火凤出城
九顶雅麓山,八宝凤凰城。莱芜，一座在我国历史长河中充满传奇色彩的城市，春秋时期“长勺之战”在这里金戈铁马，解放战争时期华东野战军在此挥师奋发……时光流转，随着我国经济社会发展，莱芜在上世纪60年代成为了中国重要的冶铁中心，山东省钢铁基地，这片鲁中的“兵家必争之地”迎来了新的发展机遇。
2008年，华能抓住机遇，通过“上大压小”加快大型、高效、清洁燃煤机组建设对莱芜电厂进行升级，打响了世界首批百万千瓦超超临界二次再热机组的建设之战。经过涅槃的莱芜电厂“火凤”在凤城展翅腾飞，为鲁中地区经济发展提供着清洁、高效和强有力的电能。
本刊特别策划“火凤出城”专题，讲述华能人在鲁中大地建设超净煤电的故事，展现华能人攻坚克难、科技创新、永争第一的斗志和风貌。
火凤涅槃再腾飞
——莱芜电厂百万千瓦二次再热机组建设纪实
文|莱芜电厂 刘洋 摄|尚绪增
被誉为“八宝凤凰城”的莱芜市，位于山东省的中部，西依泰山、北接济南，是齐鲁文化重要发祥地。春秋战国时期，曾发生过著名的“ 长勺之战”，解放战争期间又以震惊中外的“莱芜战役”名载史册。莱芜电厂就坐落在这片有着悠久历史和灿烂文化的土地上。
上世纪六十年代中期，党中央和山东省有关部门决定在莱芜南部山区建设一座大型火力发电厂。根据工程批准年月，定名为“674”工程。当时正值“备战、备荒”年代，为了靠山隐蔽，厂址选在了吊鼓山下一条偏僻的山峪中。
1970年1月，万名建设大军在荒山野岭安营扎寨，拉开了“674工程”大会战的帷幕。劈山头、开河道、修公路、建铁路，建设者硬是靠人力劈了半边山，凿了一条河，像“镶牙”一样把3台机组安在了一点点抠平的山基上。历经6年艰苦奋战，由我国自行设计、制造和安装的具有高温超高压、中间再热、双水内冷等先进技术的3台12.5万千瓦机组全部投产发电，莱芜电厂成为当时山东省单机容量最大、装机容量最大、发电量最多，现代化程度最高的火力发电厂，为缓解电力短缺、拉动山东经济发展发挥了重要作用。
穿越45年的岁月沧桑，时间定格在2015年12月24日2时，莱芜电厂迎来了鏖战数载、铸就辉煌丰碑的时刻——第一台中间二次再热超超临界百万千瓦级机组顺利通过168小时满负荷运行。这一瞬间，莱芜电厂沸腾了!一张张笑脸饱含胜利的喜悦，一双双眼睛浸满激动的泪花，见证历史时刻，大家击掌相庆、深情相拥。
二次再热 立足世界一流的攻坚战
“华能莱芜、安源电厂二次再热项目，代表当前燃煤电厂技术的先进水平，是落实《国家能源技术‘十二五’规划》，加快能源生产方式变革、强化节能优先战略、发展高效清洁煤电的具体实践，必将为华能集团公司以科技引领，创建具有国际竞争力的世界一流企业提供强有力的技术支撑。”2012年11月，在华能集团与设备生产厂家签订莱芜电厂和安源电厂二次再热机组三大主机设备采购合同签约仪式上，集团公司总经理曹培玺道出了华能莱芜、安源两个二次再热项目的重要意义。
使命在肩。莱芜电厂在集团公司、山东公司的带领下，围绕集团“二次再热机组环保排放优化研究”和“二次再热机组有关参数监测及测点布置研究”等课题，开展应用技术研究。“采用二次再热的系统，蒸汽在超高压缸、高压缸做功后分别返回锅炉的一次再热器、二次再热器中进行再加热，相比一次再热系统，二次再热系统锅炉因多了一级再热，增加了能量分配和调温的技术难度，汽轮机也增加了一个超高压缸，多了一套主汽与调节气门的协调控制……”这是莱芜电厂工程部副主任安吉华给技术管理人员培训课件中的内容。像这样的培训和内部研讨技术人员经常举行，“二次再热”成了莱芜电厂近两年在职工中使用频率最高的“时髦词”。
