江苏国电泰州二次再热示范工程.docx

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江苏国电泰州二次再热示范工程

国家优质工程

江苏国电泰州“二次再热”示范工程

中国国电集团公司

工程概况

>>工程背景 江苏国电泰州“二次再热”示范工程，建设世界首台1000MW超超临界二次再热燃煤发电机组，是国家能源局示范项目和国家科技部“十二五”科技支撑计划项目。

项目围绕“二次再热”核心技术，以机组发电效率、供电煤耗、环保指标达到国际领先水平为目标，利用现有的高温材料，在机组参数和系统优化等方面进行突破，攻克设计、制造、安装、控制和调试等五大类15项自主创新的研发难题，设计研发具有我国自主知识产权的1000MW超超临界二次再热发电技术。

>>建设规模 工程位于江苏省泰州市高港区永安洲镇，距泰州市中心约29km。

工程建设两台1000MW超超临界二次再热燃煤机组，同步安装单塔双循环烟气脱硫、SCR脱硝装置及湿式电除尘。

工程全景

>>主要设备两台机组三大主机由上海电气（电站）集团研制。

锅炉采用上海锅炉厂有限公司研制的超超临界参数变压运行、螺旋管圈直流炉、单炉膛塔式布置、二次再热、四角切圆燃烧方式，摆动喷嘴调温、全钢架悬吊结构、露天布置、采用机械刮板捞渣机固态排渣的锅炉, 锅炉型号SG-2710/33.03-M7050；汽轮机采用上海汽轮机厂研制的超超临界参数、二次中间再热、单背压、五缸四排气抽汽凝汽式、带二级外置式蒸汽冷却器的十级回热抽汽汽轮机，主蒸汽进口额定参数：

31MPa（a），600℃；一次和二次再热蒸汽进口610℃；发电机采用上海电气集团股份有限公司研制的水氢氢冷、无刷励磁发电机。

控制系统由北京国电智深控制技术有限公司研发。

世界首台百万千瓦超超临界“二次再热”燃煤机组

>>参建单位 设计单位1家：

中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司；施工单位3家：

中国能源建设集团江苏省电力建设第三工程有限公司，中国能源建设集团江苏省电力建设第一工程有限公司，北京国电龙源环保工程有限公司；监理1家：

江苏省兴源电力建设监理有限公司；调试单位1家：

江苏方天电力技术有限公司；主要设备厂家217家。

>>工程投资 批准概算88.14亿元，竣工决算79.17亿元。

>>建设时间 2013年6月28日开工，两台机组分别于2015年9月25日和2016年1月13日建成投运。

建设管理

>>工程建设总目标 精细化管理，全过程控制，创建国家优质工程金奖；凝聚各方力量，加强科技创新，建成国家科技示范工程；高标准达标投产，长周期安全运行，主要技术经济指标达到或优于设计值，实现“168转商运后安全稳定运行、环保达标排放、达到预期效益和三年内达到一流运营机组标准”的“3+1”目标。

