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“外三”领跑节能创新—访华东电力设计院总工程师陈仁杰 发布时间: 2014-12-08

“外三”工程中所实现的多项技术创新和设计优化,是对现行火电厂设计规范、设计标准和传统的设计理念的突破,是以业主为主导、设计院及各参与方共同大力协作的结果,是通过深入考察研究、反复科学论证、不断优化方案来实现的,值得在今后工程建设中借鉴。——陈仁杰

世博会曲终人散,留下赞誉声一片。除了少数要存留以作纪念的展馆外,其余展馆陆续被拆除。有形的建筑可以不在,然而这些展馆所追求的低碳设计的理念,已然留在人们记忆的深处。或许,这也是除了国际誉声之外,本届世博会留给中国的真正财富之一。

如果说2010年上海世博会的空前成功是一个传奇,那么之前上海外高桥电厂三期工程(下称“外三”)的正式运营,则可喻为这个传奇的小小前奏,吹响了一首追求低碳节能、减排创新之歌的序曲。

2009年,靠着技术人员自主研究并实施的9项世界首创技术、6项国内首创项目、18项企业新纪录和9项国家专利授权,靠着在年负荷率仅为75%的情况下,机组实际运行煤耗降至282克/千瓦时(比当年国际上最好的发电机组的最低煤耗节煤4克,比当年国内的平均供电煤耗节煤60克/千瓦时)。“外三”工程获得了国家优质工程金质奖、上海国际节能减排博览会节能产品和技术金奖、《亚洲电力》杂志“2009年度亚洲电力最佳环保电厂金奖”、2008年度电力行业火电工程优秀设计一等奖等殊荣。一时间,国内外媒体蜂拥而至,竞相对“外三”业主单位和施工单位进行采访,而对于处在该工程项目“龙头”地位的设计单位华东电力设计院(下称“华东院”),则少有问津。

作为受业主委托,并承担过外高桥电厂一、二期工程设计的华东电力设计院,在备受瞩目的明星工程“外三”项目中,发挥了怎样的重要作用?遇到了怎样的挑战?又是怎样与业主和各参与单位去完成一个个挑战行业传统的创新和节能要求目标的?从接到工程设计委托任务到投入试运营,前后整整三年的时间里,背后有着怎样难忘的故事?趁着一个在京举办的电力系统重要会议间隙,本刊记者采访了华东电力设计院总工程师陈仁杰先生。作为“外三”工程设计方主要技术负责人,他参与了各项设计方案的拟定、研讨、拍板和实施的全过程。

记者:虽然工程早已竣工,但我们相信对于陈总来说,那段记忆应该是最深刻的,请您介绍一下最初是在怎样的背景之下接受“外三”工程设计的?

陈仁杰:接受“外三”工程项目的设计委托,应该是在2004年的时候。那时,国内国产60万千瓦超临界机组才刚刚起步和推广建设,上海外高桥电厂二期(简称“外二”)两台引进的90万千瓦超临界机组,是当时国内建成投产的单机容量最大、技术最先进的机组。上海外高桥电厂三期(即上海外高桥第三发电厂)选用了单机容量更大、技术更先进、机组效率更高的两台100万千瓦国产超临界机组,主要源于两个方面,一是电力需求紧张,当时上海尤为突出,经常出现拉电现象,必须通过向外省购电来满足上海用电需求,所以,需要建设一些大容量的电厂;二是技术上已有保障,一方面已有外高桥二期建设和运行的经验,另一方面当时我国正在开展国家863计划——超超临界发电技术的研究,华能玉环电厂是该863课题的依托项目正在建设中,外高桥第三发电厂有必要成为继华电邹县电厂四期、国电泰州电厂之后的又一个后续项目。凭借华东院和建设方有着长期的良好和成功合作,上海外高桥电厂一期(4×300MW亚临界机组,1998年建成投产)、二期都是由华东院负责设计的;凭借华东院拥有的技术能力,参与并负责了“863计划”超超临界发电设计技术的研究、玉环电厂和泰州电厂的设计;凭借建设方对华东院的信任和厚爱,通过招标,华东院获得了外高桥第三发电厂的设计任务。

从机组选择来看,不仅仅体现于容量,更应本着节能减排、节省燃煤、减少对环境压力的原则,选择蒸汽参数、机组效率和环保指标比“外二”更上一层楼的超超临界百万级机组是比较合适的。当时,全国平均发电煤耗是374克/千瓦时,“外二”机组效率高,发电煤耗是293克/千瓦时,“外三”的机组效率更高,发电煤耗仅270克/千瓦时,因此,大大节约了一次能源,同时,在煤价上涨、竞争激烈的情况下,使得“外三”更具市场竞争力和经济效益。从环保角度看,采用先进的技术,降低煤耗,也就是从源头减少了污染物的排放,减轻了污染物排放后再进行处理(如脱硫脱硝,二氧化碳捕捉等)的压力和费用,是一件一举多得的好事。所以,我认为我国应该多去研究如何提高机组的效率、电厂的效率,从源头上减少污染物的排放。“外三”也是基于这方面而做的选择。

在设计过程中,是基于几个方面的经验来完成这个“外三”的设计。华东院经过几十年的工程实践在火电设计方面积累了丰富的经验,从过去的6千千瓦小机组开始,到30万千瓦、60万千瓦,我国制造的第一台火电机组的电厂工程,均由本院率先设计。在100万千瓦的级别上,我们基于两个方面经验,一是参与了外高桥二期90万千瓦机组的工程设计,这对华东院有很大的帮助,因为过去只有30万、60万的设计经验。第二个就是负责了玉环电厂国内首台百万千瓦超超临界机组工程的设计,同时还参与了“国家863超超临界电厂设计技术研究”课题,探索并积累了超超临界电厂的设计经验。实践证明“外三”的设计是成功的。在节能减排方面,我认为“外三”的各项指标相当好,特别是煤耗指标可以说是国际领先,也因此而引起了国内外对“外三”的高度关注。

记者:作为产业链的重要一环,设计单位在“外三”工程的各项创新上扮演了怎样的角色?

