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【中国电力报】国电科环:科技环保方略掀起煤电革命新浪潮

新闻时间:2016-07-06  作者:  文章来源:【中国电力报】  打印  字号:

6月3日的中央电视台新闻联播让中国国电集团公司(简称国电集团)的干部员工们异常兴奋。这一天,在国家“十二五”科技创新成就展上,国电集团世界首台百万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组,作为能源行业重点项目在12号展厅位置予以展出。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平,中共中央政治局常委、全国政协主席俞正声,中共中央政治局常委、中央纪委书记王岐山等分别参观国电集团展厅,具体了解了该项目情况,为该项目点赞。

其实,在今年上半年的多个重要场合,国电集团的煤电技术都被作为能源行业的一张亮丽的名片受到广泛关注和赞扬。无论是之前3月23日在海南省三亚市成功举行的澜沧江-湄公河国家合作展,还是5月19日第十九届中国(重庆)国际投资及全球采购会(渝洽会),以及其他有关能源行业、创新领域的多个国家级展会、论坛、活动中,国电集团以科技环保战略催化的煤电革命浪潮都格外引人瞩目。

这是一场有关煤电发展的轰轰烈烈的革命浪潮:这里的号称“中国脑”的国产自动化控制系统(DCS)及控制策略,填补了包括世界首台套最大容量的循环流化床机组、国内首台套66万千瓦全辅机单列式超超临界机组等优化控制的技术空白,也成功应用到了世界首台百万千瓦二次再热机组。这里有全球首创并在电站锅炉上大规模推广应用的革命性点火方式———等离子体无燃油点火及稳燃技术,结束了传统煤电企业用油点火的历史。这里的技术成就了一系列实至名归的辉煌荣耀:中国最大的燃煤电厂技术及集成系统解决方案供货商、中国最大的火电节能环保方案综合服务商、中国电力行业最大的EMC服务商和最大的汽轮机通流改造EMC服务商……这一场有关煤电技术革命的实践还在继续。掀起这场煤电技术革命浪潮的是,国电集团旗下上市公司国电科技环保集团股份有限公司(简称国电科环),是国电集团科技环保业务的集合。作为中国最大的火电节能环保及可再生能源解决方案综合服务商,国电科环在国电集团“一五五”战略的引领下,牢牢把握时代发展脉搏,在转型中前行,在机遇中崛起,以生动的企业实践演绎了科技创新与绿色环保的美好图景。

 

世界先进煤电技术的背后

 

发展高参数大机组,是国家节能减排战略的关键组成部分。“掌握二次再热技术”是《能源科技“十二五”规划》的重要内容。与常规百万千瓦超超临界一次再热机组比较,二次再热机组增加了一级再热系统,目的是达到比一次再热更高的热力循环效率,从而进一步提高发电效率,降低煤耗,降低发电成本。

国电泰州百万千瓦超超临界二次再热项目(简称国电泰州项目)于2015年9月建成投产,实现了我国在高参数大容量火力发电机组制造技术的突破,是世界上首次在百万千瓦机组上采用超超临界、二次再热技术,被称为世界上发电效率最高、供电煤耗最低、环保指标最优的火电机组,为大容量燃煤机组综合提效提供技术示范。 创新中熔铸辉煌,奋进中彰显成就。在国电泰州项目这一世界最先进煤电技术的背后,是国电科环瞄准电力科技发展前沿,着眼于突破能源领域的关键核心技术,持续加大科研投入和新产品研发力度,加快科研成果转化和产业化发展的铿锵步伐。

一路艰辛一路歌,国电科环以崇高的时代使命,不断推动煤电技术持续进步。北京国电龙源环保工程有限公司环保技术助力世界最清洁煤电机组,北京国电智深控制技术有限公司号称“中国脑”的控制系统提升最先进机组含金量,烟台龙源电力技术股份有限公司“博维Burview”锅炉性能分析系统引领电站节能新高度,北京华电天仁电力控制技术有限公司的“云计算”推动智能电站建设。更多的生动实践共同支撑起了世界最先进的煤电技术。

“中国脑”提升最先进机组含金量

“试运成功了,咱们的国产控制系统又添了一个世界首台套业绩!”在国电泰州电厂的集控室里,2015年9月25日,伴随着世界首台百万千瓦级二次再热超超临界机组顺利完成168小时满负荷试运,国电科环旗下北京国电智深控制技术有限公司(简称国电智深)项目人员激动地欢呼起来,喜悦之情洋溢在每个人的脸上。

