国产火电耐热材料迈向高端

  

  煤炭清洁高效利用的一大方向，是推动煤电机组节能降耗。近年来，随着机组向大型化、清洁化发展，我国火电机组参数、性能和产量已全方位占据世界首位，主要火电装备基本实现国产化。“碳达峰”与“碳中和”目标对煤炭清洁高效利用提出更高要求，为满足更低煤耗火电机组要求，需要继续推动国产火电装备耐热材料提升性能，向更高端水平迈进。

  在近日举行的推进火电管道国产化高水平质量的发展座谈会上，中国能源研究会特邀副理事长陈进行表示，要加强煤炭清洁高效利用，提高我国电力装备产业链供应链自主可控能力，加快构建清洁低碳安全高效的新型能源体系。

  燃煤发电的原理可以简单理解为“烧开水”，即通过煤炭燃烧释放热能，进而产生高温度高压力蒸汽驱动汽轮机转动，再通过汽轮机转动带动发电机转动来发电。理论上说，蒸汽压力和温度越高，机组发电热效率越高，煤耗越低，碳排放也越低，意味着煤电更清洁。

  随着材料技术慢慢的提升和热能动力理论日臻完善，火电蒸汽参数根据不一样的温度和压力，经历了低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界及超超临界几个发展历史。在煤电低碳化发展要求下，超超临界技术成为当前煤电领域主流。更高的蒸汽温度和压力，需要性能更好的耐热材料作支撑。

  我国自2008年起加快高温合金材料及关键高温部件制造的研发技术进程，意图彻底打破火电耐热材料的国际垄断，生产出完全自主研发的产品。国家能源局先后召开了工作会议，组织相关企业就超超临界火电机组关键阀门和火电机组主蒸汽供热管道、再热蒸汽供热管道、高压给水管道、旁路管道开展联合研发。根据四大管道国产化工作任务，国家能源局制定了《超(超)临界火电机组用大口径厚壁无缝钢管国产化实施方案》，逐步加强组织协调国产化依托工程建设。目前，我国初步实现了四大管道耐热材料国产化，可满足620摄氏度燃煤机组需求。

  随着能源绿色低碳转型深入推动，更高温度和压力、更低煤耗的火电机组攻关应用被提上议程。可是，当温度走向620摄氏度以上、压力逼近30兆帕及以上时，现有国产耐热材料不足以满足要求，成为制约我国火电煤耗逐步降低的关键性因素。为此，《“十四五”能源领域科学技术创新规划》中，针对先进高参数超超临界燃煤发电技术明白准确地提出，开展700摄氏度等级高温合金材料及关键高温部件的制造、加工、焊接、检验等关键技术研究。

  “要逐步降低电站煤耗和二氧化碳排放，必须提高蒸汽参数。而电站锅炉运行参数的提高，主要根据锅炉用材料的适合使用的范围。”中国工程院院士刘正东说。

  在各方努力下，国产耐热材料技术取得突破。钢铁研究总院、宝武集团、宏润核装等单位联合开展G115大口径厚壁钢管工程化技术攻关取得成功。在2023年8月31日启动的国家电力示范项目——世界首台630摄氏度大唐郓城2台100万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组主体工程中，G115耐高温钢首次应用到煤电机组，将汽轮机进气蒸汽温度提升至631摄氏度，攻克了同类型百万千瓦机组620摄氏度的技术壁垒，将燃煤机组发电热效率提升到50%以上。同时，煤耗较同类型领先水平机组的270克/千瓦时再降14克。

  在大唐郓城发电公司工程设备部副主任姜海峰看来，将来随着国产耐高温新材料技术逐步提升，火电厂煤耗值降低还有空间。陈进行建议，有关部门应继续完善能源技术装备首台(套)支持政策，推进重大技术装备示范应用；要支持创新型企业成长为创新发源地，完善扶持政策和公共服务体系，促进企业创新创业潜能充分释放。(本报记者 王轶辰)

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