電力推動(dòng)著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其中火力發(fā)電在我國(guó)的發(fā)電體系中扮演著重要的角色。自建國(guó)以來(lái)經(jīng)歷改革開(kāi)放再到今天，中國(guó)火電行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，裝機(jī)容量節(jié)節(jié)攀升，度電燃煤量逐漸下降，偉大的背后是中國(guó)電力人的辛勤付出和勇于攀登世界燃煤發(fā)電最高峰的拼搏精神。

改革開(kāi)放40周年，外高橋電廠見(jiàn)證中國(guó)火電的超越

外高橋第三發(fā)電廠

在改革開(kāi)放40周年之際，我們來(lái)到上海市外高橋第三發(fā)電廠，采訪了外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司副董事長(zhǎng)，安徽平山二期電廠董事長(zhǎng)，上海電力大學(xué)特聘教授馮偉忠。訪談中我們聽(tīng)馮老師談中國(guó)火電的發(fā)展，談銳意進(jìn)取的電力人精神，談火電的未來(lái)和能源發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也激勵(lì)我們年輕人要將自身發(fā)展同祖國(guó)發(fā)展需要相結(jié)合，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)民族偉大復(fù)興而努力奮斗。

馮偉忠老師

申能集團(tuán)外高橋發(fā)電廠——這個(gè)讓馮老師聲名鵲起的地方，傾注了他太多的精力，同時(shí)也讓他得到了世界的認(rèn)可。今天的外高橋第三發(fā)電廠使用了很多馮老師在電力一線研發(fā)的先進(jìn)技術(shù)，其也成為全世界最清潔高效的燃煤電廠。

“外高橋三座電廠是改革開(kāi)放后中國(guó)火電行業(yè)發(fā)展的一個(gè)縮影”，馮老師說(shuō)。上世紀(jì)五十年代，中國(guó)火電整體引進(jìn)蘇聯(lián)的技術(shù)，當(dāng)時(shí)的裝機(jī)容量很小，效率更無(wú)從談起，這種狀況一直持續(xù)到改革開(kāi)放之后。1987年是中國(guó)電力行業(yè)發(fā)展史上具有歷史意義的一年，國(guó)務(wù)院“七·五”期間十二個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)中有一個(gè)就是引進(jìn)美國(guó)亞臨界機(jī)組技術(shù)，這其中的代表就是山東石橫電廠兩臺(tái)30萬(wàn)亞臨界機(jī)組。其汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)采用美國(guó)Westinghouse公司的汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐引進(jìn)自美國(guó)Combustion Engineering（CE）公司，同時(shí)整體引進(jìn)美國(guó)的電廠設(shè)計(jì)技術(shù)，這也標(biāo)志著中國(guó)火電行業(yè)開(kāi)始大規(guī)模引入國(guó)外電站設(shè)備制造和電廠設(shè)計(jì)技術(shù)。外高橋第一發(fā)電廠就是在這樣的時(shí)代背景下建立的，92年開(kāi)工建設(shè)，98年建成投產(chǎn)，共四臺(tái)美國(guó)30萬(wàn)亞臨界機(jī)組。建立外高橋第二發(fā)電廠的時(shí)候，上海市引進(jìn)的是德國(guó)技術(shù)，西門(mén)子汽輪發(fā)電機(jī)組，阿爾斯通的鍋爐，兩臺(tái)90萬(wàn)超臨界機(jī)組，外高橋二發(fā)電98年建設(shè)，04年建成。