在充分学习借鉴烟气协同治理标杆电厂经验的同时，莱芜电厂组织设计院、设备厂家技术人员对机组超净排放进行了细致研究，确定实施了增加装设催化剂提高脱硝效率、采用“单塔高效除尘脱硫系统”并预留湿式电除尘设备安装等措施和方案，满足了烟气超净达标排放要求。围绕二次再热机组有关参数监测及测点布置研究课题，工程技术人员重点针对高温受热面、烟气温度场分布、炉膛温度监测、烟气流速分布等方面进行了探索研究，实施了在一、二次再热器高温段采取满布方案，在汽水管道、汽机侧增加一级热工测点等措施，既满足了系统运行工况要求，也有效节省了测点分布，降低了费用。
“世界首批在百万千瓦级机组中应用二次再热技术，充分体现了我们华能人的创新精神，也展现了我们莱电人敢于担当的优秀品格，作为工程建设管理部门责无旁贷，必须把新技术研究好，真正把机组建设成为标杆机组。”莱芜电厂副总工程师、工程部主任任永军如是说。
莱芜电厂工程技术人员又配合西安热工院和股份公司完成了“烟气余热利用系统布置方案论证”、“腐蚀防治问题研究”等4项课题，一项项科研成果在实践中落地开花，极大地提高了工程质量，促进了工程进度，同时锻炼培养出一支善于学习、勇于创新、敢于担当的技术管理队伍。
设计创新 争创“国优金奖”的持久战山东公司总经理王文宗把莱芜百万机组定义为山东公司调整电源结构、加快转型升级的依托工程，他曾在不同场合多次强调：“要高起点谋划、高效率推进、高水平建设、高质量投产，举全公司之力把莱芜百万工程打造成世界煤电节能环保的标杆工程和示范窗口。”
项目设计阶段，莱芜电厂认真贯彻集团公司“安快好省廉”基建方针，秉承创新理念，不断优化项目设计，确立了“建设具有华能特色的世界一流示范工程，创国家优质工程金奖”的目标。为了实现这一目标，莱芜电厂除了加强与设计单位的沟通与交流，聘用设计监理，还多次邀请中电建协专家来厂提供咨询指导,从工程总平面布置、施工方案到设备选型，逐项进行分析、反复进行论证，确定最佳方案。在探索、创新、论证的过程中，设计逐步完善，确定采用主厂房侧煤仓布置，凝汽器中心线与锅炉中心线错位布置，汽机基础采用弹簧隔振基础、主辅系统管控一体化等领先和首创技术。
在设计过程中，莱芜电厂秉承“经济效益与环保效益”高度统一的观念，充分考虑工艺成熟、性能稳定、经济适用的新工艺、新结构、新材料，努力将项目打造成“高效、节能、环保”的示范性工程。主机设计参数为31兆帕/600摄氏度/620摄氏度/620摄氏度，该参数处于国际领先水平。锅炉在BRL(额定)工况下保证热效率不低于94.65%，汽轮机保证每千瓦时热耗不高于7051千焦，是目前世界上最高效的火力发电机组。设计发电标准煤耗为每千瓦时256.16克，厂用电率3.97%，热效率48%，各项指标均属国际先进水平。采用烟气余热综合利用技术，烟气经SCR法脱硝、高效静电除尘和脱硫除尘一体化高效吸收塔湿法脱硫后，由240米高烟囱排放，氮氧化物、烟尘和二氧化硫的排放浓度均满足国家最新超低排放的环保标准限值要求，是山东省第一个按照超净排放标准设计的百万机组。
2016年1月7日，莱芜电厂首台百万机组顺利通过山东省环保厅组织的环保设施竣工验收各项指标检测结果均优于设计指标。验收组一名专家感慨地说：“机组的排放指标创造了新的标杆，是名副其实的世界第一!”
