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中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

 長(zhǎng)弓有心 2023-07-14 發(fā)布于江西

前言

電力是以電能作為動(dòng)力的能源,是當(dāng)今社會(huì)最重要的能源。

電力的發(fā)現(xiàn)和廣泛應(yīng)用深刻改變了人類(lèi)社會(huì),第二次工業(yè)革命主要內(nèi)容之一就是電力。

發(fā)電量和用電量至今仍然是衡量社會(huì)發(fā)展程度的核心指標(biāo)之一。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

新中國(guó)成立后直至2000年,發(fā)電的主要方式就只有兩種:火力發(fā)電和水力發(fā)電。

火力發(fā)電簡(jiǎn)單的說(shuō)就是利用燃料發(fā)熱,加熱水,形成高溫高壓過(guò)熱蒸汽,然后蒸汽沿管道進(jìn)入汽輪機(jī)中不斷膨脹做功,沖擊汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(電磁場(chǎng))旋轉(zhuǎn),定子線(xiàn)圈切割磁力線(xiàn),發(fā)出電能。

火力發(fā)電設(shè)備主要包括電站鍋爐、電站汽輪機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)三大主機(jī)以及相應(yīng)的各種輔機(jī)和自動(dòng)化裝備,這些設(shè)備是火電站的核心裝置。

火電站與水電站或其他類(lèi)型的電站相比,其造價(jià)較低,建設(shè)周期較短,收效較快。

中國(guó)煤炭資源比較豐富,所以大力發(fā)展燃煤火電站及相應(yīng)的火電設(shè)備,一直是解決全國(guó)用電需要的主要途徑。

人類(lèi)火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程,就是蒸汽壓力和溫度從低到高,單臺(tái)技術(shù)發(fā)電容量從小到大的過(guò)程。

火力發(fā)電的技術(shù)進(jìn)步,使得全球的發(fā)電量越來(lái)越多,度電煤耗越來(lái)越低,同時(shí)能有效減少有害氣體的排放量。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

解放前中國(guó)不具備制造火力發(fā)電設(shè)備的能力

40年代初,國(guó)民政府資源委員會(huì)所屬的中央機(jī)器廠(chǎng)曾通過(guò)進(jìn)口瑞士BBC 公司的0.2萬(wàn)千瓦汽輪機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,引進(jìn)該公司的制造技術(shù),仿造過(guò)兩套0.2萬(wàn)千瓦中壓機(jī)組,分別安裝在瀘縣電廠(chǎng)和昆明電廠(chǎng)投運(yùn)。

這是中國(guó)制造火電設(shè)備的最早嘗試。

1945年,資源委員會(huì)又從美國(guó)西屋電氣公司引進(jìn)了1萬(wàn)千瓦及以下汽輪發(fā)電機(jī)組的制造技術(shù),并由該公司培訓(xùn)了一批技術(shù)人員。

但是,這次技術(shù)引進(jìn)最后未能走到建廠(chǎng)制造產(chǎn)品的地步,僅僅培訓(xùn)了一部分的技術(shù)人員。

兩次技術(shù)引進(jìn)最終均未能形成生產(chǎn)能力。

在解放前,中國(guó)不具備制造火力發(fā)電設(shè)備的能力,并導(dǎo)致中國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重滯后。

1949 年中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量只有185萬(wàn)千瓦, 年發(fā)電量只有43 億千瓦時(shí), 發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量居世界第21 位和25 位。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

改革開(kāi)放前中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展(1950~1980)

中國(guó):高壓和超高壓火力發(fā)電技術(shù)

海外:亞臨界和超臨界火力發(fā)電技術(shù)

中國(guó)電力設(shè)備制造工業(yè)的真正發(fā)展始于新中國(guó),始于蘇聯(lián)援建的156項(xiàng)工程。

中國(guó)上海、哈爾濱、東方三大發(fā)電設(shè)備制造基地中的兩個(gè)都是在“156”時(shí)期建設(shè)的——哈爾濱電氣集團(tuán)和上海電氣集團(tuán)。

東方電氣集團(tuán)是“三線(xiàn)建設(shè)”時(shí)期建成的。

哈爾濱鍋爐廠(chǎng),哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng),哈爾濱電機(jī)廠(chǎng)汽輪發(fā)電機(jī)車(chē)間都是蘇聯(lián)援建156項(xiàng)工程中的項(xiàng)目。

蘇聯(lián)援建哈爾濱發(fā)電設(shè)備基地形成的火力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)能是60萬(wàn)千瓦/年。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

上海發(fā)電設(shè)備制造基地不包括在蘇聯(lián)援建156項(xiàng)工程中,但仍屬于蘇聯(lián)和東歐援助的一部分,引進(jìn)的是捷克的技術(shù)。