外高橋第二第三發(fā)電廠模型圖

在參與外高橋第二發(fā)電廠六年的建設(shè)過(guò)程，馮老師稱(chēng)之為“不出國(guó)的留學(xué)”，他詳細(xì)學(xué)習(xí)了德國(guó)的火電技術(shù)，發(fā)現(xiàn)美國(guó)火電技術(shù)落后德國(guó)20年以上，同時(shí)德國(guó)技術(shù)也有許多不足之處。在對(duì)外二電廠六年的消化吸收基礎(chǔ)上保留其優(yōu)勢(shì)，同時(shí)補(bǔ)足短板，建立了外高橋第三發(fā)電廠，采用了兩臺(tái)100萬(wàn)超超臨界機(jī)組，從05年開(kāi)工建設(shè)，08年建成僅花了三年時(shí)間。外三采用了馮老師的很多技術(shù)，使煤耗降到了世界最低的水平，同時(shí)幫助外三獲得了很多國(guó)際性大獎(jiǎng)。今天遠(yuǎn)在安徽淮北的平山電廠二期工程兩臺(tái)135萬(wàn)千瓦機(jī)組正在施工建設(shè)，該工程核心是馮老師提出的高低位雙軸二次再熱技術(shù)，項(xiàng)目建成后度電煤耗只有251克。不久前該工程獲得了PEABODY全球清潔煤領(lǐng)導(dǎo)者獎(jiǎng)，這也是該獎(jiǎng)項(xiàng)第一次頒發(fā)給在建機(jī)組。

外三電廠夜景

從外一到外二再到外三，這三座電廠見(jiàn)證了自改革開(kāi)放后中國(guó)電力行業(yè)由追隨到趕上再到超越的過(guò)程，而即將建成的平山二期則是中國(guó)人自主設(shè)計(jì)制造的成果。

外三廠用電率和煤耗

創(chuàng)新需要過(guò)硬的基礎(chǔ)知識(shí)和動(dòng)手能力，同時(shí)也要善于觀察生活尋找靈感

火電行業(yè)的進(jìn)步離不開(kāi)一項(xiàng)項(xiàng)新技術(shù)的使用，新技術(shù)的開(kāi)發(fā)需要電力人的創(chuàng)新精神。在訪談中，馮老師給我們分享了兩個(gè)小故事。第一個(gè)是發(fā)生在外二建設(shè)中的一個(gè)意外事故，鍋爐建好后啟動(dòng)機(jī)組之前需要進(jìn)行沖管試驗(yàn)以排空管道中可能含有的固體顆粒，防止對(duì)汽輪機(jī)產(chǎn)生損害。而就在沖管的過(guò)程中，一節(jié)管道發(fā)生爆炸，好在沒(méi)有造成人員傷亡。檢查爆炸管道的截面發(fā)現(xiàn)斷面很新，管道設(shè)計(jì)溫度壓力都留有5倍余量，且試驗(yàn)過(guò)程中的工況也在允許范圍之內(nèi)。一時(shí)間找不出事故原因，外國(guó)廠商的專(zhuān)家也專(zhuān)門(mén)飛來(lái)也指不出問(wèn)題所在?？墒蔷嚯x年底發(fā)電的任務(wù)只有一個(gè)多月的時(shí)間。在這樣的情況下，馮老師作為電廠方項(xiàng)目負(fù)責(zé)人當(dāng)機(jī)立斷，在最快的時(shí)間內(nèi)讓供應(yīng)商延長(zhǎng)了管道長(zhǎng)度同時(shí)加厚了管壁立馬換上。在更換管道的時(shí)間內(nèi)，馮老師每天都在思考，通過(guò)對(duì)管道整體和截面的分析找到了一種可能性。發(fā)生爆炸的管道和另外一個(gè)管道垂直連接匯合到另外一個(gè)管道，呈T字型，現(xiàn)場(chǎng)人員反映在爆炸前聽(tīng)到管道震動(dòng)的響聲。在計(jì)算兩個(gè)管道的蒸汽流速后，發(fā)現(xiàn)蒸汽在匯合后當(dāng)?shù)亓魉龠_(dá)到了聲速，而學(xué)過(guò)流體力學(xué)的人知道，如果達(dá)到聲速需要使用漸擴(kuò)管，這樣才能使流體速度上升，否則就會(huì)形成音障，音障的出現(xiàn)就像一堵墻，流體撞擊上去速度下降，能量沿著管道向后傳遞，如此往復(fù)形成一定頻率的震動(dòng)，當(dāng)流體的振動(dòng)頻率和管道的固有頻率相同時(shí)產(chǎn)生了共振現(xiàn)象，從而使管道不堪重負(fù)最終爆炸。在有了這樣的想法后，如何證明并讓別人信服成了困難，這時(shí)候馮老師過(guò)硬的數(shù)學(xué)功底派上了用場(chǎng)。他將管道的二維震動(dòng)分解成兩一維震動(dòng)，然后通過(guò)微分的思想將管道分割成環(huán)狀細(xì)條，再剪開(kāi)，在每一條上發(fā)生弦振動(dòng)，在把管道分割成軸向的條，在每一條上發(fā)生著干震動(dòng)，經(jīng)過(guò)微分推導(dǎo)和振動(dòng)力學(xué)計(jì)算發(fā)現(xiàn)果然在爆炸管道處發(fā)生了共振，從而從理論方面證明了自己的猜測(cè)。而之前讓供應(yīng)商更換加長(zhǎng)加厚的管道則在無(wú)意中破壞了共振產(chǎn)生的條件從而解決了問(wèn)題。

