每年提交专利申请超百件；厚积薄发，创新三烟道设计，大大提升了燃煤发电二次再热锅炉经济性；另辟蹊径，改善水冷壁结构，显著提高了超临界循环流化床锅炉低负荷条件下的运行稳定性……创立于1966年的东方电气集团东方锅炉股份有限公司（下称东方锅炉）自诞生之初就将创新的“基因”融入企业发展的血脉之中，研制出了一台又一台我国乃至世界范围内能源领域重大技术装备，打造了广受认可的“东锅”品牌。现如今，“东锅”名片已经遍布全国29个省市区，并出口至“一带一路”沿线34个国家和地区。

“东方锅炉专注于技术创新的同时，十分重视知识产权保护布局。目前，东方锅炉拥有有效专利数量超1100件，其中发明专利360余件。我们坚信，技术创新是新质生产力形成的关键途径。”东方锅炉知识产权办公室周龙龙对中国知识产权报记者介绍。

创新助力节能减排

增加二次再热是燃煤发电机组提高效率、降低煤耗的有效途径。再热是怎样实现的？煤炭等燃料送进锅炉燃烧产生热量，加热水从最初形态不断“升级”为过热蒸汽。过热蒸汽具有强大能量，不断穿过高压缸、中压缸、低压缸，推动汽轮机高速旋转，带动发电机产生电能输送给千家万户。为了提高过热蒸汽的效能，设计安排再热机组，使过热蒸汽在汽轮机高压缸做功后返回锅炉，通过锅炉中的再热器再次加热，这个过程就是再热。

什么是二次再热？与普通再热机组相比，二次再热机组在设备上进行了一系列改进，不仅在高压缸前增加了超高压缸，还在锅炉中增加了两级再热器，过热蒸汽从超高压缸中出来时，会第一次返回锅炉，通过再热器补充能量，进入高压缸挥洒能量。过热蒸汽从高压缸出来后，会第二次返回锅炉补充能量。两次的能量补充，使蒸汽推动汽轮机时拥有更强的力量，提高了发电效率，而这一次、二次再热的充能过程就是二次再热。

工作原理说起来似乎很简单，但是要想真正实现落地应用还有数不清的关卡要过。东方锅炉技术创新中心热动研发部副部长刘宇钢介绍，双烟道二次再热机组由于受热面布置空间有限，第二次再热管排布困难，就必须要采取相应的措施进行调温，采用喷水减温的方式经济性差，而采用烟气再循环方式不仅风机磨损严重，也会出现烟温偏差大、壁温超温、达汽温能力差等问题。

“再热汽调温问题是二次再热锅炉的关键技术，我们在做了大量前期调研、计算、试验研究等工作后，最终确定了采用三烟道挡板调温作为二次再热机组再热系统调温方式的想法。”刘宇钢表示，但是这个想法在提出之初就遭到了业界不少专家的质疑与反对。

“质疑的声音没有吓倒我们，反而激发了我们的斗志，要以创新的设计和优越的性能来获得市场的认可。”刘宇钢介绍，东方锅炉设计的三烟道结构一方面适配了一次再热器、二次再热器、低温过热器等低温级受热面布置的需求，另一方面便于布置烟气调节挡板，实现了一次再热与二次再热均可采用挡板调温，再热系统零喷水，提高了机组经济性。

沿着这条创新的路径持续探索，东方锅炉成功研制出了660兆瓦三烟道布置型式的二次再热锅炉，并形成了一整套专有技术体系，拥有授权专利31件。如今，34台尾部三烟道布置的二次再热锅炉机组已经在安徽蚌埠、山东郓城、江西新余等地的项目中推广应用。

技术突破打开市场

在全球气候变化问题和绿色环保议题重要性持续提升的情况下，绿色低碳转型已经成为未来能源行业发展的主要方向。超临界循环流化床锅炉因其高效的燃烧性能和良好的环保特性，成为火电行业转型升级的关键技术方向。

循环流化床锅炉具有煤种适应性广、燃烧效率高、负荷调节范围大等技术优势，而且在运行过程中易于脱硫、脱硝，具有良好的环保性能，还能实现灰、渣的综合利用。“超临界循环流化床锅炉在低负荷运行时的水冷壁流动稳定性问题一直是困扰着业界的技术难题，在低质量流速条件下，水冷壁管子内工质（水或者水蒸汽）流动的不稳定，在受到扰动时，容易导致管壁温度异常升高，甚至可能会引发设备故障。”东方锅炉技术创新中心热动研发部循环流化床技术研发室主任邓启刚介绍。

有人提出疑问，既然低负荷的低质量流速有安全隐患，为什么不缩小炉膛尺寸，参考超临界煤粉炉采用更高的质量流速设计。“循环流化床锅炉不同于煤粉炉，循环流化床锅炉炉内有大量循环灰冲刷，为减轻炉膛磨损，炉膛截面尺寸要比煤粉炉更大，同等级循环流化床锅炉的水冷壁质量流速要小于煤粉炉，从原理上没法避免低质量流速的问题。”邓启刚解释到。

既要保证安全性，又要提高经济性，面对这一挑战，研发团队开始了夜以继日的研究和一次又一次的试验。“功夫不负有心人，最终还是让我们找到了‘答案’。”邓启刚介绍，研发团队在循环流化床锅炉内加设水冷中隔墙，工质在炉膛四周水冷壁和水冷中隔墙并联流动，并且巧妙利用炉膛四周水冷壁和水冷中隔墙“上大下小”的特殊管子结构，显著提升了循环流化床锅炉在低负荷条件下的运行稳定性。此外，相较于水冷壁和中隔墙串联结构，采用并联结构使水侧阻力降低，提高了电厂的经济性。

基于这项创新技术，东方锅炉布局了相关专利，并不断创新优化，已形成超30项相关专利技术，构建起以专利为基础的保护网。目前，采用该专利技术的四川白马600兆瓦、山西平朔660兆瓦、山西国金350兆瓦等47台超临界循环流化床锅炉已成功投运，其中，四川白马600兆瓦超临界循环流化床锅炉技术研发、研制和工程示范获2017年度国家科学技术进步一等奖。

“东方锅炉在技术创新与专利转化过程中，不仅展现出自身在清洁能源领域的技术创新能力，也凸显了在知识产权保护与科技成果产业化方面的成功经验。通过持续的技术研发和市场开拓，东方锅炉正稳步迈向成为全球领先的清洁能源解决方案提供商的目标，为构建清洁、低碳、高效的能源体系贡献力量。”周龙龙表示。（本报记者 赵振廷）

（来源： 中国知识产权报）