630~650攝氏度機組成下步火電建設(shè)重要目標

發(fā)布時間:2016-12-12   來源:中國電力報

  “距離700攝氏度超超臨界機組建設(shè)和投運還有相當一段時間。在這段時間內(nèi),充分利用國內(nèi)外已有的新型高溫合金材料,研究650攝氏度左右超超臨界機組的工程應(yīng)用。同時,進一步開展700攝氏度超超臨界火電機組鍋爐、汽輪機及主系統(tǒng)的設(shè)計,新材料的研發(fā)、測試、焊接材料選擇和部件試驗?!敝袊娏こ填檰柤瘓F有限公司副總工程師龍輝在近日由中國電力科技網(wǎng)召開的火電廠金屬材料與焊接技術(shù)交流2016年會上表示。
 
  我國已是全球超超臨界機組最多的國家,數(shù)量遠超其他國家的總和。自2006年11月華能玉環(huán)電廠1號百萬機組投運至今,我國超超臨界發(fā)電技術(shù)經(jīng)歷了10年的引進消化發(fā)展,走到了通過自主研發(fā)進行升級換代的十字路口。
 
  “700攝氏度”對于火電來說意味著更高的效率。在向“700攝氏度”進軍的征程上,隨著能源清潔高效的發(fā)展要求日益迫切,超超臨界發(fā)電技術(shù)正進入前所未有的攻堅期。
 
  “700攝氏度”遇難題
 
  中間參數(shù)成過渡

 
  “630~650攝氏度機組成下一步火電建設(shè)重要目標?!北本┛萍即髮W(xué)教授、博士生導(dǎo)師謝錫善在上述會議上表示。
 
  從目前世界火力發(fā)電技術(shù)水平,以及熱力學(xué)理論來看,提高火力發(fā)電廠效率的主要途徑是提高工作介質(zhì)(蒸汽)的參數(shù),即提高蒸汽溫度和壓力。
 
  為進一步降低能耗和減少污染物排放,改善環(huán)境,我國常規(guī)火電技術(shù)飛速向更高參數(shù)的超超臨界的技術(shù)方向發(fā)展。近年來,火電機組結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化,超臨界、超超臨界機組比例明顯提高,單機30萬千瓦及以上機組比重上升到78.6%;單機60萬千瓦及以上機組比重明顯提升,達到41%。截至去年底,已投入運行的600攝氏度、100萬千瓦超超臨界機組達86臺,占煤電總?cè)萘康?1%。
 
  “我國已經(jīng)不再批準建設(shè)600攝氏度超超臨界機組?!敝x錫善向記者分析道。當前,我國燃煤電站高的設(shè)計參數(shù)為31兆帕/600攝氏度/620攝氏度/620攝氏度。發(fā)展高參數(shù)大機組,是國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的關(guān)鍵組成部分?!睹弘姽?jié)能減排升級與改造行動計劃(2014~2020年)》要求,新建燃煤發(fā)電項目原則上采用60萬千瓦及以上超超臨界機組。
 
  多年來,關(guān)于700攝氏度的研究一直在推進。2010年,國家能源局組織成立了“國家700攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”,并依據(jù)《“十二五”國家能源發(fā)展規(guī)劃》和《“十二五”能源科技發(fā)展規(guī)劃》設(shè)立了國家能源領(lǐng)域重點項目《國家700攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用示范》。
 
  “受制于700攝氏度高鎳基材料研發(fā)難度的困擾和700攝氏度機組的性價比問題,預(yù)計國內(nèi)外700攝氏度機組的投運將至少推遲至2026年以后?!饼堓x在上述會議上表示。
 
  據(jù)龍輝介紹,由于700攝氏度機組的核心技術(shù)是超級鎳基合金部件的商業(yè)化開發(fā),目前存在技術(shù)上和成本上的難題,國外一些公司和研究機構(gòu)已經(jīng)著手研究開發(fā)650攝氏度等級機組和相關(guān)材料。國內(nèi)一些發(fā)電集團、材料研究機構(gòu)和主機制造廠也開始著手這方面的研究工作。
 