>>质量控制目标安全零事故、质量零缺陷、工艺零差错。

>>质量追求终极目标获得“国家优质工程金质奖”。

>>建设管理措施 秉承“追求卓越、铸就经典”的理念，结合二次再热示范工程特点难点，创新开展工程管理工作。

1．精准施策，防范新技术示范风险。

（1）业主牵头，开展设计论证和方案评审。

重大方案组织第三方专家评审，对二次再热总体技术方案、轴系稳定性、启动系统等重大和关键技术进行内外部专家评审，确保技术风险降到最低。

（2）系统开展“回顾性”评审。

在首台机组安装后期，专题组织主机厂和设计院，重新对设计、制造、安装过程进行回顾性评审，进一步优化方案，确保各项新技术应用风险降到最低。

（3）首创“监装制”，防止安装与制造设计不符的风险。

首次实现了主要设备厂家专业人员对现场安装全过程质量监督，确保设备安装达到设计制造厂家的要求。

（4）提前预控制造风险。

业主单位深度介入新设备的研制过程，参与论证和审核技术标准适用性、设备制造过程及出厂前质量检验方式和标准。

针对主设备和主要辅助设备制造过程中出现的技术问题，主动介入处理方案的编制与评审，必要时组织外审，利用国内知名专家的技术力量，提前进行有效的制造风险控制。

2．秉承“追求卓越”理念，做好创优顶层设计。

依托中电建协开展创优过程咨询，高起点、高标准开展各项工作。

通过对咨询发现问题的整改，不断提升现场的工艺质量，持续提高全员对工程创优的能力和信心。

3.深化精细化管理，铸就“精品工程”。

（1）全面落实洁净化施工。

现场施工通过洁净化管理控制流程贯穿始末，从材料入场到安装结束均通过W点、H点、旁站等手段加以控制。

全面推行现场管道工厂化制作，安装现场不允许进行切割配管，所有管道均在后场管道组合场内完成下料坡口、焊接组合、喷砂防腐等工序，制作完成封闭后运至现场直接安装。

大口径管道实行一口一卡，管屏及小口径管道实行一组一卡，使全程洁净化始终处于受控状态。

（2）质量控制关口前移，强化设备制造质量的控制。

收集相关工程基建和运行过程中发生的重大设备问题，在常规出厂检验的基础上，加大和扩大了出厂质量检验的力度和项目内容。

（3）强化施工过程控制。

在一般过程管控基础上，特别重视了土建交付安装、安装交付调试的工序交接水平；加强了对关键施工工序的旁站监督；在清水砼、砌筑、电缆敷设、接线、保温、小口径管道等工艺做到了样板引路、工艺精良；编制“成品、半成品及设备保护实施细则”，严格落实成品保护要求。

（4）高度重视金属监督工作，确保焊接质量。

引进专业第三方技术服务，进行技术指导和监督检查，对高合金材料、六大管道以及焊接、探伤、热处理等现场加强管理，加大检验比例，保证焊接质量，本工程189429道焊口至今无一渗漏。

（5）开展精细化调试。

业主单位针对二次再热机组特殊性，多次组织设备厂家、设计院、安装单位参与细化论证调试方案；在单体调试、分系统调试以及整组启动过程中，严格执行了调试管理制度和方案，顺利解决了二次再热机组启动难题，成功实现了机组从点火到并网的全过程自动控制的一键启停（APS）。

（6）持续做好运行优化，全面达到各项性能指标。

持续进行制粉系统优化、燃烧优化调整试验，先后组织生产人员专题攻关，优化解决再热汽温偏低问题，通过冲转参数优化解决了二次再热汽轮机启动时较长时间空载的难题。

（7）发挥国电江苏公司整体资源优势。

组成江苏公司专家组，长驻泰州现场，全过程参与质检和调试及方案讨论，及时发现安装和调试中的问题，指导和督促问题整改与闭环。

>>建设管理成效

1. 示范机组投产后各项经济技术指标均优于设计值，处于世界领先水平。

2.两台机组的环保排放指标远优于国家最新超低排放要求，处于国际先进水平。

3.机组投产后始终保持连续安全可靠稳定运行，分别实现连续运行363天和215天，创国内同类型投产机组最高记录。

4.管道安装过程，通过实施精细化管理、洁净化安装措施，仅用30余次完成了锅炉点火吹管工作，吹管次数远少于国内其他同负荷机组，处于国内领先水平。

5.从首次并网到1000MW满负荷出力仅仅用不到4天时间；汽水品质自并网后不到24小时便达到运行机组标准，且在此过程中没有进行一次滤网清理；并网后直至168小时试运完成未发生MFT。

6.两台机组均实现了“锅炉水压、汽机扣盖、厂用电受电、点火冲管、汽机冲转、机组并网及168小时满负荷试运行”七个一次成功。

保护、自动投入率100%，保护动作正确率100%。

7.机组成功实现了APS一键启动。

8.工程被国家能源局授予电力安全生产标准化“一级工程建设项目”。

工程质量

>>建筑及安装单位工程180项，一次验收合格率100%。

两台机组受检焊口189429道，无损检验一次合格率达99.65%；

>>主厂房区域桩基4743根，Ⅰ类桩99%，无Ⅲ类及以上桩；

>>主体建筑物最大累计沉降量、差异沉降及速率符合设计要求和规范规定，沉降已经稳定；

>>土建工艺水平良好，尤其是汽轮发电机基础框架清水混凝土观感好、工艺质量优良，埋件与混凝土表面平整，柱梁包角埋件顺直、齐平。

>>工程建筑结构工艺优良，观感质量好。

主厂房彩钢板围护结构施工拼缝严密、色泽协调；运转层地面平整，集中控制楼吊顶设计新颖；干煤棚网架节点连接紧密，施工工艺规范、质量上乘。

>>循泵房沉井工艺创造了长江沿岸软土地区沉井施工最高水平。

下沉过程中，采用标高和定位控制相结合，确保了四角间最大高差仅为5mm，轴线偏差1-2mm，低于规范允许值的2%（水平位移不大于170mm，垂直标高偏差不大于300mm）。