與馮老師交談中

馮老師還分享了一個(gè)把生活中的問(wèn)題應(yīng)用到電廠設(shè)備中的例子。當(dāng)年，空氣預(yù)熱器巨大的轉(zhuǎn)子因?yàn)槭軣岵痪菀装l(fā)生開(kāi)裂，從而導(dǎo)致圍帶傳動(dòng)裝置故障，空氣不能進(jìn)入爐膛，然后機(jī)組跳閘停機(jī)。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，馮老師設(shè)計(jì)了一套吊帶式的結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)子在傳動(dòng)時(shí)顯示剛性，在膨脹時(shí)為柔性，從而解決了轉(zhuǎn)子受熱膨脹開(kāi)裂的問(wèn)題。這種設(shè)計(jì)受到上海舊社會(huì)電影里人們穿的吊帶褲啟發(fā)。期初這種設(shè)計(jì)受到了外國(guó)人的懷疑，并專(zhuān)門(mén)請(qǐng)博士用有限元分析方法證明這種設(shè)計(jì)有缺陷，面對(duì)外國(guó)人的質(zhì)疑馮老師用實(shí)際行動(dòng)驗(yàn)證了自己設(shè)計(jì)的可行性。實(shí)際測(cè)試中并沒(méi)有發(fā)生外國(guó)博士模擬出現(xiàn)的嚴(yán)重位移，且設(shè)備目前仍在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。巧合的是，空氣預(yù)熱器運(yùn)用了這個(gè)結(jié)構(gòu)后運(yùn)行的更穩(wěn)定了，從而使鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)高效，無(wú)形之中提高了系統(tǒng)的整體效率。

不忘初心，堅(jiān)定使命，為火電行業(yè)繼續(xù)奮斗

馮老師小學(xué)生活在特殊時(shí)期，五年級(jí)離開(kāi)了學(xué)校，16歲的時(shí)候進(jìn)入電廠當(dāng)學(xué)徒，雖然不能在學(xué)校上學(xué)，但是他對(duì)未知領(lǐng)域的好奇以及對(duì)解決問(wèn)題的鉆研精神一直驅(qū)使著他自學(xué)。電廠新用的晶體管儀表會(huì)勾起他的好奇心，于是就去學(xué)習(xí)晶體管，學(xué)習(xí)晶體管又發(fā)現(xiàn)里面有不懂得歐姆定律等電工知識(shí)，然后又去學(xué)電工學(xué)，發(fā)現(xiàn)電工學(xué)同樣又有很多看不懂的地方。后來(lái)做教師的父親建議他先學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)，聽(tīng)了父親的建議，他在后來(lái)的歲月里把高等數(shù)學(xué)自學(xué)了幾遍，習(xí)題冊(cè)做了不知多少遍，直到對(duì)高數(shù)知識(shí)掌握的游刃有余。馮老師過(guò)硬的數(shù)學(xué)知識(shí)，以及自學(xué)的其他相關(guān)學(xué)科知識(shí)在他日后的工作中產(chǎn)生了巨大的幫助，讓他在面對(duì)問(wèn)題時(shí)有不同的視角，同時(shí)可以用理論來(lái)分析問(wèn)題。