哈爾濱發(fā)電設(shè)備制造基地從蘇聯(lián)引進(jìn)的是中壓0.6~2.5萬(wàn)千瓦和高壓2.5~5.0萬(wàn)千瓦火電設(shè)備制造技術(shù),1958年先后成功制造出了2.5萬(wàn)千瓦和5.0萬(wàn)千瓦高壓火電機(jī)組。

鍋爐蒸汽的參數(shù)是9.80MPa和540℃;汽輪機(jī)的參數(shù)8.83MPa和535℃。

1959年首臺(tái)5.0萬(wàn)千瓦高壓火電機(jī)組在沈陽(yáng)遼寧電廠(chǎng)成功投運(yùn)。

1952年上海發(fā)電設(shè)備制造基地從捷克引進(jìn)中壓0.6~1.2萬(wàn)千瓦火電設(shè)備制造技術(shù)。

鍋爐蒸汽的參數(shù)是3.82MPa和450℃;汽輪機(jī)的參數(shù)3.43MPa和435℃。

1954年完成了中壓0.6萬(wàn)千瓦火電機(jī)組的研制,開(kāi)創(chuàng)了新中國(guó)制造火力發(fā)電設(shè)備的先河。

1956年首臺(tái)0.6萬(wàn)千瓦中壓火電機(jī)組在安徽淮南電廠(chǎng)成功投運(yùn)。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

這就是中國(guó)火力發(fā)電設(shè)備發(fā)展的起點(diǎn)。

這個(gè)起點(diǎn)與世界先進(jìn)水平相比差距極大:美國(guó)西屋公司(Westinghouse)1959年就制造出了首臺(tái)容量為31萬(wàn)千瓦的超超臨界火力發(fā)電機(jī)組,蒸汽的壓力和溫度參數(shù)分別是:34.5MPa和649℃。

美國(guó)的火力發(fā)電技術(shù)遙遙領(lǐng)先。

愛(ài)迪生和威斯汀豪斯兩個(gè)人建立的通用電氣(GE)和西屋電氣(Westinghouse)不僅是火力發(fā)電技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者,也是全球火力發(fā)電技術(shù)的引領(lǐng)者。

美國(guó)在上世紀(jì)50年代就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了超超臨界火力發(fā)電技術(shù),雖然由于材料問(wèn)題最后下調(diào)了蒸汽參數(shù),但仍然保持在了超臨界水平,技術(shù)水平大幅領(lǐng)先于其它國(guó)家。

日本電力設(shè)備制造企業(yè)日立、三菱和東芝的火力發(fā)電技術(shù)也是從美國(guó)引進(jìn)的。

這個(gè)情況是后來(lái)80年代我國(guó)計(jì)劃引進(jìn)亞臨界技術(shù)時(shí)才發(fā)現(xiàn)的。

在掌握捷克、蘇聯(lián)火力發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上,中國(guó)的電力設(shè)備制造企業(yè)也在努力提升火力發(fā)電技術(shù)。主要是兩個(gè)方向:

第一,提高鍋爐和汽輪機(jī)的蒸汽溫度和壓力,從高壓(9.80MPa)提升至超高壓(13.7MPa)水平;

第二,提高單臺(tái)機(jī)組的發(fā)電能力,從5萬(wàn)千瓦提高至10萬(wàn)~30萬(wàn)千瓦。

1969年制成12.5萬(wàn)千瓦中間再熱式超高壓火電機(jī)組,在上海吳涇熱電廠(chǎng)投運(yùn)。

1970年制成20.0萬(wàn)千瓦超高壓火電機(jī)組,1972年在遼寧朝陽(yáng)電廠(chǎng)投運(yùn)。

1971年制成30.0亞臨界中間再熱式火電機(jī)組,1975年在江蘇望亭電廠(chǎng)投運(yùn)。

在獨(dú)立自主發(fā)展火力發(fā)電技術(shù)上,我國(guó)電力設(shè)備制造業(yè)取得了一定的成績(jī),但是也存在不少問(wèn)題,主要是兩方面:

1、我國(guó)大容量火力發(fā)電設(shè)備的安全性低,在可靠性方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比差距很大,達(dá)不到安全、穩(wěn)發(fā)、滿(mǎn)發(fā)的要求。

這些機(jī)組基本上是5萬(wàn)千瓦、10萬(wàn)千瓦機(jī)組的基礎(chǔ)上加以放大的。對(duì)大容量機(jī)組的一些關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有掌握,有些是“知其然、不知其所以然”,長(zhǎng)期以來(lái)科研工作沒(méi)有跟上,缺乏試驗(yàn)手段,自行設(shè)計(jì)也缺乏必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和科學(xué)計(jì)算的根據(jù),產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和安全可靠性與國(guó)外先進(jìn)水平相比差距較大。

