中國是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類的國家，用幾十年時(shí)間走過了發(fā)達(dá)國家?guī)装倌晁哌^的工業(yè)化歷程。直至今日，動(dòng)力裝備的制造能力已經(jīng)成為衡量國家實(shí)力的重要標(biāo)志。今天我們走進(jìn)一個(gè)前所未見的神奇動(dòng)力世界，探尋燃燒、速度、效率背后所隱藏的能量密碼。
中國挑戰(zhàn)供電超低煤耗極限，“251”時(shí)代即將到來
作為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，在大力發(fā)展新能源的同時(shí)，中國也在持續(xù)推動(dòng)煤炭的高效清潔利用。上海市用電的六分之一來自沿江而建的三座燃煤電廠。
三座電廠中最新的一座，上海外高橋第三發(fā)電廠，2013年憑借兩臺(tái)百萬千瓦超超臨界機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了276克每千瓦時(shí)的年平均供電煤耗，打破了丹麥電廠保持的世界紀(jì)錄。這項(xiàng)紀(jì)錄意味著，當(dāng)年“外三”電廠每送出1度電，比全國平均水平節(jié)約45克標(biāo)準(zhǔn)煤，一年就可以節(jié)煤52萬噸，減少二氧化碳排放140萬噸。
馮偉忠，是這三座電廠的核心建設(shè)者之一，這一切對他來說遠(yuǎn)不是終點(diǎn)。他的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一臺(tái)全新的汽輪發(fā)電機(jī)組，把電廠供電煤耗降低到251克每千瓦時(shí)，這將是一個(gè)新的世界紀(jì)錄。
新型汽輪機(jī)組的關(guān)鍵部件在無錫透平國家大型渦輪葉片研制基地進(jìn)行鍛造。經(jīng)過全世界最大的離合器式螺旋壓力機(jī)的重?fù)舻炔僮鳎饘傩阅芴嵘?5%的毛坯件鍛造完成。
再經(jīng)過五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床精加工，帶有唯一身份編號(hào)的葉片將按照嚴(yán)格順序，安裝到對應(yīng)輪槽上。
渦輪轉(zhuǎn)子，被稱作汽輪機(jī)的心臟，這顆心臟是否足夠強(qiáng)健，精密的裝配尤為重要。工程師需要在一個(gè)月的時(shí)間完成2000多個(gè)不同類型葉片的裝配，14級(jí)葉片沿軸線方向的整體誤差，不能超過0.6毫米。
正式出廠之前，這臺(tái)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子還要經(jīng)歷一項(xiàng)極為嚴(yán)苛的測試。在這個(gè)亞洲最大的動(dòng)平衡測試臺(tái)，渦輪轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘3600轉(zhuǎn)——這意味著末級(jí)葉片頂端圓周轉(zhuǎn)速，達(dá)到660米每秒，相當(dāng)于兩倍音速，由此帶來每個(gè)葉片約600噸的巨大離心力。
這樣的極限測試，對于主軸、葉輪、葉片，都是極為苛刻的考驗(yàn)。測試結(jié)束，包括振動(dòng)幅值、速度在內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)表現(xiàn)正常，這意味著新一臺(tái)百萬千瓦汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子，完美通過測試。中國制造的百萬千瓦高效超超臨界汽輪機(jī)組，已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
安徽淮北平山電廠二期工程，是由馮偉忠設(shè)計(jì)建造的全新燃煤電廠，他們團(tuán)隊(duì)要在這里，向251克每千瓦時(shí)供電煤耗的世界紀(jì)錄發(fā)起挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)組，高壓缸、中壓缸和低壓缸分布在一個(gè)軸系上。
為了實(shí)現(xiàn)251克每千瓦時(shí)的供電煤耗，馮偉忠將汽輪機(jī)組高壓軸系與低壓軸系進(jìn)行分離，形成高低位分軸布置的結(jié)構(gòu)。這是一次極為大膽的嘗試，在世界百年火力發(fā)電史上從未有過。
