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【重磅】二评上海外三电厂“节能减排技术”及“251工程”质疑
发布日期:2015-07-21  来源:能源观察  作者:朱小令  浏览次数:298
       编者按:在外三一评之后,一石激起千层浪,电力行业对电厂近零排放、外三技术高低等问题意见不一。外三电厂近期通过不同渠道回应质疑,以求为自己正 名。能源观察创办人王秀强认为,能源行业内质疑的并不是近零排放的结果和导向,争论的落脚点是通过什么路径实现减排,经济性、环保性、普适性决定一项技术 的优劣,决定一个项目的可复制性。

       如下为正文:

       前言:根据外三电厂向外界和各种会议报告及媒体的报道,笔者以理论为基础,事实为依据,学习应用辩证唯物主义方法,对相关质疑进行逻辑判断和综合分析,将陆续阐述自己的观点。同时亦真诚地希望社会各界和业内同仁对阐述的观点进行指正。

       “二 评”针对部分问题进行阐述,事实根据主要是来源于“参考文献”中所提供的材料。客观事物是独立存在的东西,要全面地认识它,需要经过多次反复,才能比较接 近客观实际。笔者应用在工作实际过程中,实践—理论—再实践—再理论,所取得的技术数据,对所涉及的问题进行综合地对比分析,从而提出自己的观点。

       火力发电厂在完成能量转换过程中,主要涉及热能动力工程三个典型的热力过程理论,即:有温差的传热;绝热节流;有摩阻的膨胀或压缩。故火电厂能量转换对应三个热力过程的生产设备,主要有三种:热交换器;管道与阀门;汽轮机、水泵、风机等。这些设备既相互联系,又相互影响。

       设 备单独的设计性能经组合起来之后,设计性能将发生变化,从而影响机组整体的性能。提高火电厂整体效率的主要途经就是以相关理论为基础,将相互联系与影响的 这些设备在生产实际中暴露出来的问题所产生的负面影响,采取措施,给予完善和尽可能地消除,将其影响降低到最小的程度。

       纵观外三电厂的“创新节能减排技术”[1][2],主要是涉及热能动力工程理论中,三个典型的热力过程之一,即:有温差的传热。

       1.单台100%容量汽动给水泵组配置是否科学

       火力发电企业属“技术密集型”产业的特点,不同于其他产业,每台机组运行在庞大的电网系统中,涉及到千家万户的安全。电力生产机组首要任务是:必须以安全、可靠的生产为基础。

       参考文献[1] [2]在“外三电厂机组节能减排的主要技术”介绍“给水泵系统的优化节能”的一节中,特别介绍:“通过对以往工程给水系统的配置、调试和运行情况的分析, 参考美国、德国的大型超(超)临界机组的给水系统设计和运行经验,外三电厂在中国首次采用100%汽动给水泵,自配独立凝汽器,可单独启动,取消电动给水 泵,取消给水泵出口调节阀”。“外三电厂选用了德国阿尔斯通的给水泵小汽轮机,该小汽轮机的保证效率到达86.7%”。

       文献还介绍:此外研 究并试验成功汽动给水泵低速启动及全程调速运行技术,不仅大大降低了锅炉启动时的能量损耗,还提高了机组效率,极大地简化了系统控制策略,也消除了最小流 量再循环阀的冲蚀泄露风险,提高了设备运行安全性。与其他同类机组相比,该汽动泵相当于使机组提升效率约0.117%。

       1.1值得思考的问题是:

       1) 采用单台100%容量汽动给水泵组,尽管汽轮机是全进口德国阿尔斯通设备,具有很高的可靠性。但是设计者是否考虑过,机组使用寿命30年,若按年利用小时 5,500小时,平均负荷率80%计,机组年运行小时数将达到6,875小时。若这台100%容量的给水泵小汽轮机突然故障停机,1,000MW主机组会 如何?

       2) 同理,若100%给水泵突然故障,1,000MW主机组咋办?

       3) 同理,若汽动给水泵组,任一设备或控制系统出现故障,导致给水泵组跳闸,1,000MW主机组咋办?……

       在此,例举一个公众都懂得的实例:三峡大坝防汛功能,设计标准为100年一遇的洪水,是不是有了这一保证,大坝上游,大坝中、下游,就可以“一劳永逸”,不用再每年‘劳民伤财’的搞防汛和防汛工程啦……!