高质施工 全过程全方位的保卫战
百年大计，质量为本。在项目开工前，莱芜电厂就出台了《百万机组扩建工程达标创优暨基建创一流规划》，成立了以厂长为组长的领导小组和个专业管理组，明确创“国优金奖”目标。在工程建设中，加强全员、全过程管理，严格工序控制、严把材料使用、严格验收程序，保证了工程质量。对主设备和重要设备实施设备监造，全过程跟踪监督。广泛推行“样板引路、亮点挂牌”的管理模式，工程创造多项全国之最：网格型锅炉基础体积全国之最，混凝土用量12530立方米，钢筋用量3105吨;锅炉高度全国之最(147米);锅炉焊口最多，共9.1万余道，比国内同类型锅炉多出焊口1.6万余道;水压试验压力全国之最，试验压力51.67兆帕，比国内同类型二次再热锅炉高出7.55兆帕，承压焊口无一渗漏。从吊装第一片受热面到锅炉水压试验，仅用时8个半月，实现了工程进度与工程质量的完美结合。
“苦干实干加巧干，干出精品工程”，这是现场的一条宣传标语，更是工程参建人员工作状态的生动写照。
安全是工程建设的生命线。工程建设中，莱芜电厂严格落实安全生产责任制，全面推行预测预控机制，认真组织辨识各阶段施工危险源，做到目标明确、责任到人、全员参与。现场的安全质量管理人员多半是从厂里抽调的经验丰富、责任心强的老班长。工作中，他们常说这样一句话“没有比安全和质量更重要的事了!”这根“弦”时刻绷在他们脑子里，落实在行动上。自工程开工以来，莱芜电厂便组织参建单位大力实施安全设施标准化，排架搭设规范化，起重机械作业范围定置化、消防设施定置化、安全标识人性化管理。大力推行安全管理规范化，技术安全一贯化，动火作业制度化，“五会三检”常态化。进入多专业、多工种密集交叉施工以后，又实行了区域分层管理制、安全区域领导包片负责制等制度，大力开展脚手架、安全网、消防专项治理等工作，大力营造了“安全、和谐、绿色”施工作业环境。
2015年12月24日2时，莱芜电厂首台百万机组顺利通过了168小时满负荷连续试运行，这是一个重大转折。从此，在精心维护好机组安全经济运行的同时，第二台百万机组基建、安装、调试、总启动等繁重的工作接踵而来，将在2016年建成投产。
生产准备 抓早抓细抓实的补给战
兵马未动，粮草先行。为做好新机组的运行，在机组核准后，莱芜电厂未雨绸缪，超前谋划，及早启动了生产准备工作。2013年7月，电厂成立了以厂长、分管厂长为组长的生产准备组织机构，生产准备工作全面展开。
“金秋时节，我们培训人员踏上了去闵行电厂学习的征程。一天一场雨，潮湿的气候，多蚊虫的环境使我们这群北方人难以适应。大家步行半小时，来到开发区买些花露水或清凉油……”一名生产准备人员这样描述当时培训情景。字里行间，仍能清晰感受到生产准备人员外出学习培训过程中经历的艰辛和困难。
就这样，一群平均年龄不到29岁的年轻人，扛起了华能首台二次再热百万机组的重任，踌躇满志地踏上了长达两年的学习之路。到华能海门电厂、南通电厂、华电莱州电厂进行收资学习，到华能沁北电厂、上电漕泾电厂等厂进行跟班培训，到山东大学进行理论培训，到华能威海电厂进行仿真机培训取证，技术骨干全程参与安源电厂二次再热机组调试……全面系统的学习培训，莱芜电厂生产准备人员逐步熟悉和掌握了百万瓦级机组的设备结构、工作原理、系统流程、机组的启停操作、事故处理等知识和技术，编写了《运行规程》、《检修规程》，绘制了系统图，健全了机组运行所需的各种日志、记录、表单等基础资料。在回厂参与调试的过程中，他们学以致用，针对调试现场出现的问题和不足及时向厂里反馈，发挥了积极作用。
“文超哥在去年年末找了对象，在培训学习间隙，我们经常开玩笑问他啥时候结婚，他总是一脸严肃地说等第一台百万机组投产发电吧”。这是一名生产准备人员在日记中写的一段话。机组未投产，何以成家。正是凭着这种“以厂为家”的责任感，一种“舍我其谁”的使命感，一种对华能事业无限忠诚的工作态度，才迎来了华能首台中间二次再热百万千瓦机组的生产运行顺利接管。
冰心曾说：“成功的花，人们只惊慕她现实的明艳，然而当初她的芽儿却饱藏了奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。”今天，历经无数人的拼搏和努力，莱芜电厂凤凰涅槃，再次展开腾飞之翼!
