走进上海外高桥第三发电公司(下简称“外三”)的厂区,一块大屏幕滚动显示着实时排放指标(单位:毫克/立方米):二氧化硫18.43,氮氧化物15.76,烟尘9.62。
这不仅是“全球最清洁的火电”,甚至远低于天然气发电的排放指标。近年来,通过坚持不懈的创新,“外三”解开了火力发电在环保、耗能、效益上不能兼顾的死结,在全世界树起了节能减排的标杆。尤其对“多煤少油缺气”的中国而言,“外三”闯出了一条清洁高效利用煤炭的现实路径。
“世界上最好的燃煤发电厂在中国”
按照我国最新实施的《火电厂大气污染物排放标准》,煤电厂氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放量分别不得高于100毫克/立方米、50毫克/立方米、30(特定地区20)毫克/立方米,其严格程度已远超美、日、欧等发达国家水平。外三电厂的排放,更远低于“史上最严”新国标。
传统火电对于二氧化硫等污染气体的减排要付出相当的能耗,外三通过脱硫烟气热能再回收利用,实现了“零能耗”脱硫,电厂每年因此节约的煤、水、电折合人民币2700多万元,被动环保变成了主动提效。
创造了多项世界纪录的外三受到全球同行的关注。国际能源署清洁煤炭中心总经理安德鲁·米切纳赞其为“世界上最清洁的火电厂,甚至显著优于天然气发电”。今年7月,美国工程机械师协会学术论坛执行主席克里斯托弗·马赛拉也公开表示,外三的成就证明了“世界上最好的在网燃煤发电厂在中国”。
颠覆煤电“三高”之困
隶属于申能集团的外三拥有两台100万千瓦机组,提供的电能占上海全市的1/10,其年平均能耗水平仅为276克/千瓦时,机组额定净效率超过46.5%(含脱硫、脱硝)。外三用现有的600℃机组,实现了国外尚在研究中的下一代700℃高效超超临界机组的期望效率。
清华大学热能工程系教授、清洁煤专家毛健雄说,火电行业素有“十年磨一克”之说。外三目前的能耗水平,比德国、丹麦、日本、美国最先进煤电机组的能耗分别低8.3、10、28、31(单位:克/千瓦时),相当于领先一代至二代的水平,堪称“一骑绝尘”。
外三的探索破解了煤电“高污染、高能耗、高成本”的魔咒,使得煤炭可以成为我国长期、低污染的能源品种。外三总经理冯伟忠估算,按照全国每年20亿吨发电用煤计算,如果全国电厂都按照外三的标准进行节能改造,每年可节省6000万吨标煤,减少80%的大气污染物排放,火电对大气环境的影响几乎可以忽略不计。
引领下一代电力装备工业主导权
目前,华润、神华、大唐、华电等四家集团与外三签订了全面推广技术的合作协议。第一个大规模改造项目华润铜山电厂1000MW机组的改造已于去年底前完成,性能试验及电厂统计表明,煤耗比改造前下降了10克/千瓦时以上。这一成功案例表明外三经验完全可以复制推广。
眼下,冯伟忠正带领外三团队全力以赴“251工程”,计划将设计供电煤耗降至251克/千瓦时。
十多年来,美日欧等发达国家一直在开发研究700℃高效超超临界技术,但受制于关键高温高压材料研发瓶颈和极其昂贵的造价(是600℃技术的10倍),整体进展缓慢。“高低位分轴布置的汽轮发电机组”设计技术,可利用现有的600℃等级材料、设备和技术平台,使其单位造价与目前超超临界机组相当的前提下,设计供电煤耗降至251克/千瓦时。
记者了解到,“高低位分轴布置的汽轮发电机组”设计技术已获得国家发明专利和美国发明专利。德国西门子火力发电集团产品业务部首席执行官罗兰·菲舍尔称该技术“是改革高污染发电行业成为低排放绿色产业的唯一机遇”,“如果能实践到工程中,它将使中国成为世界火力发电技术的领导者”。
申能集团董事长王坚说:“这项技术打破了我国电力行业长期对外技术依赖,是系统集成的重大创新和发明,并且材料技术、装备技术和施工都能实施国产化,有望引领我国在全球下一代电力装备工业的主导权。”