       这种设计方案,是否考虑过,一旦在设计使用寿命30年中,即使遇到一次,将产生什么非常严重的事故与后果:

       其一,电网突然甩1,000MW负荷,会不会瞬间冲击电网?

       其二,电网瞬间受到冲击,为保障电网安全,其他机组得快速反应,在机组快速反应的过程中,会出现什么意想不到的问题?

       其三,若这台机组是钢厂,化工厂等企业自备厂电站,正在进行工艺流程的设备、产品……,突然遭遇自备电站机组甩负荷,会发生什么严重后果?!

       其四,难道外三电厂企业责任人不为此感到丝毫的担心与后怕?……

       1.2关于参考文献[1] [2]所介绍的优点:

       1) 外三电厂自称:在中国首次采用100%汽动给水泵。据笔者实践过的现场,并非首次。其他类型分别于1987.07.01、1988.12.16、 1997.05.21、1997.11.21投产的4×300MW机组,就是100%汽动给水泵组,但所不同的是,设计配置一台备用50%电动给水泵组。

       2) 原设计配置备用有20%~50%(容量不等)电动给水泵组,机组启动不再用电动给水泵;新机组设计,不设置电动给水泵组,仅配置2×50%汽动给水泵组,早已在实践中被广泛应用。

       3) 既然要与其他同型机组同比,边界条件应该基本相同,相同事物而条件不同,必然存在差异,绝对不可以将这种差异自称为‘创新技术’,并且加以大肆渲染。“汽 动泵相当于使机组提升效率约0.117%”。100%容量小汽轮机靠进口,投资多少?别人首先考虑的是机组安全性,可靠性,严格按照国标《大中型火力发电 厂设计规范》(以下简称:“大火规”),是用国产2×50%容量小汽轮机,或者再增加备用电动给水泵组。

       而外三电厂,不仅采用单台100% 小汽轮机,而且小汽轮机自配独立凝汽器。既降低了小汽轮机排汽压力,减少了主汽轮机凝汽器热负荷。又相当于增加了主汽轮机凝汽器冷却面积,从而提高了主汽 轮机凝汽器真空。而别人是2×50%小汽轮机排汽至主汽轮机凝汽器。二者的目的、投资等不同,是不能放在同一条起跑线上相对比。

       外三电厂2×1,000MW机组与基本相同电厂2×1,000MW机组,基本情况相对比较,其技术经济性,结果见表1。

       4)外三电厂的给水泵是不是也特殊,是不是也可以没有给水泵最小流量阀,也能保证给水泵在任何流量下运行是安全性、可靠性?

       5)外三电厂学美国、德国,全国电厂学外三。废除国标“大火规”,全国火力发电企业都学习外三电厂,上报项目这样做事,职能部门依据什么标准,是批准同意呢?还是不批准同意呢?

       节能减排技术创新,不能以牺牲“他人”和“大局”利益为代价。理论与实践表明:外三电厂“给水泵配置优化”技术,根据我国国情,在业内根本就不可取。

       2.“机组再热系统压降优化”技术

       尽可能的减少介质流动过程中的压力损失,是传统热能动力工程理论中的典型热力过程之一,即:绝热节流。在通过技术经济性分析比较之后,尽可能地减小介质流动过程的压力损失,是设计者提高机组效率的重要途径之一。

       参 考文献 [2]“机组再热系统压降优化”,机组效率提高0.125%。笔者根据实践,并查阅了不同电力设计院按照“大火规”设计的部分600MW、1,000MW 机组,投产后由不同电力试验研究院完成的热力性能考核试验结果,表明:机组再热系统压降均在7%及以下,低于10%的设计值。

       由于受篇幅所 限制,在此仅应用3个不同电厂、不同电力设计院设计的同类型1,000MW汽轮机,3个不同制造厂锅炉(再热系统压降与锅炉有关)。热力性能考核试验相同 工况(TAH)、再热系统压降值,与外三电厂实施“机组再热系统压降优化”技术后的再热系统压降值,进行相对比较,并给出对发电煤耗的影响值大、小,见表 2。