陈仁杰:从“外三”现在的煤耗指标来说,工程设计是当今世界最先进的,这结果源自设计过程中做了大量的创新和优化工作。“外三”业主在这个方面发挥了很大的引领和组织作用。项目刚开始他们就提出了创建优质工程和把电厂建成世界一流电厂的目标,组织各参与方编制了创优规划,并提出设计是“龙头”,首先从设计抓起。为此,华东院始终围绕“科技创新、节能减排”这一设计指导思想,开展了大量的创新和优化工作。为了取得更高的电厂经济性,必须开拓新的思路,突破传统设计理念的规程规范。“外三”业主在这方面起到了突出的作用,提出了一些创新的金点子。华东院积极配合,认真研究,科学论证,用集体智慧提出了切实可行的方案。在这个过程中,我们设计院过去习惯按规程规范办事,一开始对于突破规程规范还不能接受,然后,在看到科学论证的成果后逐步适应和接受了这种创新意识。

“外三”的经验告诉我们,如果没有创新和优化,就没有“外三”的今天,创新和优化是设计的生命力。设计院的“龙头”地位是不会动摇的。然而,“龙头”地位的发挥,取决于两个方面,一是业主方让你做“龙头”,鼓励和支持设计院创新和优化。

二是设计院要自觉当“龙头”,充分发挥聪明才智,主动和积极开展设计创新和优化,向业主提供一流的设计。

通过“外三”的建设,我们看到了电厂设计创新离不开业主方的主导作用,离不开业主方的高标准、严要求和创新精神,更离不开全体工程建设团队(包括设备制造厂、施工单位、调试单位、监理单位等)的集体智慧和不懈努力。

记者:如果说经验就是财富,那么华东院从“外三”工程上得到的最宝贵财富是什么?

陈仁杰:华东院通过参与“外三”工程的建设,尤其看到了创新所带来的成果和成功,最大的收获是激发了我院广大设计人员的科技创新意识和激情,使得我院在后续的工程设计中(如北仑电厂、漕泾电厂、金陵电厂等)能自觉积极开展设计创新和优化,取得了很好的效果,得到了业主方的赞赏。

“外三”的经验告诉我们,创新和优化必须策划在前,充分发挥设计的龙头作用,全面、系统地规划优化方案,“组合拳”能达到更好的效果。

“外三”的经验还告诉我们,创新不是简单地提出一个口号或目标,而是要一步步以科学的态度来论证它。在“外三”,我们对每一个创新,都经过了科学的论证,国内缺乏经验,就去国外考查、交流,通过大量的工作把它验证出来,然后请专家鉴定,最后付诸到图纸上去。

总之,“外三”的成功告诉我们,技术创新首先要有主动创新的意识,再加上敢为天下先的勇气、严谨的科学态度和务实的工作作风。

记者:从“外三”上马到竣工前后三年的时间里,您感觉最大的收获是什么或者说最难忘的是什么?

陈仁杰:在“外三”的建设过程中,使我难忘的还是如何解决“外三”围绕建设目标及节能减排的要求而向华东院提出的一系列突破传统设计和规程规范的课题。印象最深的是“外三”提出在国内百万千瓦级机组上首次取消启动/备用电动给水泵,节省了工程投资。同时,选择单台100%汽动给水泵,好处是效率高。这个方案,不仅不符合当时的设计规程,而且后果很严重,一旦被称为电厂“心脏”的给水泵故障,百万千瓦容量的机组就要停机,负面影响很大。因此,这个方案一提出,就遭到多方面的质疑,我一开始也提出反对意见。

为了解决这个难题,业主和设计院组织技术人员考察和参考了美国8台1000MW等级电厂多年的运行情况和成功的使用经验,编写了专题研究报告,经过专家认真的讨论和科学的论证,最终决定取消电动给水泵并采用单台100%汽动给水泵。其中关键是保证单台给水泵的安全可靠性,这就需要我们各方面把关好,包括设备的选择、系统的设计,特别还要做好运行中的防范措施,加强运行监控,时刻检查运行状态,为此,设计了一整套全方位的比较周密的技术方案。从运行实践来看,各个创新方案都是成功的。

“外三”还给我们一个启示,就是循规蹈矩最安全,创新可能有风险。所以,创新不是蛮干,而是要经过科学论证的,我们要学会怎样用科学的态度和方法,把风险降到最低和化解。

记者:您认为“外三”的成功,对整个行业推进节能减排、技术创新有何意义和影响?

陈仁杰:“外三”应该算是一个创新的标杆,是一个开端。

“外三”通过一系列的技术创新获得了节能减排的骄人业绩,“外三”的成功引起了国内业界高度关注,各电力集团纷纷到“外三”参观、学习,积极推广应用“外三”的成功经验。

“外三”的成功,还激发了业内科技创新的激情,纷纷围绕“节能减排”提出技术创新的新思路、新要求,从而掀起了全国电力行业“节能减排,优化创新”的热潮。

我希望“节能减排、技术创新”成为我们全社会的自觉行动。

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