百万千瓦二次再热超超临界机组为目前世界上系统结构和动静态特性最为复杂、控制对象设备数量最多、测控I/O规模最大(比常规一次再热百万千瓦机组多10%)的火电机组。

“因此,控制系统必须满足高性能、大容量、高可靠性,处理能力强的要求,适应二次再热机组生产过程智能化、复杂化、大型化、精密化需要,以及实现快速控制、快速保护的运行控制需求。”国电智深相关负责人告诉《中国电力报》记者。

据了解,泰州项目DCS采用的国电智深自主研发的EDPF-NT+分散控制系统,核心技术达到世界领先水平。国电智深是我国最早从事火电厂自动化控制系统和控制技术研发及工程服务的企业之一,其电站自动控制系统实现了我国重大技术装备开启国产化的重大突破,被业界誉为“中国脑”。

近年来,国电智深充分发挥自主创新优势,开展科技攻关,取得了5大项关键技术的突破:一是研制并成功应用了具有自主知识产权的二次再热机组高性能成套自动化控制系统(DCS)。二是研发并成功应用了二次再热机组控制策略和技术,综合运用常规控制、预测控制、非线性控制等技术,有效解决了二次再热机组被控参数多、交叉耦合性强、大时延大时滞突出等控制难题。三是研发并成功应用机组自启停控制技术(APS),通过APS完成机组的启停过程,机组自动化水平实现全新的突破。四是研发二次再热机组仿真模型和高精度、全激励仿真系统平台,用于控制策略仿真试验验证、优化,为控制策略的设计、调试提供了有效手段,大大缩短了现场调试周期。五是研发应用了适用于二次再热机组的安全运行保护控制方案。

燃烧控制解决火电核心难题

国电泰州项目锅炉机组的黑箱封闭设计不利于对机组的实际运营管理和优化运行。国电科环旗下烟台龙源电力技术股份有限公司(简称龙源技术)承担了泰州项目的锅炉岛设计方案校核与运行特性分析,评价煤质变化对锅炉运行安全性和运行经济性的影响,给出锅炉配煤原则。

龙源技术对国电泰州项目塔式锅炉机组的设计校核煤种、多个负荷段的热力布置方案进行了全面校核计算,以此校验锅炉受热面布置方式以及高温区受热面危险点壁温分布的合理性,并根据电厂实际燃用煤种需求,提供了详细的配煤方案以及配煤原则,同时分析了运行煤种变化对锅炉安全和经济运行的影响。为机组投运后的壁温关键点监视,混煤掺烧后的火焰监视和制粉系统运行监视,以及不同工况下的燃烧调整、汽温控制、吹灰方式等提供专业性的指导意见,并为电厂提供可持续化的运行经济性评价、运行故障辅助诊断等技术服务。

“龙源技术完成了自主研发具有知识产权的 ‘超 (超)临界锅炉机组性能分析系统Burview3.0’课题任务书的全部工作。Burview3.0涵盖锅炉热力、水动力、壁温、烟风阻力、磨煤机及制粉系统等进行机组全面性能分析所必备的多项大型计算项目。”龙源技术相关负责人向记者介绍道。据了解,本系统曾荣获国家能源科技进步二等奖、中国国电集团科技进步一等奖等多个奖项。近年来,伴随大规模的电力建设以及面向节能环保改造技术发展,迫切需要更为先进的产品设计校核工具,Burview3.0系统对我国锅炉设计、性能分析及优化具有重大作用。

在机组设计阶段对锅炉制造单位设计方案进行全面校核,龙源技术的上述服务在全国尚属首次。据了解,此项技术服务的推出不仅填补了国内同类技术空白,有助于提高国电集团整体的运营效率,提高在锅炉核心技术方面的竞争能力,更有助于提高我国锅炉行业的整体设计能力和水平,促进全行业的技术升级。

“云计算”推动智慧电站建设

“北京华电天仁电力控制技术有限公司(简称华电天仁)在国电泰州项目上推行的‘云计算’,实现了电厂信息系统的高度融合和智能化设计,真正使电厂的生产管理水平迈进一个新的时代。”相关专家对《中国电力报》记者分析道。

国电科环旗下所属华电天仁采用自主研发的 “天仁云平台管理系统(TRCloud1.0)”,建立泰州电厂信息系统私有云平台。并在此基础上,通过一体化信息网络规划,实现全厂IT资源整合。

同时,华电天仁基于“统一规划、融合设计、分步实施、控制造价”的一体化信息系统设计思想,对泰州电厂信息系统进行了深度梳理,并实现了泰州电厂一二期生产与经营业务融合。

全厂信息系统的高度融合与智能化设计,将使电厂的生产管理水平迈入一个新时代,真正实现电厂的生产经营业务闭环、资产全生命周期管理,从而减少了运营维护成本,提高了运行效率,降低了事故率,使信息系统真正为泰州电厂提高效益这个目标服务。在满足电厂的智能化管理需求的同时,也促进了企业的生产、经营、管理和决策方式的改进和优化,提高企业的整体创新能力、经济效益和市场竞争力。