>>验收评价工程质量评价为高质量等级优良工程。

科技创新

>>科研攻关结合国家“十二五”科技支撑计划项目和二次再热示范项目特点，工程开展了五大类15项自主创新及项目研发。

>>世界首次在国际上首次提出百万千瓦级二次再热燃煤机组的总体设计方案，填补了国内二次再热电站设计空白。

机组发电效率47.71%，处于世界最高水平。

>>世界首台自主研发世界首台二次再热塔型锅炉，成功解决了受热面匹配和一、二次再热汽温调节的难题。

>>世界首台自主研发世界首台二次再热1000MW单轴五缸四排汽汽轮机，国内首次提出并采用了二次再热汽轮发电机组弹簧隔振技术，攻克了汽轮发电机组54.2米长轴系的稳定性难题；开发了适应620℃的转子和汽缸新材料。

>>自主创新发明了“四级高压加热器、五级低压加热器、一级除氧器和两级外置式蒸汽冷却器”的二次再热汽轮机十级回热系统，相比一次再热八级回热系统，提高机组热效率1.8%。

>>自主创新提出了三层缸结构的中压缸和旋转对称性更好的超高压缸，优化了汽缸的温度与压力的梯度分配，解决了二次再热机组中压缸进汽区域中分面密封的难题，适应了主汽压力提高至31MPa，提高了二次再热机组的循环效率。

>>自主创新研制了二次再热机组的超高压主汽门以及中压再热阀门，满足了31MPa主汽压力、620℃再热温度以及在百万一次再热机组基础上增大40%中压进汽容积流量的需求。

>>自主创新发明了针对二次再热塔式锅炉的包括双烟道和一、二次再热受热面并列以及高温再热器冷段前置在内的三种新型布置型式，提升了对一、二次再热汽温的调节能力，减少了再热汽温波动的范围，满足了610℃一、二次再热温度的需求。

>>自主创新提出了以摆动燃烧器同步调节一、二次再热汽温，以烟气挡板调节一、二次再热汽温间平衡的再热器调温策略，简化了锅炉再热汽温的控制逻辑。

>>自主创新提出了针对塔式锅炉的桁架式结构形式，提高了塔式锅炉钢结构大构件与锅炉本体布置的适应性，减小了钢结构占地面积和单构件重量，增加了运行维护空间。

>>自主创新提出了引进微分前馈的改进型史密斯预估器（SIMITH）的一次再热汽温和二次再热汽温的协同控制策略，开发了相应的汽温控制组态软件，解决了机组汽温控制的大惯性及交叉耦合难题。

>>自主创新提出涵盖锅炉自动热态冲洗控制策略的七种运行方式的三级旁路全程自动控制策略，发明了二次再热机组高、中、低压三级串联旁路自动控制系统，满足了机组启动、停机的控制和保护要求。

>>自主创新研发了二次再热机组DCS控制系统、三级串联旁路自动控制和APS一键启停技术，成功实现了机组启停的全程自动控制。

>>自主创新首次提出了热力系统全方位化学清洗方式，扩大系统清洗范围，不留清洗死角，采用先进的清洗工艺，减少清洗药剂在系统中的残留，提高了整套启动阶段的汽水品质。

>>自主创新打破二次再热机组两段法冲管的壁垒，设计了主蒸汽和一次再热、二次再热系统三级串联冲管方案，采取降压与稳压相结合的冲管工艺，选取高效的冲管参数，时间效益及经济效益非常可观。

