2023年7月6日,中国节能协会在北京组织专家召开了由国家能源集团宿迁发电有限公司完成的“大型二次再热供热机组安全高效灵活智能运行关键技术研究及应用”项目科技成果评价会。评价委员会听取了技术汇报,审查了相关资料,经质询和讨论,评价委员会认为,该项目技术水平整体达到国际领先,应用前景广阔。一致同意通过科技成果评价。
二次再热机组作为一种国际先进的发电技术,具有高热效率、低污染和灵活性高等特点,是未来国际电力行业发展的重要方向。但是,二次再热锅炉燃烧传热过程复杂、控制迟滞大,国内国际上采用的常规燃烧控制逻辑和调节手段在二次再热锅炉上应用时存在调节响应不及时、低负荷主再热汽温欠温、锅炉燃烧效率偏低等问题,势必造成燃烧过程污染气体排放增多、锅炉效率下降。与此同时,国内外大型锅炉一直未能实现对锅炉炉底漏风情况的有效监控,造成炉底漏风率篇高、锅炉排烟损失大。随着机组深度谓峰常态化,解决宽负荷下二次再热锅炉的经济性、可靠性、灵活性已成为迫在眉睫的课题。
另一方面,二次再热机组存在负荷调节速度迟缓的问题,二次再热机组的汽轮机进汽调节阀需要更多节流以快速响应电网一次调频的要求。相关研究表明,为满足电网一次调频的考核要求,超超临界二次再热机组采用节流配汽方式时,进汽调节阀需要在经济开度的基础上再减小7%~10%,一方面增加了进汽调节阀的节流损失、加速磨损,另一方面大幅提高了给水泵功耗及管路阻力损失,极大地影响了次再热机组的经济性能。采用传统的调速汽门节流的方式节流损失很大,但依然不能满足电网对一次调频相应速率的需求。
此外,宿迁二期工程肩负着区域供热任务、季节性热负荷与昼夜热负荷波动极大,随着苏北地区大量风电、光伏等新能源发电项目投产,电负荷需求与热负荷需求关系不匹配度大幅提升,造成热电解耦极为困难,低负荷保供热压力极大。
为解决上述二次再热机组普遍存在的问题,科技部2017 年度指南“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”重点专项中把“高效灵活二次再热发电机组研制及工程示范”列入了国家“十三五”重点研发计划。国家能源集团有限责任公司委托国家能源集团江苏电力有限公司牵头,联合宿迁公司等 14 家单位组织项目申报,旨在创新研究国际先进的二次再热供热机组安全高效灵活智能运行关键技术。
国家能源集团宿迁发电有限公司二期2X660MW超超临界二次再热机组工程作为国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”重点专项,从理论研究、关键技术开发、系统集成等方面开展深入自主研发,解决了二次再热机组全工况过程耦合匹配机理、汽轮机结构、通流和控制整体优化设计以及高效灵活测控理论和方法等关键问题,突破了高效灵活二次再热汽轮机、锅炉设计、智能发电、汽温调节、“汽电双驱引风机高效灵活供热”等共性关键技术,形成了可复制、可推广的高效灵活二次再热机组装备方案,自机组投产运营以来,运行状况正常、应用情况良好。
本项目成果提升了大型二次再热供热机组安全高效灵活智能控制技术水平,实现机组安全、高效、灵活、智能运行,取得了良好经济效益和社会效益。项目研发成果已经在国家能源集团宿迁发电有限公司《以下简称宿迁公司)得到应用并取得良好的经济成效,各项技术经济指标创造了当前国内外660MW二次再热等级机组最高水平,形成了一批具备知识产权、可复制、可推广的高效灵活二次再热前沿发电技术和装备制造技术,使二次再热机组关键控制策略摆脱国外知识产权的束缚巩固了我国二次再热技术的世界领先地位。
2022年2月25日,在国新办新闻发布会上,宿迁公司煤炭高效清洁利用技术获科技部点名表扬,科技部高度赞扬了宿迁公司大力发展先进煤电技术,引领煤炭高效清洁利用,供电煤耗指标优于常规机组约 11 个百分点,为行业提供了示范2022年6月30日,央视《正点财经》聚焦宿迁公司超超临界发电技术,减排效果显著。
近年来国家二次再热机组建设大力发展,本项目成果对于新建或已投运的二次再热机组具有较好的工程应用前景及推广价值,将为后续二次再热火电机组的工程设计提供重要的指导和示范作用,为大型二次再热供热机组机组高效、灵活运行带来技术保障,对加快能源行业产业升级、推动“三改”、实现“双碳目标”,具有重要意义。