根據(jù)測算，采用高低位布置的汽輪機(jī)組，比以往減少了將近200米的高溫管道，機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行的熱循環(huán)效率可以達(dá)到49%，這讓馮偉忠團(tuán)隊(duì)距離實(shí)現(xiàn)251克每千瓦時(shí)超低煤耗的目標(biāo)，又近了一步。
上海申能電力科技有限公司總經(jīng)理 馮偉忠
中國造海上巨無霸，船身長度超過世界最大航母60米
2017年，中國船舶工業(yè)集團(tuán)與法國達(dá)飛集團(tuán)，正式簽訂了9艘23000標(biāo)準(zhǔn)集裝箱船的建造合同。
在這艘船的設(shè)計(jì)上，中國工程師采用了一套雙燃料系統(tǒng)。在系統(tǒng)切換時(shí)，液化天然氣將會(huì)逐漸取代燃油成為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心燃料。在保證動(dòng)力的前提下，它的二氧化碳排放可以減少20%，顆粒物、硫氧化物的排放量可以減少99%。
23000標(biāo)準(zhǔn)集裝箱船，是真正的海上巨無霸。船長399米，寬度將近62米，甲板面積相當(dāng)于3.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場。這比目前世界上最大的航空母艦，還要長出60多米。最驚人的還是它的運(yùn)力，滿載重量近22萬噸，一次就可以裝載23000個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。
上海臨港工業(yè)區(qū)，中國重要的船舶動(dòng)力制造基地，巨型集裝箱船的超級(jí)心臟就是在這里打造。
這個(gè)世界上最大的船用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)——占地面積接近一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場，高度達(dá)到16米，相當(dāng)于五層樓高，重量超過2000噸。
發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞長度達(dá)到4米，重量超過5噸。安裝活塞的氣缸，內(nèi)壁直徑接近一米，是目前世界上最大的船用發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。
由于采用雙燃料系統(tǒng)，這些運(yùn)動(dòng)部件要承受比單一燃油系統(tǒng)更高的載荷，精度也要求更高。直徑1米的活塞周長誤差不能超過0.02毫米，以保證活塞與氣缸絕對貼合，產(chǎn)生高達(dá)63800千瓦的輸出功率，這比200輛重型卡車加在一起的動(dòng)力還要強(qiáng)勁。
活塞順利落下后，要跟連桿對接在一起，以帶動(dòng)曲軸運(yùn)行。如果說發(fā)動(dòng)機(jī)是整艘船的動(dòng)力之源，那么，曲軸就是動(dòng)力之心。
在臨港的一個(gè)廠房里，正在打造全世界尺寸最大的船用曲軸——重量達(dá)到488噸，總長接近24米，幾乎相當(dāng)于一節(jié)高鐵車廂的長度。這樣的尺寸和重量，已經(jīng)達(dá)到現(xiàn)有加工裝備的極限。
大型船用曲軸與船舶壽命相等，一旦安裝就終身不能更換。這種特大型對接曲軸，由于設(shè)計(jì)和加工難度極大，曾經(jīng)長期制約著中國造船業(yè)的發(fā)展。今天，中國不但有能力自主研發(fā)制造，還在不斷刷新著尺寸和重量的世界紀(jì)錄。
半小時(shí)觀察：裝備強(qiáng)國 動(dòng)力先行
2020年，中國向全世界鄭重宣布：力爭2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議也將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”列為2021年重點(diǎn)工作之一。為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，動(dòng)力領(lǐng)域的創(chuàng)新變革，任重道遠(yuǎn)、時(shí)不我待。動(dòng)力，是發(fā)展的第一要素，人類文明的每一次重大進(jìn)步，都伴隨著動(dòng)力的變革與升級(jí)。今天的中國，已有實(shí)力、有底氣、有信心，為中國和世界的高質(zhì)量發(fā)展，繼續(xù)注入源源不斷的澎湃動(dòng)力。
（來源：央視財(cái)經(jīng)《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》）