2、我國(guó)大容量火力發(fā)電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性能低,發(fā)電煤耗高于國(guó)外機(jī)組。

例如河南平頂山姚孟電廠(chǎng)30萬(wàn)千瓦機(jī)組發(fā)電煤耗為360g標(biāo)準(zhǔn)煤/度電,而美國(guó)西屋公司同類(lèi)機(jī)組的發(fā)電煤耗為317g標(biāo)準(zhǔn)煤/度電。兩者相比,一臺(tái)機(jī)組一年要多燒3萬(wàn)多噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

前三十年我國(guó)電力設(shè)備制造業(yè)取得的成就:制造的設(shè)備數(shù)量和發(fā)電量。

截至1980年底,全國(guó)累計(jì)生產(chǎn)發(fā)電設(shè)備6289萬(wàn)千瓦,其中生產(chǎn)火電設(shè)備為4474.9萬(wàn)千瓦;10萬(wàn)千瓦及以上的大型機(jī)組共143套1990萬(wàn)千瓦,當(dāng)時(shí)投入運(yùn)行的有97套1250萬(wàn)千瓦。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

從發(fā)電量來(lái)看我國(guó)增長(zhǎng)顯著,1980年我國(guó)的發(fā)電量達(dá)到了3006億度,是1949年發(fā)電量的近70倍。

火力發(fā)電技術(shù)的國(guó)際比較:

美國(guó)技術(shù)水平最領(lǐng)先,雖然美國(guó)最早超超臨界機(jī)組由于材料問(wèn)題不得不降低至超臨界狀態(tài)運(yùn)行,但超臨界機(jī)組仍然是當(dāng)時(shí)的最高技術(shù)水平。

日本和歐洲電力設(shè)備制造企業(yè)的主流技術(shù)是亞臨界技術(shù)。

我國(guó)的電力設(shè)備制造企業(yè)通過(guò)努力已經(jīng)發(fā)展了超高壓技術(shù),但技術(shù)比日本和歐洲仍落后一代。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

改革開(kāi)放前我國(guó)電力設(shè)備制造業(yè)無(wú)法滿(mǎn)足電力工業(yè)發(fā)展的需要,全國(guó)長(zhǎng)期處于缺電狀態(tài),電力供應(yīng)不足制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展增速。

此外,我國(guó)從1973年開(kāi)始重新進(jìn)口大容量的火力發(fā)電設(shè)備,但是依靠進(jìn)口設(shè)備發(fā)展電力工業(yè)不是長(zhǎng)久之計(jì)。

李鵬同志曾經(jīng)強(qiáng)調(diào)過(guò)“電力工業(yè)發(fā)展必須立足于國(guó)內(nèi)設(shè)備”!

引進(jìn)亞臨界火力發(fā)電技術(shù)(1980~2000)

中國(guó):亞臨界火力發(fā)電技術(shù)

海外:超臨界和超超臨界火力發(fā)電技術(shù)

改革開(kāi)放后,電力不足是制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素,如何發(fā)展電力工業(yè)是擺在我國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人面前迫切需要解決的問(wèn)題。

直接從國(guó)外進(jìn)口發(fā)電設(shè)備——太貴!

自己研發(fā)先進(jìn)的發(fā)電設(shè)備——太慢!

那什么才是最好的發(fā)展策略呢?

20世紀(jì)70年代中期,我國(guó)進(jìn)口了不少成套火電設(shè)備,花了大量外匯。

由于我們未能掌握制造技術(shù),如果要加快電力工業(yè)發(fā)展就還需要大量進(jìn)口設(shè)備,這不是長(zhǎng)久之計(jì)。

我國(guó)自行研制的20萬(wàn)千瓦超高壓火電機(jī)組,從1964年開(kāi)始設(shè)計(jì)到1979年鑒定定型共花了15年時(shí)間,其中設(shè)計(jì)2年、制造6年、安裝1年、完善化6年。

我國(guó)火力發(fā)電設(shè)備的技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平差距很大,而且我們基礎(chǔ)研究?jī)?chǔ)備、設(shè)計(jì)水平、材料體系、制造工藝等環(huán)節(jié)都很薄弱,自主設(shè)計(jì)新設(shè)備的難度很大。

因此從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)制造電力設(shè)備逐步成為中央領(lǐng)導(dǎo)、電力工業(yè)部、機(jī)械工業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)人的共識(shí)。

引進(jìn)/購(gòu)買(mǎi)制造技術(shù),不僅用匯少,更重要的是有利于提高國(guó)內(nèi)制造技術(shù)水平,使今后發(fā)電設(shè)備的供應(yīng)能夠立足于國(guó)內(nèi)。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

