节能环保技术(装备)在电力设备市场应用情况

1 发电侧设备
1．1 空冷设备
传统火电厂是通过开放式大水塔来实现循环水的冷却，需要不断地给水；而空冷电站则不需建水塔，用空气来冷却低压蒸汽使之凝结为水，水的损耗少。目前多数火力发电厂采用水冷却方式。空冷方式的优点是节水，缺点是造价高、运行费用高。一个2×60万千瓦机组的空冷设备造价约1．7亿元，而水冷设备只需要1．2亿元；煤耗高，每年会多消耗电力6 000万度，大约对应2 000万元价值。但它也可节水约l 200～1 400万吨。
空冷设备按传热元件分类可以分为板式和管式两大类。板式空冷器只能用于小型电站。另外，还可分为间接空冷和直接空冷系统。目前世界上广泛采用的电站空冷器有三种技术形式：海勒系统福哥型空冷器、GEA系统直冷式空冷器、哈蒙系统间冷式空冷器。电站空冷设备的部件主要包括：翅片管束、钢结构平台、空冷风机、减速器、变频电机(变频器和电机)等，除钢结构外，其它部件均有较大比重来自于国外进口，但哈空调(600202)等民族厂商已可以全部实现国产化。成本结构中(以2×60万千瓦机组为例)，翅片管束占65％左右，钢结构平台占15％左右，空冷风机、减速器(齿轮箱)、变频电机(变频器和电机)各占4％左右。主要原材料为铝材、无缝钢管、容器钢板、铜材。
市场上的主要厂商有6家，中外各占一半，前三家是第一梯队(市占率20％～25％，实力相近，含哈空调)，后三家是第二梯队(市占率5％左右，实力也相近)。目前，市场仍有新厂商在进入。据参考文章(《中国电站空冷主设备供应商业绩》)中的统计数据(作者不明)，到2008年6月3日止中国空冷电站已累计核准约5 000万千瓦。主设备(空冷岛管束或空冷三角)累计投运或完成招标8 000多万千瓦，其中SPX、GEA、哈空调、龙源、IHW(含首航艾启威冷却技术北京有限公司)、江苏双良的累计市场份额分别约占39．0％、33．O％、15．6％、4．5％、3．5％、2．9％。仅就2007年而言，哈空调的市场占有率约为23％。
电站空冷市场近两年增长速度快。2007年全国电站空冷设备市场销售收入总额约为45亿元，增长率约为25％～30％。装机约1 700～1 900万千瓦，营收总额增长率约为25％～30％。由于我国单机60万千瓦机组比重大幅增加，再加上国产化提高，生产厂商数量增加、招标竞争激烈，故2007年价格普遍比2004年、2005年便宜30％～40％。
2008年、2009年我们预计中国火电设备的年度投产装机容量大约都在6 500～7 000万千瓦左右(见表1)。相对于缺煤的沿海及南方，北方煤电基地建设提速，华北、东北、西北火电站新建比重可占50％～60%左右，其中按80％上空冷机组计算，则全国火电会有40％～50%上空冷。故假设2008年、2009年空冷比重分别大幅提高至35％～40％，则为2 275～2 800万千瓦。考虑到电站空冷设备市场竞争日趋激烈，单位造价一直有所下滑(由于国产化比重提高、大容量机组比重提高，2007年单位造价下滑了10％～15％左右)，预计全国电站空冷设备市场容量在2008年增速约为20％左右(其中，装机容量上升25％～30％、平均单价下滑11％)。

