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(wàn)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(dòng)。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(jìn)氣蒸汽溫度提升至631攝氏度，攻克了同類(lèi)型百萬(wàn)千瓦機組620攝氏度的技術(shù)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(lǐng)域科技創(chuàng )新規劃》中，針對先進(jìn)高參數超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)明確提出，要開(kāi)展700攝氏度等級的高溫合金材料及關(guān)鍵高溫部件的制造、加工、焊接、檢驗等技術(shù)攻關(guān)。如今，大唐鄆城煤電項目先行先試，為我國百萬(wàn)千瓦機組超超臨界二次再熱技術(shù)的發(fā)展提供了“大唐樣本”。
在此技術(shù)的推動(dòng)下，百萬(wàn)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出哪些先進(jìn)性？中能傳媒記者進(jìn)行了采訪(fǎng)。
供電煤耗進(jìn)一步下降未來(lái)可期
在煤電行業(yè)，素有“10克煤耗、一代技術(shù)”的說(shuō)法，是指生產(chǎn)1千瓦時(shí)電能的煤耗每降低10克，就意味著(zhù)一代技術(shù)的革新。大唐鄆城項目供電煤耗較同類(lèi)型先進(jìn)水平機組270克/千瓦時(shí)再降14克，這在業(yè)界看來(lái)是煤電技術(shù)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(lái)，這個(gè)數據仍有下降的空間。
“在煤電領(lǐng)域，單機容量越高，機組做功能力越大，相應的煤耗就越低，節能效率越強。鄆城項目的實(shí)驗成功，將開(kāi)啟630攝氏度火電時(shí)代，在G115?耐高溫鋼價(jià)格趨于穩定后，將全面提升百萬(wàn)千瓦機組的發(fā)電熱效率。將來(lái)，隨著(zhù)耐高溫新材料的技術(shù)創(chuàng )新，700攝氏度超超臨界二次再熱技術(shù)的突破，火電廠(chǎng)煤耗值降低還有空間?！蓖鹾Ｐ裾f(shuō)。
記者了解到，隨著(zhù)材料技術(shù)的不斷進(jìn)步和熱能動(dòng)力理論的日臻完善，蒸汽參數經(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(gè)發(fā)展歷程。隨著(zhù)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(shù)為當前煤電領(lǐng)域主流，650攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)研發(fā)正在加速推進(jìn)，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(shù)的必然選擇。
近年來(lái)，我國火電機組結構持續優(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(shù)無(wú)論從容量、還是煤耗均達到世界領(lǐng)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最高和供電煤耗最低的國家。
大唐集團總經(jīng)理、黨組副書(shū)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(diǎn)項目，承載著(zhù)世界最高水平清潔高效靈活火電機組科研攻關(guān)和工程應用的重要使命，是大唐集團推動(dòng)煤電與新能源融合發(fā)展、加快建設新型電力系統的具體實(shí)踐，推進(jìn)能源轉型、服務(wù)“雙碳”目標的重要舉措。
資料顯示，隨著(zhù)先進(jìn)高效機組占比提高和節能提效改造深入推進(jìn)，我國火電平均供電煤耗持續下降，“十二五”累計降低18克/千瓦時(shí)，“十三五”累計降低9克/千瓦時(shí)；“十四五”期間，通過(guò)對存量煤電機組實(shí)施大規模靈活性改造，超超臨界發(fā)電技術(shù)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(jìn)一步下降未來(lái)可期。
G115?耐高溫鋼承載新煤電技術(shù)
“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(gè)極限。當溫度走向620攝氏度以上、壓力逼近30兆帕及以上，現有的材料無(wú)法滿(mǎn)足要求。此外，新型耐熱材料高昂的價(jià)格也是火電廠(chǎng)繞不開(kāi)的門(mén)檻，目前來(lái)看，G115?耐高溫鋼最具性?xún)r(jià)比?！蓖鹾Ｐ駥τ浾哒f(shuō)。
據悉，30年前，歐美發(fā)達國家就開(kāi)始了700攝氏度先進(jìn)超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的研發(fā)布局。我國自2008年起加快高溫合金材料及關(guān)鍵高溫部件制造的技術(shù)研發(fā)進(jìn)程，意圖徹底打破火電廠(chǎng)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。
從現實(shí)情況來(lái)看，我國的耐熱材料技術(shù)研發(fā)成果顯著(zhù)。其中，大唐鄆城單軸百萬(wàn)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。
據寶特高金科技有限公司執行董事、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(shí)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(guò)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。
據悉，G115?耐高溫鋼首次應用在大唐鄆城百萬(wàn)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(lái)百萬(wàn)千瓦煤電機組630攝氏度新格局?！笔┩τ浾哒f(shuō)。
長(cháng)期致力于耐熱鋼產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)的河北宏潤核裝備科技股份有限公司董事長(cháng)劉春海認為，目前耐熱鋼材料是制約火電技術(shù)煤耗進(jìn)一步降低的關(guān)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(gè)原創(chuàng )型、具有完全自主知識產(chǎn)權的電站用鋼，代表著(zhù)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(dòng)煤炭清潔高效利用水平?！眲⒋汉Ｕf(shuō)。
在大唐鄆城煤電項目主體工程啟動(dòng)會(huì )議上，國家市場(chǎng)監督管理總局特種設備局副局長(cháng)周亮指出，G115?鋼成功通過(guò)我國特種設備新材料應用史上規模最大、時(shí)間最長(cháng)、級別最高的技術(shù)評審，這標志著(zhù)我國鍋爐用高溫新材料應用取得突破進(jìn)展。G115?鋼正式進(jìn)入工程試用階段，將對推動(dòng)火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐節能減排、助力實(shí)現“雙碳”目標具有重要戰略意義，將進(jìn)一步推動(dòng)我國新材料高科技自立自強，打破關(guān)鍵耐熱材料長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面。
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