1978年,一機(jī)部、水電部聯(lián)名報(bào)告國(guó)務(wù)院,提出為了提高我國(guó)大型火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和制造水平,建議在進(jìn)口樣機(jī)的同時(shí)引進(jìn)制造技術(shù)。大家一致認(rèn)為,引進(jìn)技術(shù)可以縮短從研制到批量生產(chǎn)的時(shí)間,可以大大縮小同世界先進(jìn)水平的差距,又可培養(yǎng)技術(shù)力量,為我國(guó)今后發(fā)展更大容量的發(fā)電機(jī)組,以及對(duì)原有國(guó)產(chǎn)30萬(wàn)千瓦以下機(jī)組的技術(shù)改進(jìn)都是十分必要的。

大家一致贊成打破閉關(guān)自守、引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、提高國(guó)內(nèi)制造水平。

1979年9月,一機(jī)部、電力部聯(lián)合提出了引進(jìn)30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦火電機(jī)組制造技術(shù)的請(qǐng)示報(bào)告。據(jù)此,國(guó)家進(jìn)出口委、國(guó)家計(jì)委、國(guó)家經(jīng)委于1980年1月28日聯(lián)合向國(guó)務(wù)院提出了引進(jìn)大型火電機(jī)組制造技術(shù)的請(qǐng)示報(bào)告,1980年2月中旬,國(guó)務(wù)院副總理薄一波在征得副總理李先念、余秋里、谷牧、康世恩同意后,又請(qǐng)沈鴻同志約幾位專(zhuān)家進(jìn)行研究,并又征詢(xún)周子健部長(zhǎng)的意見(jiàn)后,一致同意批準(zhǔn)三委報(bào)告。

談判工作:

1980年6月中旬,一機(jī)部邀請(qǐng)美國(guó)通用電氣公司、西屋電氣公司、燃燒工程公司、撥伯葛(B & W)公司,瑞士勃朗.鮑威利(BBC)公司,法國(guó)阿爾斯通(Alstom)公司6家外商同時(shí)來(lái)華談判。

機(jī)械系統(tǒng)集中了有設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)的70多名總工程師和技術(shù)骨干,電力系統(tǒng)集中了有安裝、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的20多名總工程師和技術(shù)骨干,分別與外商進(jìn)行談判。

根據(jù)“貨比三家”,“技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格合理、條件優(yōu)惠、擇優(yōu)引進(jìn)”的原則,最終選擇了美國(guó)西屋電氣和燃燒工程公司。

1980年9月9日和11月21日,一機(jī)部分別同美國(guó)西屋電氣和燃燒工程公司簽訂了汽輪發(fā)電機(jī)組鍋爐的技術(shù)轉(zhuǎn)讓和購(gòu)買(mǎi)部分零部件合同。

電力部同時(shí)從美國(guó)依柏斯庫(kù)工程公司引進(jìn)了電站設(shè)計(jì)技術(shù)。

鑒于當(dāng)時(shí)國(guó)際火電市場(chǎng)萎縮,各發(fā)電設(shè)備制造廠(chǎng)商都想在中國(guó)這個(gè)大市場(chǎng)上占領(lǐng)一席之地,我們則充分利用了有利的市場(chǎng)條件,技術(shù)引進(jìn)的深度超過(guò)了傳統(tǒng)國(guó)際上技術(shù)轉(zhuǎn)讓的程度(只賣(mài)圖紙):

1、外商向我方提供機(jī)組的制造技術(shù)應(yīng)包括設(shè)計(jì)導(dǎo)則、設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算資料、計(jì)算機(jī)程序軟件、制造工藝和工裝圖紙、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制方法、外購(gòu)配套件供應(yīng)商名單等。此外,外商還應(yīng)負(fù)責(zé)對(duì)我方技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)。

2、為提高我方管理水平,外商應(yīng)對(duì)我方廠(chǎng)級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行管理方面的培訓(xùn),對(duì)我方經(jīng)銷(xiāo)人員進(jìn)行經(jīng)銷(xiāo)技術(shù)的培訓(xùn)。

3、外商要對(duì)我方工廠(chǎng)技術(shù)改造和試制過(guò)程出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題,如國(guó)產(chǎn)材料和配套產(chǎn)品代用問(wèn)題提供咨詢(xún)服務(wù)。

4、外商應(yīng)提供工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)備安裝調(diào)試和運(yùn)行維修等方面的資料和有關(guān)人員的培訓(xùn)。