2016年，当莱芜电厂两台百万机组拔地而起的时候，这座矗立在鲁中大地、为山东经济发展提供强大动力的特大型火力发电厂，一定会像一颗璀灿的明珠发出耀眼而夺目的光芒!
9大技术秘笈
华能首台采用二次中间再热技术的百万千瓦机组
莱芜电厂6号机组是世界上首批应用二次中间再热技术的百万千瓦机组，是华能首台二次中间再热百万千瓦机组，该工程项目的投产发电，为二次中间再热技术在国内推广应用起到了示范引领的作用。
本工程锅炉采用超超临界参数变压运行直流塔式炉,锅炉出口参数为32.97兆帕/605摄氏度/623摄氏度/623摄氏度。 汽轮机采用上海汽轮机厂超超临界二次中间再热凝汽式汽轮机，采用超高压缸、高压缸、中压缸和二只低压缸串联布置，参数31兆帕/600摄氏度/620摄氏度/620摄氏度。根据设计指标，本工程机组比当今世界最好的二次再热发电机组效率高约1%以上，机组发电效率高于47.95%，比国内常规超超临界一次再热机组平均效率高约2.2%。锅炉在BRL工况下保证热效率不低于94.65%，汽轮机保证热耗不低于每千瓦时7051千焦，是目前世界上最高效的火力发电机组。发电煤耗为每千瓦时256.16克，每千瓦时煤耗比当今世界最好水平低6.2克，较常规百万机组每千瓦时煤耗降低约14.1克，两台机组年可节约标煤15.51万吨。工程同步建设脱硫、脱硝设施，排放指标达到燃气电厂排放标准，每年可减少二氧化硫排放量2326吨、氮氧化物排放量345吨、烟尘排放量699吨，同时实现灰渣、石膏全部综合利用，废水零排放，为全世界指标最好、能耗最低、污染最小的燃煤机组。
2 主厂房采用塔式炉配侧煤仓方案为世界首例
采用塔式炉布置，具有很强的自疏水能力，具有快速启动、受热面磨损小、超温爆管的几率较小和平面占地面积较少等优点;采用塔式炉配侧煤仓布置，可充分利用锅炉内侧空间，将煤仓间布置在两炉之间，该布置方式有效缩短了A列到烟囱的距离，减少主厂房区域占地面积。工程设计汽机房A列至烟囱中心线距离为206.5米，汽机房跨度31米，汽机房长度196米，侧煤仓跨度21米。
由于减小了锅炉与汽机之间的距离，六大管道用量随之减少，极大降低了工程造价。经过对厂房布置进一步优化，将凝汽器中心线与锅炉中心线错开布置，又进一步减少了六大管道用量。
3、大范围采用现场总线技术
在百万机组上首次实现现场总线设备全覆盖，使用范围包括主控、辅控、输煤等多个复杂工艺系统、区域。采用了12种类型的现场总线设备，有压力、差压、液位、流量变送器等仪表，控制对象有电机、电动执行机构和气动阀门等, 包括了过程控制系统和顺序控制系统中所有典型设备，总线设备合计达3600台，数量为同类机组最多。现场总线智能设备可提供丰富的设备状态信息及趋势信息，为设备检修维护提供完善的检测手段，为提前预判、提前处理设备故障提供了有力支持，从而有效提高发电设备运行的可靠性和可用率。
4、采用烟气余热深度利用技术
两次再热汽温的调节方式为“烟气再循环+尾部烟道调节挡板+摆动燃烧器调温”，再循环烟气从引风机后引出，会造成锅炉烟气量增加，采用常规设计的空预器后，排烟温度仍偏高，将影响锅炉效率，进而影响机组的运行经济性。为降低排烟温度，锅炉本体设计采用烟气余热利用系统，在锅炉尾部与空气预热器并联布置了高压、低压两级旁路省煤器，有效降低排烟温度，将锅炉排烟温度降至112摄氏度以下，提高了锅炉效率。炉后烟气余热深度利用装置布置在吸风机后、脱硫吸收塔前，用于加热一、二次冷风，提高空预器入口风温，与一、二次风机出口暖风器形成闭式循环，减少了热耗，取消了暖风器辅助蒸汽汽源，提高了机组效率。