 

持续为节能环保注入新内涵

 

作为一家电力科技环保企业,国电科环创建伊始就将“科技与环保”铸进血脉之中,将推动电力行业实现转型发展,建设“资源节约型、环境友好型”社会作为自己最神圣的职责。在节能环保的征程上,国电科环在大气、水、噪音、企业节能方式等方面不断拓展,全方位为煤电节能环保注入新内涵。

探索循环经济产业链

去年12月召开的国务院常务会议决定,在2020年之前对燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造,大幅降低发电煤耗和污染排放,为节能环保产业提供了较大的市场空间。

北京国电龙源环保工程有限公司(简称龙源环保)成立于1993年,是国内最早专业从事火电厂烟气治理的环保企业和龙头品牌企业。他们始终保持科技领先,脱硫产业发展规模稳坐业内头把交椅,累计在建、投运脱硫装机总容量连续多年位居榜首,成为我国最知名的电力环保品牌。在前不久中国电力企业联合会发布的2015年度火电厂累计投运脱硫、脱硝新建机组、当年实施火电厂烟气脱硫委托运营机组容量3项指标中,龙源环保全部名列第一,这是该公司连续11年在该统计中取得优异成绩。

国电泰州项目相关负责人介绍,泰州项目烟气脱硫装置采用国电科环旗下龙源环保自主研发的双循环脱硫技术,是该技术在国内百万级发电机组上的首次应用,二氧化硫和氮氧化物排放指标远高于国内超低排放指标要求,被相关专家誉为目前全球最先进的节能环保装置。与传统的单循环技术相比,双循环具有节能、高效、负荷适应性强的优势,同时具有优于普通脱硫技术的除尘效果。

在科学挖掘微细颗粒物机械捕捉机理基础上,龙源环保研发了可有效提升脱硫系统除尘效果的DUC功能单元,这一单元与湿法脱硫系统(第一代或第二代)有机地融为一体,实现二氧化硫和粉尘同时超低排放。“这被我们称作第三代强化除尘的超净脱硫D-FGD技术,是能有效降低脱硫系统出口粉尘,尤其是微细颗粒物浓度的一种超净脱硫技术。”龙源环保相关负责人告诉《中国电力报》记者。据了解,这一技术已应用到国电福州发电公司等多家发电企业。

在发电领域常规环保工作之外,龙源环保还积极探索循环经济产业链。他们承建的贵州福泉电厂2台60万千瓦机组有机胺脱硫制酸项目,对国外先进技术进行改进创新,是目前世界上最大的有机胺脱硫工程。装置脱硫效率、产出硫酸浓度均超过98%,实现了“煤炭、发电、环保、化工”一体化综合利用和跨行业联合生产,在资源回收、循环经济、环境保护、产业与科技带动等方面起到了重要示范作用。

开创煤电企业点火新时代

在内蒙古鄂尔多斯,有全世界第一台正式投入商业运营的,彻底放弃燃油系统的发电机组,它集多项新科技应用于一身,在火电行业节能减排的队伍里始终名列前茅,它就是国电内蒙古东胜热电有限公司。在耀眼成绩的背后是国电科环旗下的龙源技术的大力支持。

“龙源技术让东胜热电成为全国第一家取消燃油系统的火电机组。”相关负责人介绍:“在调试阶段即实现了零油耗,节约调试用油近3000吨;在正常运行期间,由于等离子体点火系统在锅炉启停及稳燃期间的投入运用,每年可节约燃油近600吨,节约资金近500万元。”据了解,龙源技术的等离子点火及稳燃技术在节约大量燃油的同时,还可节省运行费用,启停及低负荷稳燃的运行成本仅为燃油点火方式运行成本的10%~20%;此外,还可增强环保性,使用等离子点火期间可投入电除尘,避免烟气粉尘直接排放污染环境;提高安全性,不仅消除因使用燃油而可能引起火灾带来的人身伤亡及设备烧损事故隐患,还能利用等离子点火系统内图像火焰监视系统实时监控炉膛燃烧情况,确保锅炉安全运行……

全力做好废水处理大文章

国电泰州项目风机降噪EPC工程项目采用国电科环旗下北京朗新明环保科技有限公司(简称朗新明)自主研发的“阻尼减振降噪工艺”,该技术是国内首创的从声源处实现降噪的专利技术,最大降噪量达30分贝。项目实施完成后,一次风机外壳1米处噪声降至85分贝以下,达到了预期的降噪效果。