       结 果表明:外三电厂所指的“机组再热系统压降优化”,机组效率提高0.125%。是相对设计值10%而言的。实际上,完全按照“大火规”的设计,机组再热系 统压降仍然可以达到外三电厂的“机组再热系统压降优化”技术水平。表2,对不同电力设计院按照“大火规”设计,与经过实施“机组再热系统压降优化技术”, 相对与同样机组的比较,所产生降耗效果甚微,技术经济性分析不可行。

       3.是不是每一项成果都可以这样运用数据说话

       “外三的国际认同如何造就?每一项成果都用数据说话”[3]。科学技术是一件非常严谨的事情,能证明事实的材料、数据不仅得有根有据,而且必须要翔实。外三电厂在不同的时间和地点,向外界和媒体发表和公布了许多数据。

       3.1存在的问题是什么

       1)这些数据来源是什么?

       2)这些数据获取的标准是什么?

       3)这些数据取自于什么状态?

       4)相互之间采用的是什么理论和逻辑关系?

       5)自相矛盾的数据是如何出现的?

       6)所公布的数据有什么可以作为佐证?

       7)这些数据是经过什么途径被业内所认可?……

       以下根据参考文献[1] [2]提供的材料分析几个证明成果的证据和数据。

       3.2一张照片证明了什么

       参考文献[2],证实SPE综合治理系列技术,机组效率提高0.419%。“外三公司汽轮机在运行30个月后,所拍到的中压缸第一级叶片,叶片依然光亮如新(图1)。性能试验的比对表明,从机组的第一次启动至今,汽轮机的内效率丝毫未变”。

       金 属材料高温腐蚀是物理过程,从材料性能角度,是研究在高温下尽可能避免和缓解腐蚀。从使用者角度研究,防止已生成的腐蚀脱落对设备的损伤。处于高温介质下 工作的金属材料,高温腐蚀在所难免,主要由于材料性能、与金属材料接触的介质和温度、使用的时间长、短等,高温腐蚀程度有差别。

       某电厂相同机组,是在运行70个月后,解体中压主汽门,人钻入中压缸所拍摄到的中压缸第一级叶片照片(图2),读者可以仔细对比两张照片的差异何在。

       首先,从摄影技术而言,二张照片均不能客观地和真实地反映或证明,所要证实的问题。

       其次,无论“SPE综合治理系列技术”多么的完善,Ⅰ/Ⅱ启动旁路之后,主蒸汽,再热蒸汽管道、阀门、汽轮机内部金属高温腐蚀生成而脱落,对汽轮机通流叶栅表面造成损害在所难免,见图3、4。

       再次,外三电厂的1,000MW机组一年能启、停多少次?正常运行高温腐蚀生成而脱落,会不会也对汽轮机通流叶栅表面造成损害?机组效率提高0.419%的数据,又是如何得出的?

       3.3是什么创新高科技,使机组煤耗相对下降27.3g/kW˙h(10.33%)

       参考文献[2]中(见图5)展示的方框“机组煤耗下降”一行中(椭圆蓝色线内),方框内文字展示:机组额定工况实际煤耗262.49g/kW˙h(椭圆蓝色线内);机组额定工况设计煤耗291.59g/kW˙h(椭圆蓝色线内)。

       值得思考的问题是:

       1) 西门子超超临界1,000MW汽轮机组,额定工况设计煤耗291.59g/kW˙h,为什么设计的如此之差?是汽轮机设计热耗率高,还是锅炉效率设计的太低?

       2) 外三电厂又是用什么理论与综合优化及科技创新技术,能够使机组煤耗在额定工况下,从291.59g/kW˙h,下降为262.49g/kW˙h,相对下降27.3g/kW˙h (相对下降10.33%)?

       3) 若是采用“管道优化技术”,把管道设计效率从99%,提高到100%,机组煤耗也只能下降3g/kW˙h左右。又是什么技术使得汽轮机热 耗率下降600kJ/kW˙h,或者锅炉效率提升8~9个百分点?如果是汽轮机性能和锅炉性能的提升结果,那么应该是制造厂的努力成果!

       4) 这两个煤耗,是供电煤耗呢?还是发电煤耗呢?