外方提供的圖紙資料有薄膜底圖兩套、微縮膠卷兩套、技術(shù)資料四套、成熟的計(jì)算機(jī)程序(包括源程序、程序編制法、程序卡、計(jì)算公式、程序使用說(shuō)明、有關(guān)常數(shù)和圖表等)176項(xiàng)。

設(shè)計(jì)圖紙、標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)和主要的技術(shù)轉(zhuǎn)讓資料一式四份,哈爾濱、上海、東方三大發(fā)電設(shè)備制造集團(tuán)公司各持一份,另一份存一機(jī)部陜西資料庫(kù)。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

根據(jù)一機(jī)部的安排:

30萬(wàn)千瓦機(jī)組由上海電氣聯(lián)合公司負(fù)責(zé),組織上海汽輪機(jī)廠(chǎng)、電機(jī)廠(chǎng)和鍋爐廠(chǎng)試制。

60萬(wàn)千瓦機(jī)組由哈爾濱電站設(shè)備成套公司負(fù)責(zé),組織哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)、電機(jī)廠(chǎng)和鍋爐廠(chǎng)試制。

東方汽輪機(jī)廠(chǎng)、鍋爐廠(chǎng)和電機(jī)廠(chǎng)則進(jìn)行協(xié)作配合。

30萬(wàn)千瓦考核機(jī)組安裝于山東石橫電廠(chǎng),60萬(wàn)千瓦考核機(jī)組安裝于安徽平圩電廠(chǎng)。

經(jīng)過(guò)原材料準(zhǔn)備和對(duì)工廠(chǎng)的改造,從1983年起30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦火電機(jī)組三大主機(jī)陸續(xù)進(jìn)入投料試制階段,經(jīng)過(guò)3年左右,這兩套考核機(jī)組分別完成試制工作。

30萬(wàn)千瓦考核機(jī)組主機(jī)于1985年12月20日在上海試制完成,1987年6月30日在山東石橫電廠(chǎng)投入運(yùn)行發(fā)電。

60萬(wàn)千瓦考核機(jī)組主機(jī)于1987年12月17日在哈爾濱試制完成,1989年11月4日在安徽平圩電廠(chǎng)投入運(yùn)行發(fā)電。

從制造完成裝箱發(fā)運(yùn)到電廠(chǎng)投運(yùn)為止是安裝、調(diào)試階段,30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦火電機(jī)組經(jīng)歷了一年半左右的時(shí)間。

經(jīng)考核試驗(yàn)性能測(cè)定,30萬(wàn)千瓦、30萬(wàn)千瓦考核機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了技術(shù)輸出方的設(shè)計(jì)保證值。實(shí)踐表明,研制工作十分成功。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

為了盡快研制出第一臺(tái)考核機(jī)組,當(dāng)時(shí)進(jìn)口了約30%~50%的關(guān)鍵零部件及毛坯,因此從第一臺(tái)30萬(wàn)千瓦考核機(jī)組整臺(tái)機(jī)組的平均水平看,國(guó)產(chǎn)化率約為40%,其中鍋爐國(guó)產(chǎn)化率50.2%,汽輪機(jī)國(guó)產(chǎn)化率40%,汽輪發(fā)電機(jī)國(guó)產(chǎn)化率27%。

由于從美國(guó)購(gòu)買(mǎi)了較多的零部件和毛坯,又致使30萬(wàn)千瓦考核機(jī)組的售價(jià)高出國(guó)產(chǎn)30萬(wàn)千瓦機(jī)組的兩倍以上。

于是,研制考核機(jī)組的各發(fā)電設(shè)備主機(jī)制造廠(chǎng)和各配套件的主要輔機(jī)制造廠(chǎng)都在數(shù)年內(nèi)開(kāi)展了轟轟烈烈的國(guó)產(chǎn)化工作,國(guó)家還將30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦機(jī)組國(guó)產(chǎn)化工作列入“七五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目,明確“七五”攻關(guān)的總目標(biāo)就是提高國(guó)產(chǎn)化率、降低價(jià)格,實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的能力。

在國(guó)家和政府的大力支持下,進(jìn)行了“六五”、“七五”工廠(chǎng)技術(shù)改造,各制造廠(chǎng)增添了大量設(shè)備,經(jīng)過(guò)幾年的努力,機(jī)組的國(guó)產(chǎn)化率逐步提高,第二套達(dá)到68%,第三套已經(jīng)超過(guò)75%,第四套達(dá)到80%以上,其中三大主機(jī)的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到85%~90%。

機(jī)組的價(jià)格也降了下來(lái),只有第一臺(tái)考核機(jī)組的一半。例如30萬(wàn)千瓦火電設(shè)備三大主機(jī)的價(jià)格,從第一臺(tái)(套)的1.58億元,下降到第三臺(tái)(套)的0.85億元。

