8月31日，世界首臺630攝氏度國家電力示范項目——大唐鄆城2×100萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機組主體工程在山東鄆城全面啟動。該項目首次將國家重大科技創(chuàng)新成果G115?耐高溫鋼應用到煤電機組，將汽輪機進氣蒸汽溫度提升至631攝氏度，攻克了同類型百萬千瓦機組620攝氏度的技術壁壘，首次將燃煤機組發(fā)電熱效率提升到50%以上。
在《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，針對先進高參數(shù)超超臨界燃煤發(fā)電技術明確提出，要開展700攝氏度等級的高溫合金材料及關鍵高溫部件的制造、加工、焊接、檢驗等技術攻關。如今，大唐鄆城煤電項目先行先試，為我國百萬千瓦機組超超臨界二次再熱技術的發(fā)展提供了“大唐樣本”。
在此技術的推動下，百萬機組供電煤耗下降還有多少潛力？新材料G115?耐高溫鋼在煤電機組的應用體現(xiàn)出哪些先進性？中能傳媒記者進行了采訪。
供電煤耗進一步下降未來可期
在煤電行業(yè)，素有“10克煤耗、一代技術”的說法，是指生產(chǎn)1千瓦時電能的煤耗每降低10克，就意味著一代技術的革新。大唐鄆城項目供電煤耗較同類型先進水平機組270克/千瓦時再降14克，這在業(yè)界看來是煤電技術史的又一里程碑。
而在大唐鄆城發(fā)電有限公司鍋爐主任王海旭看來，這個數(shù)據(jù)仍有下降的空間。
“在煤電領域，單機容量越高，機組做功能力越大，相應的煤耗就越低，節(jié)能效率越強。鄆城項目的實驗成功，將開啟630攝氏度火電時代，在G115?耐高溫鋼價格趨于穩(wěn)定后，將全面提升百萬千瓦機組的發(fā)電熱效率。將來，隨著耐高溫新材料的技術創(chuàng)新，700攝氏度超超臨界二次再熱技術的突破，火電廠煤耗值降低還有空間?！蓖鹾Ｐ裾f。
記者了解到，隨著材料技術的不斷進步和熱能動力理論的日臻完善，蒸汽參數(shù)經(jīng)歷了低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界及超超臨界幾個發(fā)展歷程。隨著能源清潔化的發(fā)展要求日益迫切，日臻成熟的超超臨界技術為當前煤電領域主流，650攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電技術研發(fā)正在加速推進，700攝氏度超超臨界燃煤機組也將是我國清潔高效發(fā)電技術的必然選擇。
近年來，我國火電機組結構持續(xù)優(yōu)化，超臨界、超超臨界機組比例明顯提高，超超臨界二次再熱技術無論從容量、還是煤耗均達到世界領先水平。當前，我國已建成全球最大的清潔高效煤電供應體系，成為了世界上蒸汽參數(shù)最高和供電煤耗最低的國家。
大唐集團總經(jīng)理、黨組副書記劉明勝表示，大唐鄆城國家電力示范項目是中國大唐科技創(chuàng)新的重點項目，承載著世界最高水平清潔高效靈活火電機組科研攻關和工程應用的重要使命，是大唐集團推動煤電與新能源融合發(fā)展、加快建設新型電力系統(tǒng)的具體實踐，推進能源轉型、服務“雙碳”目標的重要舉措。
資料顯示，隨著先進高效機組占比提高和節(jié)能提效改造深入推進，我國火電平均供電煤耗持續(xù)下降，“十二五”累計降低18克/千瓦時，“十三五”累計降低9克/千瓦時；“十四五”期間，通過對存量煤電機組實施大規(guī)模靈活性改造，超超臨界發(fā)電技術的不斷提升，特別是新型耐熱高溫材料在煤電機組的廣泛應用，供電煤耗進一步下降未來可期。
G115?耐高溫鋼承載新煤電技術
“從理論上講，水蒸汽的壓力和溫度越高，機組發(fā)電熱效率越高，能耗則越低。但溫度和壓力的提升總有一個極限。當溫度走向620攝氏度以上、壓力逼近30兆帕及以上，現(xiàn)有的材料無法滿足要求。此外，新型耐熱材料高昂的價格也是火電廠繞不開的門檻，目前來看，G115?耐高溫鋼最具性價比?！蓖鹾Ｐ駥τ浾哒f。
據(jù)悉，30年前，歐美發(fā)達國家就開始了700攝氏度先進超超臨界燃煤發(fā)電技術的研發(fā)布局。我國自2008年起加快高溫合金材料及關鍵高溫部件制造的技術研發(fā)進程，意圖徹底打破火電廠耐熱材料的國際壟斷，生產(chǎn)出完全屬于中國自主研發(fā)的產(chǎn)品。
從現(xiàn)實情況來看，我國的耐熱材料技術研發(fā)成果顯著。其中，大唐鄆城單軸百萬超超臨界二次再熱煤電機組所應用的G115?耐高溫鋼材料就是典型案例。
據(jù)寶特高金科技有限公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理施威介紹，G115?耐高溫鋼是中國鋼研總院與寶武集團聯(lián)合研發(fā)，歷時15年打造的目前全球唯一可用于630攝氏度超超臨界機組的新一代馬氏體耐熱鋼。材料主要用于高溫過熱器出口集箱、高溫再熱器出口集箱以及主汽和再熱段管等高溫高壓元件。
據(jù)悉，G115?耐高溫鋼首次應用在大唐鄆城百萬千瓦煤電機組，克服了變形抗力大，溫度窗口窄，組織均勻性極難控制，熱處理工藝復雜等難題。
“大唐鄆城煤電項目投運后，中國將迎來百萬千瓦煤電機組630攝氏度新格局?！笔┩τ浾哒f。
長期致力于耐熱鋼產(chǎn)品技術研發(fā)的河北宏潤核裝備科技股份有限公司董事長劉春海認為，目前耐熱鋼材料是制約火電技術煤耗進一步降低的關鍵性因素，耐熱鋼的耐受程度與再熱蒸汽溫度及發(fā)電熱效率成正比。
“G115?耐高溫鋼是我國第一個原創(chuàng)型、具有完全自主知識產(chǎn)權的電站用鋼，代表著中國耐高溫鋼的最高水平。G115?耐高溫鋼在煤電機組的廣泛應用，將極大推動煤炭清潔高效利用水平?！眲⒋汉Ｕf。
在大唐鄆城煤電項目主體工程啟動會議上，國家市場監(jiān)督管理總局特種設備局副局長周亮指出，G115?鋼成功通過我國特種設備新材料應用史上規(guī)模最大、時間最長、級別最高的技術評審，這標志著我國鍋爐用高溫新材料應用取得突破進展。G115?鋼正式進入工程試用階段，將對推動火力發(fā)電廠鍋爐節(jié)能減排、助力實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要戰(zhàn)略意義，將進一步推動我國新材料高科技自立自強，打破關鍵耐熱材料長期依賴進口的局面。
來源：https://mp.weixin.qq.com/s/DdJejTIMiRr_tLg9mpMrfA
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