       5) 这两个煤耗数据的出自何处?

       3.4机组的年利用小时能达到11,070小时吗

       参考文献[2]中(见图6)展示“DPF”画面,其中第2条阐述:根据性能试验结果,该系统降低煤耗2.71克/千瓦时,折合年节标煤达到3万吨,脱硫吸收塔的水耗下降45吨/小时以上,其设备投资回收期<2年。

       值得质疑的是:

       1)若以标煤售价500元/t计。年节标煤3万吨,工程投资3,000万元,<2年收回投资,含不含3,000万元银行贷款利息?

       2)“根据性能试验结果,该系统降低煤耗2.71克/千瓦时,折合年节标煤达到3万吨”。若依此计算,这台机组将以每天24小时带额定1,000MW负荷运行,一年中要运行11,070小时!

       3.5关于所谓的“零能耗脱硫技术”

       外三电厂所指零能耗脱硫技术打有引号“”,意思是所谓的零能耗,是否定的意思,并没有刻意渲染。

       那么,在同一个技术交流会议上,发表的演讲DPF中[2],若按以上解释,是不是可以理解为:

       1)外三电厂向外界公开的所有文献、报道等,其中打有引号“”的技术术语全是“所谓”的(否定的),而不打引号“”的全是“肯定”的,见图7、8。

       2)在同一个技术交流会议发表的演讲中,各有一个零能耗脱硫技术(图7、8)术语。一个没有打引号,另一个打有引号“”。哪个是“肯定”?而哪个又是“否定”?科学技术问题,不会是在某一需要时就“肯定”,而在另外一需要时就“否定”吧!

       为了分析事物的实质,避免毫无意义的争执,在此特意声明一下:笔者今后公开发表的相关此类文章打双引号“”之处,表示为文中“引用”或“特别提示”部分。文章打单引号‘’之处,表示为“贬义”或“否定”部分。

       4 结束语

       “知识的问题是一个科学问题,来不得半点的虚伪和骄傲,决定地需要的倒是其反面—诚实和谦虚的态度”[6]。

       既然外三电厂是业内标杆,大家就要向标杆学习和看齐。标杆的数据也得符合理论,经得起实践与时间的考验。然而,不能否认,外三电厂“节能减排创新技术”确实在业内存在很大的分歧,从而直接影响外三电厂“节能减排创新技术”的推广应用。否则,将失去树立标杆的现实意义。

       因为存在分歧,就得用事实说话,及时消除分歧,以便统一思想,切实落实“节约资源、保护环境”的基本国策和国家能源政策。

       现在网络、通讯非常发达,媒体信息传播速度之快….,相关职能部门可以充分利用这些资源。笔者建议不妨作个“问卷调查”,很简单,只要求回答一个字“是”或“否”。推荐题目如下(也可以由组织者重新编题):

       1)国家标准“大火规”要不要“执行”或者“废除”?()

       2)可不可以采用“给水泵配置优化”技术?()

       3)能不能采用“降低厂用电—火电机组集中式变频总电源技术”?()

       4)“有”或者“无”必要推广“机组再热系统压降优化”技术,降再热压损?()

       5)外三电厂“节能减排创新技术”模式业内能不能“复制”?()等等。

       最终再“用事实说话”。

       参考文献

       [1]冯伟忠.挑战现有煤电技术的效率极限[R].北京:北京国际能源专家俱乐部,2015.05.14.

       [2]冯伟忠.高效绿色煤电技术的发展之探索[R].上海:上海外高桥第三发电厂有限责任公司,上海申能能源科技有限公司,2015.06.

       [3]徐蒙,李蕾.一家上海火电厂如何获得世界认同[R].上海:解放日报,2015.07.03.

       [4]东方网.上海:外三的国际认同如何造就?每一项成果都用数据说话[R],2015.07.03

       [5]中国电力科技网.关于上海外高桥第三发电厂节能减排技术交流研讨会的通知.科技学[2015]04号(邮箱:dlkjw@vip.188.com),2015.05.14.

       [6]毛泽东.实践论(论认识和实践的关系—知与行的关系)[M],北京.中共中央毛泽东选集出版委员会.1951.08.25.