到“七五”末,實(shí)現(xiàn)了30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦機(jī)組批量生產(chǎn),很好地完成了原定的目標(biāo)。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

通過(guò)持續(xù)15年的消化吸收、國(guó)產(chǎn)化和優(yōu)化創(chuàng)新,“團(tuán)結(jié)造機(jī)”終于孕育了豐碩的成果。30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦火電機(jī)組形成了批量生產(chǎn)能力,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和安全可靠性,均達(dá)到了當(dāng)時(shí)國(guó)際同類(lèi)機(jī)組的先進(jìn)水平。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始,引進(jìn)型30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦火電設(shè)備成為我國(guó)發(fā)電設(shè)備企業(yè)的主要產(chǎn)品,30萬(wàn)千瓦、60萬(wàn)千瓦火電機(jī)組成為我國(guó)電網(wǎng)的主力機(jī)組。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

引進(jìn)亞臨界火力發(fā)電技術(shù)是十分成功的。我國(guó)電力設(shè)備制造企業(yè)成功掌握了技術(shù),制造了大量的設(shè)備滿(mǎn)足了電力工業(yè)發(fā)展的需求。

提升了我國(guó)電力設(shè)備制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力:在引進(jìn)技術(shù)過(guò)程中,改造和提升了電力設(shè)備制造企業(yè)的硬件水平和管理水平,使得我國(guó)電力設(shè)備制造企業(yè)的生產(chǎn)能力和管理水平都上升到了國(guó)際水準(zhǔn)。

推動(dòng)和促進(jìn)了火力發(fā)電設(shè)備配套材料體系的完善和發(fā)展:在提高電力設(shè)備國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)的指引下,組織冶金工業(yè)、石化工業(yè)等行業(yè)對(duì)電力設(shè)備制造需要的各種牌號(hào)的金屬材料和非金屬材料進(jìn)行攻關(guān),并基本達(dá)成了國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)。

發(fā)展超臨界和超超臨界技術(shù)(2000年后)

中國(guó):超臨界和超超臨界火力發(fā)電技術(shù)

海外:超臨界和超超臨界火力發(fā)電技術(shù)

超臨界和超超臨界火力發(fā)電技術(shù)最早源于美國(guó)50年代開(kāi)發(fā)的技術(shù),經(jīng)過(guò)80年代歐洲和日本的發(fā)展,到2000年后已經(jīng)十分成熟。

20世紀(jì)80年代后期,我國(guó)就開(kāi)始關(guān)注超臨界火電機(jī)組的發(fā)展,并從國(guó)際上進(jìn)口大容量超臨界機(jī)組。

1992年,首次進(jìn)口的2臺(tái)60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組,安裝于上海石洞口第二發(fā)電廠(chǎng)。這次進(jìn)口,采取了技貿(mào)結(jié)合帶進(jìn)技術(shù)的方式,引進(jìn)了鍋爐和汽輪機(jī)的超臨界技術(shù),不僅取得了重要的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件,而且,還通過(guò)聯(lián)合設(shè)計(jì)培訓(xùn)了一批專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員,為超臨界機(jī)組的自主化做了技術(shù)上的準(zhǔn)備。

2000年前,又從俄羅斯進(jìn)口了2臺(tái)30萬(wàn)千瓦、2臺(tái)50萬(wàn)千瓦、2臺(tái)80萬(wàn)千瓦機(jī)組,從德國(guó)西門(mén)子公司進(jìn)口了2臺(tái)90萬(wàn)千瓦機(jī)組,從日本進(jìn)口了2臺(tái)60萬(wàn)千瓦機(jī)組。

到2000年底,我國(guó)進(jìn)口的超臨界機(jī)組已投運(yùn)12臺(tái),總?cè)萘?20萬(wàn)千瓦,最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間已近10年,積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)了一批掌握超臨界機(jī)組安裝、調(diào)試和運(yùn)行的技術(shù)隊(duì)伍。

2000年,為推進(jìn)超臨界火電機(jī)組自主開(kāi)發(fā)的歷程,國(guó)家計(jì)委要求機(jī)械部補(bǔ)充完善60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組科技攻關(guān)項(xiàng)目的可行性研究報(bào)告,又再次組織專(zhuān)家論證,國(guó)家在2000年年中將60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組研制補(bǔ)充列入“九五”國(guó)家重大技術(shù)裝備科技攻關(guān)項(xiàng)目。

2002年,國(guó)家又確定華能集團(tuán)河南沁北電廠(chǎng)一期兩臺(tái)60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組為國(guó)產(chǎn)首臺(tái)示范工程,這兩臺(tái)機(jī)組的蒸汽參數(shù)為24.2MPa566℃/566℃。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