1．2 大型循环硫化床锅炉
循环硫化床锅炉是当今世界最先进的一种环保锅炉，采用循环硫化燃烧技术，使煤炭充分燃烧，锅炉温度提升快，能实现炉内脱硫，有效杜绝致癌物质二恶英的排放，灰、渣均可综合利用，具有节能、污染小等优点，广泛应用于大中型发电厂。
长期以来，循环硫化床锅炉的燃烧和大型化技术，一直为欧美等发达国家的企业所垄断。我国从上世纪80年代开始引进国外的循环硫化床锅炉技术。1997年，太原锅炉集团与清华大学合作，运用具有自主知识产权的“定态设计”理论，先后研制出35t／h、75t／h、130t／h、220t／h和440t／h循环硫化床电站锅炉。与国外产品相比，太原锅炉集团生产的循环硫化床锅炉煤种适应性广，许多不可燃烧的物体比如煤矸石、中煤、次煤、泥煤等都能得到充分燃烧。
2007年5月13日，太原锅炉集团研制成功具有自主知识产权的国内最大的环保型锅炉――l 000t／h循环硫化床锅炉。l 000t／h循环硫化床锅炉的研制成功，使太原锅炉集团的综合竞争力跃入我国锅炉行业前四名之列，在国内循环硫化床锅炉市场居领先位置。
在大型循环流化床锅炉领域，上市公司华光股份目前准备在惠联热电二期工程建设一台20万或者30万千瓦的大型循环流化床锅炉，并积极和美国Foster Wheeler公司合作开发30万千瓦级别的循环流化床锅炉。公司在30万千瓦循环流化床锅炉级别的合作单位Foster Wheeler公司是全球唯一具有30万千瓦循环流化床锅炉运行业绩的公司。20万千瓦和30万千瓦循环流化床锅炉是未来15年我国重点发展的节能环保型燃煤锅炉品种。
1．3 超临界和超超临界火电机组
超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力的机组，即压力大于等于22．12MPa。习惯上又将主蒸汽压力大于27MPa的机组(当然要有与之相配的蒸汽温度)统称为高效超临界机组或超超临界机组。所以对于超临界机组可以分为2个层次：一是常规超临界参数机组，其主蒸汽压力一般为24MPa左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为540～560℃；二是高效超临界机组，通常也称为超超临界机组或高参数超临界机组，其主蒸汽压力为25～35MPa及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度为580℃及以上。对于常规超临界机组的效率可比亚临界机组约高2％，而对于高效超临界机组，其效率可比常规超临界机组再提高4％左右。在环保方面，超超临界机组加装锅炉尾部烟气脱硫、脱硝和高效除尘装置，可满足严格的排放标准。同时，由于超超临界机组提高了效率，相应地也节约了发电耗水量。
近10多年来，我国已投运了12．60GW常规超临界机组，这些机组具有较高的技术性能投运后不仅在提高发电煤炭利用率和降低污染方面发挥了一定的作用，而且通过这些机组的成功运行基本掌握了超临界机组电厂的设计、调试、运行、检修技术。积累了丰富的应用经验，为我国超临界和超超临界机组的应用奠定了基础。
我国已投运的超临界机组主要参数见表2。

华能玉环电厂位于浙江省玉环县，是为配合国家引进的超超临界机组技术，为国内制造企业牵头，与国外合作，利用国外技术制造，逐步实现超超临界机组国产化的依托工程。电厂规划安装4台l 000MW级机组，一期工程建设2台，2004年6月开工建设，于2007年和2008年投产。一期工程还将分别建设l座用于燃煤运输的100kt级泊位专用码头和l座用于大件、燃油、石灰石运输的3 000t级综合码头；二期工程连续建设，2008年和2009年各投产1台。建成后，玉环电厂将是国内效率最高、单机容量最大、最洁净的火力发电厂。其蒸汽压力26．25MPa，蒸汽温度600℃；单机容量l 000MW；发电效率44．86%；汽轮机为引进德国西门子技术，由上海汽轮机有限公司成套供货；汽轮机型式为超超临界、一次再热、变压、八级回热抽汽、单轴、四缸四排汽(1146mm末级叶片)、双背压、凝汽式汽轮机；锅炉为引进日本三菱技术，由哈尔滨锅炉有限公司成套供货；锅炉型式为超超临界、一次再热、变压、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、垂直管圈II型直流锅炉。
为支持华能玉环电厂超超临界国产化示范工程的建设，原国家电力公司和中国华能集团公司共同主持承担了国家“十五”863计划“超超临界燃煤发电技术研究”课题，并有电力、机械制造、设计、科研机构及高等院校等20多家产学研单位的共同参与。“超超临界燃煤发电技术研究”课题主要以华能玉环电厂2×1 000MW超超临界发电机组为依托，重点研究和开发具有我国自主知识产权的超超临界发电机组的锅炉、汽轮机、电厂系统以及与机组相适应的烟气净化技术。并以此促进和提高我国发电设备的设计和制造水平，为电力工业提供清洁、高效的新一代大型发电机组。
1．4 烟气脱硫设备
烟气脱硫，即通过脱硫装置使锅炉烟气的二氧化硫排放达到国家的排放标准。我国已有脱硫工艺十多种，其中以石灰石一石膏湿法和烟气循环流化床法脱硫最为普遍，脱硫设备的国产化率已达到90%以上，拥有自主知识产权的30万千瓦级火电机组的烟气脱硫技术。
我国二氧化硫排放量的90％来自燃煤，而火电行业二氧化硫排放量又占全国总排放量的50％以上，所以火电厂是我国酸雨控制的关键行业。“十五”末期，我国各项经济建设指标都顺利完成，惟独环境指标――二氧化硫的减排量没有达到。由于煤炭消费量增加了72％，尽管“十五”期间单位GDP二氧化硫排放量降低了30．3％，但是2005年全国二氧化硫排放量还是比2000年增加27％。有专家认为，高能耗导致的高增长模式很难一时改变，只能力争在2008年控制住不增长，经过2009年的巩固，争取到2010年达到减排20％的目标。
根据中国电力企业联合会对脱硫公司项目执行情况的统计(见表3)，截至2007年底前，全国已签订的脱硫工程容量为4亿千瓦，全国已投运的脱硫工程容量有2．7亿千瓦，全国未交付脱硫合同容量有1．3亿千瓦，按照150元／千瓦的造价，这部分已签但未交付的市场容量有195亿元。