒng)),裝于大同第二發(fā)電廠;近幾年,我國(guó)大型空冷機(jī)組發(fā)展速度明顯加快:大同云岡熱電公司2003年2×200MW直接空冷機(jī)組投運(yùn),2004年山西漳山電廠2×300MW直接空冷機(jī)組的投產(chǎn),華能山西榆社電廠2×300MW直接空冷機(jī)組的投產(chǎn)發(fā)電標(biāo)志著在我國(guó)新的空冷技術(shù)的成功應(yīng)用。2005年國(guó)電大同發(fā)電公司600MW直接空冷技術(shù)的應(yīng)用,標(biāo)志著空冷技術(shù)在我國(guó)邁上了新的臺(tái)階。去年4月21日,國(guó)電電力山西大同二電廠二期工程7號(hào)機(jī)組建成投產(chǎn);7月22日,第二臺(tái)60萬(wàn)千瓦大型直接空冷機(jī)組也順利完成168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行,這標(biāo)志著我國(guó)第一座大型直接空冷發(fā)電廠建成投產(chǎn)。而目前也有電廠已有了建設(shè)1000MW空冷機(jī)組的計(jì)劃。預(yù)計(jì)在十一五期間,我國(guó)火電空冷機(jī)組裝機(jī)將有七十多臺(tái),且絕大部分為300MW與600MW大容量空冷機(jī)組,總裝機(jī)容量約23000MW。加上目前已有的4200MW,共計(jì)有27200MW。可以預(yù)見(jiàn),到時(shí)中國(guó)將成為世界上空冷發(fā)電裝機(jī)容量最大的國(guó)家。
在機(jī)組設(shè)備生產(chǎn)方面我國(guó)也取得了很大的進(jìn)步:2000年4月,我國(guó)第一臺(tái)單機(jī)容量為13.5萬(wàn)千瓦的空冷汽輪發(fā)電機(jī),在山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠試制成功;2002年11月,我國(guó)自行研制的15萬(wàn)千瓦空冷發(fā)電機(jī)通過(guò)試驗(yàn);十五重大技術(shù)裝備成果展展現(xiàn)了我國(guó)已實(shí)現(xiàn)600兆瓦級(jí)大型空冷機(jī)組和電站直接空冷系統(tǒng)的自主化。
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