為了支持國(guó)產(chǎn)超臨界機(jī)組的發(fā)展,國(guó)家決定,最早開(kāi)始的幾臺(tái)超臨界機(jī)組研制時(shí),國(guó)內(nèi)企業(yè)可尋找國(guó)外合作伙伴,以中方名義參與招投標(biāo),由外方負(fù)責(zé)機(jī)組性能保證。

于是,哈爾濱、上海、東方三大電氣集團(tuán)所屬各企業(yè)按國(guó)家計(jì)委和電力部門(mén)的要求,都各自尋找了國(guó)外合作伙伴,以中方的名義參與了河南沁北、江蘇常熟、江蘇鎮(zhèn)江等電廠(chǎng)的60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組的招投標(biāo),由外方負(fù)責(zé)機(jī)組性能保證并提供對(duì)性能有重大影響的關(guān)鍵部件。

河南沁北電廠(chǎng)項(xiàng)目由哈爾濱電氣集團(tuán)中標(biāo)(汽輪發(fā)電機(jī)組由哈爾濱電氣集團(tuán)制造,國(guó)外合作伙伴是日本三菱公司;鍋爐由東方鍋爐廠(chǎng)制造,國(guó)外合作伙伴是日本日立公司);

常熟電廠(chǎng)項(xiàng)目由東方電氣集團(tuán)中標(biāo)(國(guó)外合作伙伴是日本日立公司);

鎮(zhèn)江電廠(chǎng)項(xiàng)目由上海電氣集團(tuán)中標(biāo)(國(guó)外合作伙伴是德國(guó)西門(mén)子公司)。

由哈爾濱電氣集團(tuán)供貨的河南沁北電廠(chǎng)的我國(guó)第一、第二臺(tái)60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組分別于2004年11月23日和12月13日投運(yùn)發(fā)電。

隨后,東方電氣集團(tuán)供貨的常熟電廠(chǎng)60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組和上海電氣集團(tuán)供貨的鎮(zhèn)江電廠(chǎng)60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組也分別于2005年3月和2005年7月投運(yùn)發(fā)電。

通過(guò)這幾臺(tái)機(jī)組研制后,60萬(wàn)千瓦超臨界火電機(jī)組就由我國(guó)三大集團(tuán)各企業(yè)自主設(shè)計(jì)制造了。我國(guó)制造的60萬(wàn)千瓦超臨機(jī)組的性能經(jīng)西安熱工研究院和上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院測(cè)試,熱耗約為7528kJ/千瓦時(shí),供電煤耗為293g/千瓦時(shí),達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

100萬(wàn)千瓦超超臨界火電機(jī)組的研制

2003年下半年,在制造超臨界機(jī)組的基礎(chǔ)上,開(kāi)始了超超臨界火電機(jī)組的研制,國(guó)家科技部將超超臨界機(jī)組的參數(shù)與容量的選擇列入“863”科技攻關(guān)課題。在對(duì)機(jī)組參數(shù)、容量進(jìn)行分析與專(zhuān)家論證后,國(guó)家決定采取“高舉高打”的策略,一起步就建造參數(shù)為26.25MPa600℃/600℃的100萬(wàn)千瓦級(jí)的超超臨界火電機(jī)組,哈爾濱、上海、東方三大電站設(shè)備制造集團(tuán)分別從日本三菱、法國(guó)阿爾斯通、德國(guó)西門(mén)子、日本日立等公司引進(jìn)100萬(wàn)千瓦超超臨界技術(shù),并通過(guò)由國(guó)外公司保證性能和質(zhì)量的合作方式,開(kāi)始制造100萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界機(jī)組。

首臺(tái)機(jī)組以華能集團(tuán)浙江玉環(huán)電廠(chǎng)為依托工程,于2006年11月18日正式投運(yùn),上海汽輪機(jī)廠(chǎng)、哈爾濱鍋爐廠(chǎng)、上海電機(jī)廠(chǎng)分別制造了汽輪機(jī)、鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

隨后,2006年12月,山東鄒縣電廠(chǎng)參數(shù)為25MPa600℃/600℃的100萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界火電機(jī)組投運(yùn),東方電氣集團(tuán)承擔(dān)了三大主機(jī)設(shè)備的制造。

2007年12月,江蘇泰州電廠(chǎng)參數(shù)為25MPa、600℃/600℃的100萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界火電機(jī)組投運(yùn),哈爾濱電氣集團(tuán)制造了三大主機(jī)設(shè)備。

我國(guó)制造的100萬(wàn)千瓦超超臨界火電機(jī)組經(jīng)西安熱工研究院和上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院性能測(cè)試,熱耗約為7260kJ/千瓦時(shí),供電煤耗為285g/千瓦時(shí),達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

