对话世界煤电先进技术领导者冯伟忠

徒步者的收藏 2019-04-28

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电力推动着国家经济的发展，其中火力发电在我国的发电体系中扮演着重要的角色。自建国以来经历改革开放再到今天，中国火电行业发生了翻天覆地的变化，装机容量节节攀升，度电燃煤量逐渐下降，伟大的背后是中国电力人的辛勤付出和勇于攀登世界燃煤发电最高峰的拼搏精神。

改革开放40周年，外高桥电厂见证中国火电的超越

外高桥第三发电厂

在改革开放40周年之际，我们来到上海市外高桥第三发电厂，采访了外高桥第三发电有限责任公司副董事长，安徽平山二期电厂董事长，上海电力大学特聘教授冯伟忠。访谈中我们听冯老师谈中国火电的发展，谈锐意进取的电力人精神，谈火电的未来和能源发展趋势，同时也激励我们年轻人要将自身发展同祖国发展需要相结合，为实现中国民族伟大复兴而努力奋斗。

冯伟忠老师

申能集团外高桥发电厂——这个让冯老师声名鹊起的地方，倾注了他太多的精力，同时也让他得到了世界的认可。今天的外高桥第三发电厂使用了很多冯老师在电力一线研发的先进技术，其也成为全世界最清洁高效的燃煤电厂。

“外高桥三座电厂是改革开放后中国火电行业发展的一个缩影”，冯老师说。上世纪五十年代，中国火电整体引进苏联的技术，当时的装机容量很小，效率更无从谈起，这种状况一直持续到改革开放之后。1987年是中国电力行业发展史上具有历史意义的一年，国务院“七·五”期间十二个重大专项中有一个就是引进美国亚临界机组技术，这其中的代表就是山东石横电厂两台30万亚临界机组。其汽轮机和发电机采用美国Westinghouse公司的汽轮发电机组，锅炉引进自美国Combustion Engineering（CE）公司，同时整体引进美国的电厂设计技术，这也标志着中国火电行业开始大规模引入国外电站设备制造和电厂设计技术。外高桥第一发电厂就是在这样的时代背景下建立的，92年开工建设，98年建成投产，共四台美国30万亚临界机组。建立外高桥第二发电厂的时候，上海市引进的是德国技术，西门子汽轮发电机组，阿尔斯通的锅炉，两台90万超临界机组，外高桥二发电98年建设，04年建成。

外高桥第二第三发电厂模型图

在参与外高桥第二发电厂六年的建设过程，冯老师称之为“不出国的留学”，他详细学习了德国的火电技术，发现美国火电技术落后德国20年以上，同时德国技术也有许多不足之处。在对外二电厂六年的消化吸收基础上保留其优势，同时补足短板，建立了外高桥第三发电厂，采用了两台100万超超临界机组，从05年开工建设，08年建成仅花了三年时间。外三采用了冯老师的很多技术，使煤耗降到了世界最低的水平，同时帮助外三获得了很多国际性大奖。今天远在安徽淮北的平山电厂二期工程两台135万千瓦机组正在施工建设，该工程核心是冯老师提出的高低位双轴二次再热技术，项目建成后度电煤耗只有251克。不久前该工程获得了PEABODY全球清洁煤领导者奖，这也是该奖项第一次颁发给在建机组。

外三电厂夜景

从外一到外二再到外三，这三座电厂见证了自改革开放后中国电力行业由追随到赶上再到超越的过程，而即将建成的平山二期则是中国人自主设计制造的成果。

外三厂用电率和煤耗

创新需要过硬的基础知识和动手能力，同时也要善于观察生活寻找灵感

火电行业的进步离不开一项项新技术的使用，新技术的开发需要电力人的创新精神。在访谈中，冯老师给我们分享了两个小故事。第一个是发生在外二建设中的一个意外事故，锅炉建好后启动机组之前需要进行冲管试验以排空管道中可能含有的固体颗粒，防止对汽轮机产生损害。而就在冲管的过程中，一节管道发生爆炸，好在没有造成人员伤亡。检查爆炸管道的截面发现断面很新，管道设计温度压力都留有5倍余量，且试验过程中的工况也在允许范围之内。一时间找不出事故原因，外国厂商的专家也专门飞来也指不出问题所在。可是距离年底发电的任务只有一个多月的时间。在这样的情况下，冯老师作为电厂方项目负责人当机立断，在最快的时间内让供应商延长了管道长度同时加厚了管壁立马换上。在更换管道的时间内，冯老师每天都在思考，通过对管道整体和截面的分析找到了一种可能性。发生爆炸的管道和另外一个管道垂直连接汇合到另外一个管道，呈T字型，现场人员反映在爆炸前听到管道震动的响声。在计算两个管道的蒸汽流速后，发现蒸汽在汇合后当地流速达到了声速，而学过流体力学的人知道，如果达到声速需要使用渐扩管，这样才能使流体速度上升，否则就会形成音障，音障的出现就像一堵墙，流体撞击上去速度下降，能量沿着管道向后传递，如此往复形成一定频率的震动，当流体的振动频率和管道的固有频率相同时产生了共振现象，从而使管道不堪重负最终爆炸。在有了这样的想法后，如何证明并让别人信服成了困难，这时候冯老师过硬的数学功底派上了用场。他将管道的二维震动分解成两一维震动，然后通过微分的思想将管道分割成环状细条，再剪开，在每一条上发生弦振动，在把管道分割成轴向的条，在每一条上发生着干震动，经过微分推导和振动力学计算发现果然在爆炸管道处发生了共振，从而从理论方面证明了自己的猜测。而之前让供应商更换加长加厚的管道则在无意中破坏了共振产生的条件从而解决了问题。