通过以上两项措施，可降低锅炉排烟温度至85摄氏度，降低锅炉标准煤耗每千瓦时3.2克，年节标准煤19200吨。每年减少二氧化碳排放量为44150吨;同时排烟温度的下降，每年将减少进入脱硫系统前的减温水量约25万吨，有助于保证电厂脱硫装置的安全可靠运行，并减少对烟囱的腐蚀。
5、汽机基础采用弹簧隔振基础
汽轮发电机基座为二次再热新型百万机组基座，由于汽轮机增加了一个汽缸，其基座纵向尺寸比常规一次再热百万机组尺寸长约6米，另外由于Siemens机型设备布置紧凑，故要求土建结构的梁柱截面小，从而对基座的振动控制提出了更高的要求。通过收资比较及动力数值分析，采用在动力特性、抗震性能、设计周期方面更优的弹簧隔振基座。设计过程中，组织设计院、主机厂、弹簧供货厂家召开多次联络会，并进行了物模试验计算，计算结果满足机组要求。在机组投入运行后，经过实际验证，汽轮机本体各轴承、轴瓦振动指标均达到优良等级。
6、锅炉基础为大型密闭空心网格基础
根据所在区域地质复杂、岩溶发育强烈的地质条件，结合二次再热百万机组塔式炉高147米、单立柱承重1.8万吨、锅炉总重7.2万吨的实际情况，为保证机组运行安全，对锅炉区域进行了优化设计。锅炉基础采用空心网格箱形基础，基础尺寸长54.9米、宽47.3米，总高度为8.5米，共有箱格82个，钢筋总量3105吨，混凝土总量12530立方米，为目前国内火力发电企业最大的密闭空心网格锅炉基础。
7、实现主、辅系统管控一体化
厂级实时监控系统、单元机组DCS、辅网控制系统及网控系统等操作员站和监视终端均布置在集中控制室，形成本期工程的管理控制中心;主控与辅控DCS均选用艾默生控制系统，实现主辅统一设计、供货、运行，有效地实现信息资源、硬件资源、人力资源的共享，达到降低投入、减员增效的目的，提高全厂生产管理水平。采用智能前端技术，节省控制电缆。
鉴于锅炉受热面壁温数量多，根据温度测点的重要性区别对待，用于保护、调节的测点采用硬接线方式接进DCS主机柜，仅用于监视的壁温测点采用国产智能数据采集前端采集，再通过通讯线缆接入DCS主机柜，以达到节约控制电缆的目的。
8、采用超厚壁合金钢、异种钢焊接工艺
针对大口径管道多、管壁厚的特点，对大口径合金钢厚壁管焊接工艺专门进行课题研究，制定了专项措施，确定焊材品牌，在现场实施中进行了严格检查控制。根据研究结果，对P92焊后热处理使用了N型热电偶进行温度监测，使用效果良好。同时协同西安热工院院对修编后的P92焊接、焊后热处理、质量检验技术导则进行了现场宣贯，监督施工单位严格落实研究确定的施工工艺。6号机组六大管道焊口一次合格率达到99.9%。
9、优化环保措施，实现超净排放
为实现超净排放的环保要求，对改造方案进行专项优化研究。一是通过增加装设催化剂提高脱硝效率可以达到排放烟气中氮氧化物排放浓度小于每标方50毫克的要求;二是采用“单塔高效除尘脱硫系统”并预留湿式电除尘设备的安装位置，在静电除尘器出口烟尘浓度每标方35毫克、二氧化硫浓度每标方4498毫克的条件下，保证脱硫系统出口烟尘浓度低于每标方5毫克，出口二氧化硫浓度低于每标方35毫克，实现稳定的烟气