小時(shí)候聽(tīng)父親講華羅庚、蘇步青的故事，他年輕時(shí)就樹(shù)立夢(mèng)想立志成為國(guó)家電力部門(mén)總工程師。他有過(guò)這樣一次機(jī)會(huì)，幾年前國(guó)電集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)和申能集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)在世貿(mào)大廈進(jìn)行會(huì)晤，當(dāng)時(shí)馮老師也應(yīng)邀參與，國(guó)電集團(tuán)表示希望他來(lái)北京，讓他擔(dān)任國(guó)電總工程師。那將是功成名就。面對(duì)這樣的一次機(jī)會(huì)，馮老師后來(lái)拒絕了，因?yàn)樵谒磥?lái)真正到了那個(gè)位子，自己就遠(yuǎn)離了一線，不能更及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題了。而他認(rèn)為每個(gè)人的生命長(zhǎng)度是差不多的，而自己相對(duì)于其他人在電廠技術(shù)上有更多的能力，解決火電發(fā)展遇到的困難，提高燃煤發(fā)電的效率這是他的使命。也是他這個(gè)決定才有了今天火電廠的廣義回?zé)崂碚?，高低位雙軸二次再熱技術(shù)等等，有了今天的平山二期。未來(lái)，他依然在這兒。

合影

火電的未來(lái)，未來(lái)能源的發(fā)展趨勢(shì)

面對(duì)人們對(duì)火電污染的誤解，以及國(guó)家出臺(tái)的一系列對(duì)新能源的優(yōu)惠政策，火電行業(yè)仿佛正在受到冷落。馮老師認(rèn)為每一種能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都有自己的位置，我們不該盲目跟隨別人的觀點(diǎn)，而要客觀的看待每一種能源。中國(guó)煤炭資源豐富，就要客觀認(rèn)識(shí)我國(guó)的能源現(xiàn)狀，不可看低煤電而抬高其他能源的位置，火電目前在能源消費(fèi)中占比巨大，而我們的使命就是盡力提高燃煤發(fā)電效率，盡量延長(zhǎng)煤炭資源的使用年限。

為此馮老師建立了自己的電廠改造公司——申能電力科技公司，致力于將他提出的技術(shù)應(yīng)用到更多的電廠中，為更多的燃煤電廠提高效率，節(jié)約資源。在對(duì)未來(lái)能源的看法上，可控核聚變的使用仍然比較遙遠(yuǎn)。而現(xiàn)在地球上所有的化石資源都來(lái)自太陽(yáng)能，生物質(zhì)是大規(guī)模儲(chǔ)存太陽(yáng)能的最好途徑。現(xiàn)在有些電廠已經(jīng)開(kāi)始摻燒生物質(zhì)，在國(guó)外也有了專(zhuān)門(mén)的生物質(zhì)電廠，在工作原理上同火電廠沒(méi)太大不同。而真正的困難在于生物質(zhì)從獲取加工到儲(chǔ)存的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的建立，這將是一個(gè)慢慢探索的過(guò)程。在環(huán)境問(wèn)題突出的今天，燃燒生物質(zhì)發(fā)電可以降低碳排放，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，生物質(zhì)將是能源消費(fèi)的較好選擇。

辛苦的小編們

供稿 | 時(shí)光輝 項(xiàng)文威 肖亮

編輯 | 肖亮

圖片 | 張濤 時(shí)光輝 項(xiàng)文威 肖亮

組織 | 動(dòng)力機(jī)械與工熱研究生第一黨支部