在废水零排放和综合治理方面,朗新明也独具匠心。他们对国电泰州项目用排水经过整体规划,基本实现全厂水量平衡,不向外排放废水。前不久,在河北邯郸“节水减排与废水零排放”科技项目现场,朗新明的零排放系统中的预处理系统调试成功。

朗新明的全厂废水综合治理回收利用主要体现在以下几个方面:一是对系统中的高浓度废水进行处理后回用。二是根据废水水质,对各系统的废水进行分类处理分质回用,含煤废水经煤水处理系统进行处理后仍回用作煤场冲洗栈桥冲洗水。三是生活污水经生活污水处理装置处理后回用作杂用、绿化用水。四是工业废水系统废水处理后回用作调湿灰渣系统等。相关专家分析,脱硫废水和循环水零排放处理将是未来几年环保板块的又一个主要业务增长点。

 

倾情演绎科技环保的协奏曲

 

科技助力环保,环保离不开科技,“绿色低碳是能源技术创新的主要方向,集中在传统化石能源清洁高效利用、新能源大规模开发利用、核能安全利用、能源互联网和大规模储能以及先进能源装备及关键材料等重点领域。”《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》中明确提到。

一个个铿锵的足迹让我们看到了国电科环倾情演绎科技环保协奏曲的生动实践:推进火电厂超低及超超低排放技术、节水及废水零排放技术、燃煤机组降低供电煤耗技术的研发;培育系统集成优势,推进脱硫脱硝除尘一体化解决方案、节能系统解决方案、生产实时信息系统、管理信息系统、核电常规岛DCS应用、云平台及大数据技术研究工作,增加新的赢利点。

工程化、产业化是创新驱动发展的关键和重点所在,是从科技强到产业强、经济强、国家强的必由之路。科技创新成果只有完成工程化并面向市场实现产业化,才能真正转化为强大的现实生产力。成立于2007年的国电联合动力技术有限公司已经成为全球第六大风电设备制造及整体解决方案提供商,使我国风电机组制造技术由过去主要靠引进发展到引领,全面掌握了关键核心技术。在国电泰州项目建设上,国电科环提供了核心的DCS、节能环保设备和技术服务,科技与环保互相交融。在大力发展绿色电站总承包业务方面,龙源工程承建的海南乐东电站两台机组全部并网发电,各项指标运行优良,建设工期仅用时16个月,创造了同类项目建设最先进工期;龙源工程克服哈密大南湖项目自然环境恶劣、施工资源匮乏等困难,按照国电集团“四高四优”要求,实现了1号机组高标准投产,创造了国内同类机组工程建设较好水平。自2006年开展国际业务以来,国电科环累计出口电力环保节能设备和新能源装备到33个国家和地区,有效合同37.42亿元人民币,向世界展示了中国能源环保企业社会责任 和我国电力行业的清洁生产水平。

“进一步提高常规煤电参数等级,积极发展新型煤基发电技术,全面提升煤电能效水平;研发污染物一体化脱除等新型技术,不断提高污染控制效率、降低污染控制成本和能耗。”《能源革命创新行动计划(2016~2030)》中在“煤炭清洁高效利用技术创新”一节这样强调。

在煤电技术的培育方面,国电科环也永不止步。在超低及超超低排放技术方面,他们结合科技部国家科技支撑计划课题,组织开展达到超低和超超低排放指标的技术研究,提供低成本的技术方案。在节水及废水零排放技术方面,他们将组织开展燃煤电厂节水技术研究,达到水资源梯级高效利用。组织开展废水治理技术应用研究,确定适合燃煤火电厂的废水零排放技术路线。在燃煤机组降低供电煤耗技术方面,他们将针对亚临界、超临界机组的不同情况,研究不同的技术改造路线,组织开展技术改造,使机组的平均供电煤耗降低到310克/千瓦时以下,满足国家的平均供电煤耗指标要求。

在谈到“十三五”的科技创新目标时,国电科环党组书记、董事长阳光告诉《中国电力报》记者:“到‘十三五’末,火力发电厂超低排放控制技术水平达到国内行业领先;等离子点火、脱硫脱硝、电站自动控制系统保持国际领先;等离子超低氮燃烧技术、水处理、生产实时信息系统、管理信息系统等技术水平实现国际先进;大规模储能技术、脱汞技术研究有实质性进展;电厂节水及废水零排放技术大规模应用。”潮平两岸阔,风正一帆悬。在推动我国能源革命的伟大征程上,国电科环人将继续响应时代对于中国电力工业的伟大号召,继续彰显攻坚克难的科技风范,继续担当绿色发展的责任情怀,继续高扬“绿色科技、全球共享”的主题旗帜,以更加昂扬的姿态和更加坚定的斗志,乘风破浪,奋力前行!

 

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