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• 發佈時間：2021-04-24 11:28
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【概要描述】“火力發電技術正朝着清潔、高效、節能、節水的方向發展，燃煤發電機組和燃氣輪機對高溫材料、大型構件用金屬材料提出了更高要求。這對當前火電技術攻關和火電安全管理都提出了具體的要求。”在日前召開的火電廠金屬材料與焊接技術交流會上，中國電力科技網CEO魏毓璞向《中國電力報》記者表示。

　　能源技術發展離不開先進材料和裝備的支撐。記者注意到，對於我國能源技術存在的問題，《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）》中如此強調：“雖然我國能源科技水平有了長足進步和顯著提高，但與世界能源科技強國和引領能源革命的要求相比，還有較大的差距：核心技術缺乏，關鍵裝備及材料依賴進口問題比較突出，三代核電、新能源、頁巖氣等領域關鍵技術長期以引進消化吸收爲主，燃氣輪機及高溫材料、海洋油氣勘探開發技術裝備等長期落後。”

　　做好“高溫材料”大文章成爲推動火電技術轉型升級的關鍵一環。據瞭解，根據重點能源技術需要，國家將重點發展特種金屬功能材料、高性能結構材料、特種無機非金屬材料、先進複合材料、高溫超導材料、石墨烯等關鍵材料。

　　能源基礎材料這一能源技術發展的基石正逐步得到夯實。

　　發展高溫材料迫在眉睫

　　“目前，無論是起步較早的歐美發達國家，還是後起步的有着堅實的材料研發能力的日本，雖然在700攝氏度超超臨界電站的研發中都有了一定的成果，但是高溫材料問題尚未得到解決，目前首要的問題是研發能夠長時間在700攝氏度以上超超臨界機組服役條件下工作的熔鍊高溫合金和粉末高溫合金。”中國科學院院士、北京科技大學材料科學與工程學院教授葛昌純在上述會議上表示，700攝氏度超超臨界電站的研發目前尚處在高溫材料的考覈、評估以及選擇階段。

　　記者注意到，《電力發展“十三五”規劃》中指出：“全面掌握擁有自主知識產權的超超臨界機組設計、製造技術。以高溫材料爲重點，加快攻關700攝氏度超超臨界發電技術。”

　　在葛昌純看來，具有良好的高溫持久強度、抗蠕變性能、抗疲勞性能、抗氧化腐蝕性能和長期組織穩定性的高溫合金已成爲制約機組發展的關鍵因素。據瞭解，粉末高溫合金是採用先進粉末冶金技術製備的能在600攝氏度以上高溫下抗氧化和抗腐蝕，並能在一定應力作用下長期工作的高溫材料。

　　粉末高溫合金與傳統鑄鍛高溫合金相比，其晶粒細小、組織均勻、無宏觀偏析、合金化程度高、高溫持久強度高、抗低周疲勞性能好、加工性能好、高溫抗氧化腐蝕性能好，所以已是國際上製造高推重比新型航空發動機如戰鬥機、民用客機和大運輸機的首選材料。英國並早已在石油工業上得到應用，近年四川德陽的東方汽輪機有限公司已在開展粉末渦輪盤在汽輪機上的應用試驗。

　　葛昌純指出，從運行溫度和服役條件上看，粉末高溫合金在超過700攝氏度以上的超超臨界機組上研發和推廣使用，有可能使我國的超超臨界機組的技術水平從跟跑跨越到領先水平。

　　“建設630-650攝氏度機組已成爲下一步電站建設的重要目標。”北京科技大學高溫合金研究室教授謝錫善對《中國電力報》記者表示。記者注意到，在700攝氏度技術還沒實現之前，研究開展中間參數等級示範是國家能源主管部門的具體規劃要求。據謝錫善介紹，SP2215是一種具有中國自主知識產權的新型超級奧氏體耐熱鋼，目前可以投入批量生產，滿足高效超超臨界鍋爐過熱器/再熱器管材需求。

　　記者從相關渠道獲悉，若未來成功研發高溫鐵素體和鎳基合金材料，興建700攝氏度等級燃煤發電機組的供電煤耗可比當前最先進的600攝氏度等級燃煤發電機組供電煤耗下降約15-20克／千瓦時。可見，加快高溫鐵素體和鎳基合金材料研發以進一步提高蒸汽參數，實現燃煤電站的深度節能減排，是當前火電技術轉型升級的迫切需要。

　　“金屬監督”需進一步細化

　　金屬監督工作是保證電力設備安全、經濟、穩定供電的一項主要措施。隨着電力工業的飛速發展，火電廠大容量高參數的發電機組日益增多，對金屬監督工作提出了愈來愈多的要求。

　　“在目前的基礎上，制訂一部比較詳細的監督檢查細則，由集團層面或電科院牽頭，組織專家按着監督檢查細則進行檢查，將所有檢查出來的問題進行彙總，提出整改建議。” 吉林省電力科學研究院金屬所高級工程師趙子謙在會上對強化金屬監督工作提出建議。

　　火電機組受監督範圍內的金屬部件，如主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、壓力容器、重要轉動部件、緊固件、鍋爐受熱管件等，都在高溫、高壓作用下長期運行，因此會發生金屬材料組織和性能的變化，甚至可能引起某些金屬部件的失效，一旦金屬部件失效就會引起事故，有時甚至會發生嚴重事故，直接影響到電廠的安全經濟運行。

　　在趙子謙看來，從事金屬監督的人員必須專職，崗位必須設置在管理崗位，而不能設置在班組。對於監督網內的人員具有專業的指導管理權限。必須參與協調事故調查與處理，參與各種涉及監督範圍內部件檢修方案的編制，參與監督範圍內部件的採購驗收。

　　“新建機組的各類金屬監督高溫、高壓和高速轉動等部件在安裝前必須進行安全性能檢驗，並儘量將該項工作前移至製造廠，與設備監造工作結合進行，將金屬監督設備安裝前製造質量問題控制在萌芽狀態，並及時消缺，保證健康的設備投入使用。”國家能源集團國神技術研究院金屬主管劉東輝在上述會議上表示。

　　華電電力科學研究院材料技術部酈曉慧調研了華電集團內5家燃氣電廠，針對低壓蒸發器腐蝕的共性問題建議：“餘熱鍋爐低壓蒸發器管的設計和選材除考慮常規的強度、焊接性能、耐蝕性、導熱性和經濟性等方面的因素外，還應結合低壓蒸發器管內的水化學和工質流速，綜合考慮流動加速腐蝕對管子的影響。”

　　“爲了保證發電機組的安全運行，必須對超超臨界機組安全運行的關鍵技術——新型耐熱鋼及其焊接與熱處理開展深入的研究和金屬監督工作。”著名材料專家、國際焊接工程師楊富在接受《中國電力報》記者採訪時談道。楊富尤其呼籲，電力行業要進一步重視金屬材料工作，將其作爲推動火電技術進步的重要因素。