与冯老师交谈中

冯老师还分享了一个把生活中的问题应用到电厂设备中的例子。当年，空气预热器巨大的转子因为受热不均容易发生开裂，从而导致围带传动装置故障，空气不能进入炉膛，然后机组跳闸停机。面对这个问题，冯老师设计了一套吊带式的结构，使转子在传动时显示刚性，在膨胀时为柔性，从而解决了转子受热膨胀开裂的问题。这种设计受到上海旧社会电影里人们穿的吊带裤启发。期初这种设计受到了外国人的怀疑，并专门请博士用有限元分析方法证明这种设计有缺陷，面对外国人的质疑冯老师用实际行动验证了自己设计的可行性。实际测试中并没有发生外国博士模拟出现的严重位移，且设备目前仍在正常运转。巧合的是，空气预热器运用了这个结构后运行的更稳定了，从而使锅炉运转更平稳高效，无形之中提高了系统的整体效率。

不忘初心，坚定使命，为火电行业继续奋斗

冯老师小学生活在特殊时期，五年级离开了学校，16岁的时候进入电厂当学徒，虽然不能在学校上学，但是他对未知领域的好奇以及对解决问题的钻研精神一直驱使着他自学。电厂新用的晶体管仪表会勾起他的好奇心，于是就去学习晶体管，学习晶体管又发现里面有不懂得欧姆定律等电工知识，然后又去学电工学，发现电工学同样又有很多看不懂的地方。后来做教师的父亲建议他先学习高等数学，听了父亲的建议，他在后来的岁月里把高等数学自学了几遍，习题册做了不知多少遍，直到对高数知识掌握的游刃有余。冯老师过硬的数学知识，以及自学的其他相关学科知识在他日后的工作中产生了巨大的帮助，让他在面对问题时有不同的视角，同时可以用理论来分析问题。

小时候听父亲讲华罗庚、苏步青的故事，他年轻时就树立梦想立志成为国家电力部门总工程师。他有过这样一次机会，几年前国电集团的领导和申能集团的领导在世贸大厦进行会晤，当时冯老师也应邀参与，国电集团表示希望他来北京，让他担任国电总工程师。那将是功成名就。面对这样的一次机会，冯老师后来拒绝了，因为在他看来真正到了那个位子，自己就远离了一线，不能更及时的发现问题解决问题了。而他认为每个人的生命长度是差不多的，而自己相对于其他人在电厂技术上有更多的能力，解决火电发展遇到的困难，提高燃煤发电的效率这是他的使命。也是他这个决定才有了今天火电厂的广义回热理论，高低位双轴二次再热技术等等，有了今天的平山二期。未来，他依然在这儿。

合影

火电的未来，未来能源的发展趋势

面对人们对火电污染的误解，以及国家出台的一系列对新能源的优惠政策，火电行业仿佛正在受到冷落。冯老师认为每一种能源在国民经济发展中都有自己的位置，我们不该盲目跟随别人的观点，而要客观的看待每一种能源。中国煤炭资源丰富，就要客观认识我国的能源现状，不可看低煤电而抬高其他能源的位置，火电目前在能源消费中占比巨大，而我们的使命就是尽力提高燃煤发电效率，尽量延长煤炭资源的使用年限。

为此冯老师建立了自己的电厂改造公司——申能电力科技公司，致力于将他提出的技术应用到更多的电厂中，为更多的燃煤电厂提高效率，节约资源。在对未来能源的看法上，可控核聚变的使用仍然比较遥远。而现在地球上所有的化石资源都来自太阳能，生物质是大规模储存太阳能的最好途径。现在有些电厂已经开始掺烧生物质，在国外也有了专门的生物质电厂，在工作原理上同火电厂没太大不同。而真正的困难在于生物质从获取加工到储存的整个产业链的建立，这将是一个慢慢探索的过程。在环境问题突出的今天，燃烧生物质发电可以降低碳排放，在可预见的未来，生物质将是能源消费的较好选择。