到2010年年底,國(guó)內(nèi)三大電站設(shè)備制造集團(tuán)承接的60萬(wàn)千瓦級(jí)超臨界火電機(jī)組訂單已達(dá)200余臺(tái),投運(yùn)100余臺(tái);承接和投標(biāo)的60萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界火電機(jī)組達(dá)76臺(tái),投運(yùn)30多臺(tái);承接和投標(biāo)的100萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界機(jī)組94臺(tái),已投運(yùn)33臺(tái),在建11臺(tái)。迄今,我國(guó)已成為世界上百萬(wàn)干瓦超超臨界機(jī)組投入運(yùn)行最多的國(guó)家之一。

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

最大最先進(jìn)機(jī)組

中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的追趕之路

我國(guó)超臨界和超超臨界火力發(fā)電技術(shù)同樣走的是引進(jìn)技術(shù)國(guó)內(nèi)制造的道路。

為什么不自主研發(fā)?

因?yàn)槌R界和超超臨界火力發(fā)電技術(shù)是國(guó)外已經(jīng)成熟的技術(shù),我們?cè)僦匦略燧喿右饬x不大,因此繼續(xù)引進(jìn)是正確的,可以加快我們電力設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步速度。

這次引進(jìn)與1980年的那次技術(shù)引進(jìn)相比有什么不同?

最大的不同就是設(shè)備的制造時(shí)間和投產(chǎn)時(shí)間大幅縮短!

在引進(jìn)亞臨界發(fā)電技術(shù)之后,我們對(duì)電力設(shè)備制造企業(yè)進(jìn)行了改造升級(jí),冶金工業(yè)和其它配套材料工業(yè)的企業(yè)配合進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān),這些都為超臨界和超超臨界火力發(fā)電設(shè)備的制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

因此,在引進(jìn)技術(shù)之后不到兩年時(shí)間就能造出超臨界和超超臨界火力發(fā)電設(shè)備。

中國(guó)火電技術(shù)的追趕之路

從捷克和蘇聯(lián)引進(jìn)中亞和高壓火電技術(shù)開(kāi)始,中國(guó)開(kāi)始了漫長(zhǎng)的技術(shù)追趕之路。

初期我們與海外先進(jìn)水平的差距最大,但是我們一步一步最終掌握了世界最先進(jìn)的火力發(fā)電技術(shù)。

消化和掌握亞臨界技術(shù),我國(guó)的電力設(shè)備制造企業(yè)花費(fèi)了差不多20年左右的時(shí)間。

其中首臺(tái)30萬(wàn)千瓦機(jī)組的制造和安裝用時(shí)近10年,首臺(tái)60萬(wàn)千瓦亞臨界機(jī)組的用時(shí)近12年。

從亞臨界到超臨界,從國(guó)家決策時(shí)間算起到首臺(tái)機(jī)組安裝,僅用時(shí)兩三年的時(shí)間;從超臨界到超超臨界,用時(shí)也不過(guò)兩年時(shí)間。

為什么用時(shí)越來(lái)越短?

因?yàn)橥ㄟ^(guò)前期的努力,我們掌握了火力發(fā)電技術(shù),因此發(fā)展超超臨界技術(shù)就不再是白手起家。

現(xiàn)在,全球裝機(jī)容量最大,技術(shù)最先進(jìn)的火力發(fā)電機(jī)組就是中國(guó)制造的。

當(dāng)然2000年后,火力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)略顯過(guò)時(shí),新能源技術(shù)崛起。

新能源技術(shù)中的光電和風(fēng)電都是2000年后才逐步開(kāi)始商業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)。

新能源技術(shù)中國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家是同時(shí)起步,而不像是火電技術(shù)那樣一開(kāi)始就落后50年。

在新能源技術(shù)上中國(guó)與美國(guó)、歐洲和日本等西方發(fā)達(dá)國(guó)家是同步競(jìng)爭(zhēng),最終的結(jié)果是我們的新能源技術(shù)一開(kāi)始就實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先,在市場(chǎng)上最有競(jìng)爭(zhēng)力。

不論是火力發(fā)電技術(shù),還是風(fēng)電、光電等新能源技術(shù),中國(guó)的發(fā)展歷程表明了中國(guó)的工業(yè)體系有能力掌握技術(shù),有能力發(fā)展技術(shù)。

中國(guó)的工業(yè)化體系是有競(jìng)爭(zhēng)力的!

參考資料:

1、《中國(guó)電器工業(yè)發(fā)展史》

2、《中國(guó)重大技術(shù)裝備史話(huà)-中國(guó)火力發(fā)電設(shè)備制造》

3、《中國(guó)電氣工程大典-火力發(fā)電工程》

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