>>自主创新提出了二次再热汽轮机三缸启动关键技术要点，优化了启动参数，解决了二次再热汽轮机轴封系列问题，确保了二次再热汽轮机顺利启动并网带满负荷。

>>验收评价

1. 通过了中国电力建设企业协会“新技术应用示范工程”验收；

2. 通过了科技部科技支撑计划项目验收；

3. 科技创新成果经中国电机工程学会鉴定为国际领先水平；

4. 项目入选国家“十二五”科技成就展和阿斯塔纳世博会。

节能环保

工程采用先进的二次再热创新技术、综合提效及环保技术（环保投资比例达22.5%），节能减排效果显著。

>>按设计5500利用小时，与国内常规百万机组相比，两台机组年节约标煤20.6万吨,年减排二氧化碳57.6万吨。

>>通过等煤量替代工作，共计关停泰州地区燃煤锅炉1088台，提高本地区节能减排水平。

其中关停泰州地区集中供热锅炉5台，削减散煤消耗量折标煤40.3万吨/年；关停其它燃煤小锅炉1083台，削减散煤消耗量折标煤120.4万吨/年。

>>通过采用高压变频调速、前置泵与给水泵同轴驱动、电除尘器高频电源等一系列节能技术，机组发电厂用电率达到3.7%。

>>通过采用宽负荷SCR脱硝技术、高效单塔双循环脱硫工艺、六电场静电除尘器、湿式静电除尘器等技术，实现了环保排放指标优于国家超低排放要求。

核查在线值:

（1）烟尘排放浓度：

2.3mg/m3、2.2mg/m3；

（2）二氧化硫排放浓度：

17.7mg/m3、21.5mg/m3；（3）氮氧化物排放浓度：

23.5mg/m3、25.5mg/m3

>>灰、渣、石膏等100%综合利用。

>>废水实现零排放。

>>验收评价

1. 通过中国电力建设企业协会“绿色施工示范工程”验收。

2. 通过江苏省环保厅环保专项验收。

3. 被国家能源局授予“国家煤电节能减排示范电站”。

4. 被中国建筑业协会授予“第四批全国建筑业绿色施工示范工

程”。

性能指标

2015年11月和2016年4月分别完成了两台机组性能试验，各项参数均优于设计值，指标优良。

两台锅炉效率分别为94.78%和95.12%，优于设计值94.65%；两台汽轮机考核热耗率分别为7064.87kJ/KW·h和7069.35kJ/KW·h，优于设计值7070kJ/KW·h；厂用电率分别为3.625%、3.615%，优于设计值3.7%；供电煤耗分别为：

266.57g/kW·h、265.75g/kW·h，处于世界领先水平。

各项环保指标优于国家最新超低排放要求。

两台机组脱硫效率99.2%/99%，高于设计值98.6%；脱硝效率86.4%/88.7%，高于设计值80%。

核查在线值:

（1）烟尘排放浓度：

2.3mg/m3、2.2mg/m3；

（2）二氧化硫排放浓度：

17.7mg/m3、21.5mg/m3；（3）氮氧化物排放浓度：

23.5mg/m3、25.5mg/m3

机组投产后始终保持连续安全可靠稳定运行，分别实现连续运行363天和215天，创国内同类型投产机组最高记录。

>>验收评价

1.通过了国家能源局高效煤电示范工程验收；

2.3号机组荣获中电联2016年度全国火电1000MW级机组综合能效对标竞赛一等奖第一名。

建设成果

>>优质工程奖 2017年中国电力优质工程奖。

>>优秀设计奖2017年中国施工企业管理协会优秀设计成果一等奖；被中国电力规划设计协会评为2015年度电力行业优秀工程设计一等奖。

>>获得专利 国家专利24项，其中发明专利19项。

>>成果奖项 荣获奖项9大类48项。

其中国家级荣誉19项、

省部级荣誉29项，科技进步奖5项，QC成果奖8项，施工工法3项。

工程被国家能源局授予“国家煤电节能减排示范电站”，项目入选国家“十二五”科技成就展和阿斯塔纳世博会。

>>成果著作 软件著作权21项，发表论文64篇。

>>人才培养 培养博士12名，硕士23名，培养锻炼“二次再热”机组工程建设管理和调试运行维护等技术骨干人才三百余人。

经济社会效益

>>截止2017年7月底，累计发电211.15亿千瓦时，实现利润13.52亿元，上交税费7.17亿元。

>>首台百万千瓦二次再热机组的成功研发及工程示范，大幅提高了燃煤机组发电效率，提升了我国电力设计、施工、调试及生产管理水平，引领了行业发展方向，对我国电力装备制造的产业升级，助推“一带一路”走出去国家战略和节能减排贡献巨大。