超净达标排放。经过以上环保设施优化，对机组排放指标由省环保监测中心进行了监测，氮氧化物、烟尘和二氧化硫的排放浓度均满足国家最新超低排放的环保标准限值要求，是山东省内第一个满足超低排放标准的百万机组。煤场设计采用圆形封闭煤场，有效抑制煤尘的影响，较好的解决了储料场对其周围环境的污染问题，环保性能突出。
声音篇
领导关怀
要牢固树立以人为本、安全发展理念，强化红线意识和底线思维，坚持安全高于一切，责任高于一切，坚决克服侥幸心理、麻痹思想和松懈情绪，确保安全形势持续稳定。无论是在建工程还是正在运行的设备，都要把安全生产工作放在第一位，决不能为了赶工期而放松安全管理。
——2015年1月15日，山东省委副书记、省长郭树清到莱芜电厂调研时强调
华能集团在莱芜建设的百万机组扩建工程，是山东省“十二五”重点建设项目，对于稳定山东电网结构，调整电力生产结构，提高企业整体效益，改善周边生态环境具有重要意义。
——2012年10月11日，时任山东省副省长张超超调研时指出莱芜电厂对于山东发展的重要意义
莱芜电厂有着辉煌的历史，3台13.5万千瓦机组为山东电力和地方经济的发展做出了重要贡献。莱芜电厂有一个崭新的现在，13.5万千瓦机组关停，淘汰了落后产能，为企业发展赢得了的空间;2台33万千瓦机组投产，技术水平、装机规模都上了一个台阶，为企业进一步发展奠定了坚实的基础。莱芜电厂有一个光明的未来，即将开工建设的2台百万机组，饱含着全厂干部职工的期待，后续3台百万机组的发展规划，令人振奋。莱芜电厂的发展，浓缩了中国电力的发展历程，展现了电力发展的趋势。希望莱芜电厂继续发扬传统，再接再厉，将莱电的事业一代代传承下去，出更多的人才、经验和效益，为华能事业和莱芜市经济社会发展做出更大的贡献。
——2010年4月9日，集团公司总经理曹培玺到莱芜电厂调研时提出殷切希望
于要建设好两台百万机组，这是集团公司的责任，也是山东公司的责任，也调、配合，尽快使百万机组开工建设。第一台机组就有很多挑战，希望莱芜建设经验，从优化设计入手，使工程真正成为符合两高一低的基建方针的，符真正提升市场竞争力。
——2012年6月7日，集团公司党组书记黄永达到莱芜电厂调研时说
山东电力的发展以及华能集团和华能山东公司的发展做出了重要贡献。莱芜电业发展、生产经营管理等工作都走在前列，为华能增光，为国企增光。，时任国有重点大型企业监事会主席路耀华到莱芜电厂调研时肯定电厂发展成就
专家视点
莱芜电厂将科技项目与课题研究项目相结合，通过市场方式推进课题进展，研究思路明晰，工作扎实有效。
——2013年12月27日，集团公司总经理助理蒋敏华到莱芜电厂调研时评价电厂科技创新工作成效
莱芜电厂高度重视水资源管理工作，制度健全、措施到位，做到了科学合理的用水，有效的保护和节约了水资源，树立了央企水资源管理的典范。
——2011年12月15日，时任山东省水利厅水资源管理处处长刘肖军调研莱芜电厂环保工作
莱芜电厂6号机组投产即实现超低排放，展现了负责任的中央企业良好形象，希望莱芜电厂加大宣传报道力度，在节能减排方面充分发挥表率作用。
——2016年1月7日，山东省环保厅环评处张启磊到莱芜电厂调研电厂节能减排工作
媒体焦点