  面對我國環(huán)境保護的巨大壓力,在“700攝氏度”技術(shù)成熟以前,研發(fā)大容量高效燃煤發(fā)電技術(shù)對我國提出節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目標具有現(xiàn)實意義。記者注意到,《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》在“清潔高效發(fā)電技術(shù)”中指出:“全面掌握擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的超超臨界機組設(shè)計、制造技術(shù);以高溫材料為重點,加快攻關(guān)700攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù);研究開展中間參數(shù)等級示范,實現(xiàn)發(fā)電效率突破50%?!?br/> 
  相關(guān)資料顯示,神華國華電力公司擬開發(fā)的機組設(shè)計參數(shù)為35兆帕/610攝氏度/630攝氏度/630攝氏度,中國電力顧問集團公司準備開發(fā)35兆帕等級(32~38兆帕),650攝氏度等級(630~670攝氏度)新型高效超超臨界機組。
 
  融合“二次再熱”技術(shù)
 
  激活材料性能

 
  燃煤發(fā)電的發(fā)展需要一個逐漸前進的過程,性能優(yōu)異的高溫材料是電站技術(shù)提升的基礎(chǔ)。
 
  “高溫部件用鋼及焊接技術(shù)成為發(fā)展超(超)臨界機組的技術(shù)核心?!痹娏Σ拷饘俨牧虾附淤Y深專家楊富在上述會議上表示,蒸汽參數(shù)提高,對高溫部件用鋼,尤其是材料的高溫強度、高溫抗腐蝕、抗氧化能力,冷、熱加工性能及焊接技術(shù)提出更高、更新要求。
 
  據(jù)河南理工大學(xué)教授陳思杰介紹,目前應(yīng)用于超超臨界鍋爐的新型馬氏體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼,多數(shù)在國內(nèi)是首次使用。據(jù)了解,為了發(fā)展更高參數(shù)的發(fā)電機組,北京科技大學(xué)教授謝錫善研發(fā)了SP2215新型奧氏體耐熱鋼,中科院研究員單以銀最新研發(fā)了SIMP馬氏體耐熱鋼等。
 
  “Sanicro25是現(xiàn)有奧氏體鋼中具有較好的抗蒸汽氧化及抗高溫煤灰腐蝕性能的材料,對于增加鍋爐壽命、提高安全性具有重要意義。這些性能使得其作為高效率火電廠金屬溫度達到700攝氏度的再熱器和過熱器的優(yōu)選材料?!鄙教鼐S克國際貿(mào)易(上海)有限公司煤電技術(shù)經(jīng)理畢艷艷表示。
 
  在國家電力投資集團中央研究院遲成宇看來,燃煤電站的建設(shè)與運營是一個系統(tǒng)工程,材料的研發(fā)、評價、制造、部件考核需要產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合共同攻關(guān)解決問題?!凹纫_發(fā)新材料,又要充分發(fā)掘材料的性能,根據(jù)使用條件不同,選擇合適的材料?!?br/> 
  “通過多年的發(fā)展,介質(zhì)溫度為600~620攝氏度的高溫材料在鍋爐、汽輪機、閥門及管道各方面已有良好的運行業(yè)績,證明其具有良好的可靠性。介質(zhì)溫度超過620攝氏度的高溫材料尚在開發(fā)中,尚待小規(guī)模工程的試驗驗證?!饼堓x向記者介紹道。
 
  據(jù)了解,已經(jīng)投運的華能南京電廠700攝氏度關(guān)鍵部件驗證試驗平臺實現(xiàn)700攝氏度穩(wěn)定運行,將對國內(nèi)外近十種不同牌號的高溫合金材料及關(guān)鍵部件進行實爐驗證試驗。
 
  “結(jié)合二次再熱系統(tǒng)、緊湊型布置等技術(shù),掌握超超臨界二次再熱機組相關(guān)系統(tǒng)、布置、設(shè)備、安裝、運行的核心技術(shù),可形成我國自主開發(fā)、設(shè)計和制造超超臨界二次再熱機組的能力,為未來700攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電機組示范工程的開發(fā)建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ)?!饼堓x表示。
 
  采用二次再熱技術(shù)以提高機組效率是一項從上世紀50年代就開始研究應(yīng)用的技術(shù)。進入21世紀第二個10年以來,國際上對燃煤火電機組節(jié)能減排的要求日益嚴格,國內(nèi)外發(fā)電企業(yè)和主機制造企業(yè)不約而同地重新開展了二次再熱機組的研發(fā)?!皻W盟、美國和日本的‘700攝氏度’計劃的主機方案,無一例外地將二次再熱機組作為主要技術(shù)路線?!敝袊娏萍季W(wǎng)CEO魏毓璞在接受記者采訪時表示,二次再熱、高參數(shù)成為高效超超臨界火電機組的主要方向之一。

      關(guān)鍵詞: 火電,電力建設(shè)

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