2007年1月,冯伟忠应邀到英国就“固体颗粒侵蚀问题”的研究做专题学术报告,那时外三还在建设中。“我仅仅是讲了一个思路,问题如何产生,应该如何解决,国际上对此非常关注。后来我把这些理论和研究成果运用到了外三,获得了惊人的成效。运行了30多个月,现在外三的汽轮机叶片仍然光亮如新。”德国西门子公司在看了轮机叶片的照片后评价道:“这种情况对于汽轮机来说是史无前例的”,“你们的技术在世界上将是一次突破”。
冯伟忠认为在节能问题上,首先需要考虑的并不是节能,而是保效率。像固体颗粒侵蚀叶片导致的效率的下降,是不可逆的,这才是更加根本的。“比如说我装了个新设备,好不容易使煤耗每度电省了3克,但是侵蚀问题让我每度电多用了4克,那不是还倒退了么?”
国内有些100万千瓦的超超临界机组,在使用了几年之后,汽轮机效率下降了4%甚至是8%。
冯伟忠介绍,“要知道下降2%,理论上就可报废了。年煤耗400万吨的电厂,2%是8万吨,相当于6000多万元人民币,就算是把4个高中压缸全换了,也就是3到3.2个亿。如果重新买设备,5年节约下来的煤就等于换设备的钱了。而4%意味着每度电多耗12克煤,8%就是24克。把发电机组从超临界提到超超临界,也就是下降10克。4%就是返回去一代,8%就是返回去两代。这得多严重?”
“所以这类问题得早做研究。对于外三来说,哪怕我是今天研究出了解决方案,也是晚了,因为我们的机组已经运行了。必须在未运行前就把相关方案全方位地想好。”冯伟忠如是称。事实上,在上世纪90年代,冯伟忠便开始关注并研究这个课题了。
为了实现机组的高效节能,冯伟忠对设备和系统等进行了一系列的改造,连阿尔斯通这样的供货商都惊得直冒冷汗,甚至曾以“后果自负”施压,但最终结果却让他们惊叹连连。目前外三已获得了12项世界首创技术和6项国内首创技术,已拥有9项专利授权。2010年11月,外三获得了“国家高新技术企业”称号,是国内获此荣誉的唯一一家火力发电企业。
对于“十二五”,冯伟忠称公司正考虑将目前获得的节能成果推广开来。“2008年底,科技部部长万钢来视察,建议我们的主管单位申能,成立一个专门的节能公司,服务全行业,服务全国。在去年10月份,申能能源科技公司注册成立了,我也是这个公司的总经理,将为发电厂的节能改造提供各种服务。”
“改写世界发电厂历史”
“我受的正规全日制教育只有五年级,后来的知识主要靠自学。但从另一个角度来说,我的大脑没有被格式化。爱因斯坦说过,知识是有限的,但是想像力是无限的。”
在“十二五”期间,冯伟忠有着一个更加大胆的计划,那就是将其独创的“新型汽轮机组”技术从构想变为现实,甚至最终在全国推广开来。冯伟忠称如能实现,这将在零耗能的情况下为中国新增数千万千瓦的装机容量。
“它将改变传统电厂的设计格局,但是不需要专门为此开发新的设备以及材料。”冯伟忠透露。
“一立方米水到底能发多少电?”冯伟忠说,“这个没人知道,取决于势能差。势能差越大,那么转化出来的电能也就越多。于是大坝越造越高,为的就是一个高势能差。同理,一克煤到底能够发多少电,这也无法得知,取决于它的热力循环情况。蒸汽压力、温度越高,理论上能够发的电也就越多了。这就是为什么发电技术会从低、中、高、亚临界、超临界到超超临界,不断地把蒸汽压力温度提高。”
据可查资料,现有超超临界机组中的蒸汽达到了600摄氏度,而目前全球正在挑战700摄氏度大关。不过这一路径现在遇到了不少麻烦。
“为了应对700度,需要不断研制耐高温、耐高压的特种钢。国外的研究现在在技术和经济上都有问题。”冯伟忠称。在提升至700度之后,发电机的热效率值将比目前600度超超临界机组获得3%的提升,但是特种合金的价格将提升9倍。“花费翻了这么多,实在划不来。原计划2011年德国要开始建设世界上第一个采用700度技术的55万千瓦机组,但是去年决定先推迟3年。”
“而我的方法是换个角度。要破解难题,就是让电厂设计更合理。”冯伟忠的眼睛闪烁着光芒,“我把具有多个汽缸的汽轮机给拆了,一部分放到锅炉上去。700度技术主要贵在管道上,放到锅炉上去后,高温高压管道长度就只是原来的10%至20%。不但能大幅度降低投资,而且管道短了,阻力变小,散热损失小了,效率还要更高。这不就是脑筋急转弯么?”
冯伟忠认为国外研发下一代技术之所以遇到瓶颈,是由于路径依赖的问题。“我受的正规全日制教育只有五年级,后来的知识主要靠自学。但从另一个角度来说,我的大脑没有被格式化。爱因斯坦说过,知识是有限的,但是想像力是无限的。”
对路径依赖问题,冯伟忠的解释是,“西方自从汽轮发电机发明之后,天经地义地就认为布局就是这样,汽轮机一定要放在一个厂房,锅炉放在另一个厂房。从没想过,这是可以改变的。所以现在国际火电界都在关注这个技术。”
经过测算,用外三现有的节能技术,再加上这一新型技术,仅采用现有材料和装备,机组效率还能够获得相对5%的提高。对于一个年煤耗400万吨的电厂,这又将节省下20万吨。而这又将每年节省将近2亿元的燃料费用。
冯伟忠透露,因为这个跟目前电厂创新的局部技术是不一样的,那些是他自己就能够决定的,而这次是全局性的变革,因此很需要新建一台示范性机组。“这需要国家批准。现在有关方面正在逐步关注这个事情,我相信优秀的技术肯定是有极强的生命力的。”
“我很想在旁边建一个9号机,用这项技术在世界上树一个里程碑。”冯伟忠说,“100多年来,即使是外三,它的主设备也是国外设计,我仅仅是用不少局部的技术提升了它的性能。但是如果9号机用了这项技术,那就是一个完全的原创了。它会改写世界发电厂的历史。接下来发电厂的设计格局可能会发生全新的改变。”
冯伟忠认为,如果今后发展700度机组,这也将是唯一的选择,“因为它极大地减少了管道的数量。”
而就在前不久,在研究了冯伟忠的技术方案之后,西门子公司的一个总裁签署了一个报告,称“本技术能大大提高火力发电机组的净效率,是改革高污染发电行业成为低排放绿色产业的唯一机遇”。
“西门子用了‘唯一’。现在世界上火力发电西门子是最先进的。而且西门子还称,‘如果该技术能够运用于工程中,将使中国成为世界火电技术的权威’。”冯伟忠自豪地说道。
根据冯伟忠提供的数据,现在全国7亿千瓦火电,只要其中有一半的机组采用该新技术进行就地改造,在相同煤炭使用量的情况下,输出电力至少增加20%。
“那就是7000万千瓦的新增装机容量。”冯伟忠说,“这7000万,没有增加一点能耗。还有什么能源能够跟它比吗?所以眼睛不要光盯着光伏、风电。这7000万千瓦可是零能耗,还有比这个质量再好的能源吗?这是功德无量的。所以政府有补贴应该往这里投啊。没有什么比这个性价比更高,更环保,更节能的。我们应该与时间赛跑。风和太阳明天还会再有,但是煤炭这么用下去,明天可能就没有了。所以我们目前的当务之急,是把火电的效率提上去,延缓资源的枯竭。”