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让燃煤发电技能抢先一代——华能集团研发耐700℃高温合金资料写实

发布时间: 2023-08-13 10:47:33 |   作者: 行业资讯

  坐落北京长安街南侧的我国华能集团有限公司(以下简称华能集团)总部,一层展厅里有一根光润如玉的“银箍棒”。不为人知的是,构成这根棒的合金资料能抵御700℃的高温。

  对火力发电人、华能集团科技部主任许世森来说,700℃是一个令人心动的数字:当发电温度进步到700℃及以上时,245克煤就能发1度电。

  现在,我国1度电最低能耗为264克煤。许世森为记者算了一笔账:我国火电发电量约为5.8万亿度,假如每度电能耗再削减19克煤,将节省上亿吨燃煤!

  国际公认,燃煤发电每度电煤耗下降10克,技能就抢先一代。而研发契合运用条件的高温合金,正是其间的要害。为了完结这一方针,我国科技作业者现已奋斗了15年。

  燃煤发电,是将水加热成水蒸气,推动汽轮机带动发电机发电。理论上,水蒸气的压力和温度越高,发电功率越高。

  但温度和压力的进步总有一个完结的极限。当温度迈向620℃及以上、压力迫临30兆帕及以上时,人们发现,现有的资料无法满意要求。

  30多年前,欧美发达国家就开端了700℃先进超超临界燃煤发电技能的研发布局。例如,欧洲于1998年开端施行“THEME 700”方案,安排了近40家企业,方案用17年建成一个700℃以上的演示电厂。

  在700℃超超临界发电技能范畴,我国起步较晚。2008年,经重复调研,华能集团开端安排高温合金攻坚。

  意想不到的是,华能集团施行项目后,发达国家的方案纷繁暂停或停滞——2009年起,欧洲“THEME 700”方案不再有开展;日本和美国的研发方案也举步不前。

  发达国家的技能团队先后“折戟”,超超临界发电技能圈内开端以为,应战700℃注定是“走麦城之战”:“其他国家的测验是‘交学费’,再测验应该稳重”“以现在的学科根底判别,新资料研发期望迷茫”……不同的声响相继传来。

  “其时咱们的项目仅施行一年多,经过规划和仿真,资料研发团队现已提出了数百种合金资料配方并逐个验证,取得了很好的阶段性效果。”许世森回想,当走进西安热工研讨院的实验室,面临全新的资料初样,听到功能参数的数据时,心中只要一个念想:“坚持!”

  我国“富煤、贫油、少气”,未来适当长时间内,煤炭仍将是根底动力,是动力安全“压舱石”。因而,华能不只对700℃高温合金研发项目“逆势”支撑,还装备上先进的设备、仪器和验证渠道。

  “虽然耐得住上千度高温的资料在航天、航空范畴已有使用,但要想在发电职业使用,高温合金有必要满意共同的需求,如管壁厚、零部件大、器材构型杂乱等。”许世森说。

  2013年,依据新配方锻炼出来的资料开端了国内初次“挂片实验”(做成零件的工艺研讨)。跟着工艺逐渐老练,对资料及零件进行功能查核的需求日渐火急。

  为满意“严考”的条件,在国家动力局重点项目支撑下,华能集团2015年末在南京电厂建成了我国第一个、也是现在仅有的700℃高温资料验证实验渠道。高温合金制成的管道、阀门等重要部件在这里阅历了最接近实在工况的“实战演习”。

  测验渠道不只对自主研发的高温合金功能进行独自测验,还将进口资料、国内拷贝资料放在一同进行比照测验。

  “演练”长达五六年。许世森坦言,有一段时间,自己一看到是南京实验渠道来的电话,就会在心里提早做好最坏方案。“长周期演习随时会呈现意想不到的成果,甚至有可能是颠覆性的。”

  2021年,实验渠道累计完结近3万小时的各类高温资料及要害部件验证实验,积累了很多名贵的实验数据。

  “咱们研发的新资料和设备生产工艺,不只可以接受先进超超临界状况需求的700℃、35兆帕条件,还切实在实地操控住了每度电的发电本钱!”许世森说,这是几万小时的实践运转数据累积起来的决心。

  2021年12月14日,高温合金管材在江西瑞金的华能超超临界发电厂中展开试运转,迈出走向实践使用的第一步。

  在不久前的一次“揭榜挂帅”项目证明会上,华能团队给评定专家组“卖了个关子”,一开端没有将耐高温合金资料的研发开展言无不尽,而是直接提出要建造700℃以上的先进超超临界发电项目。专家组一下点中要害:“没有可用的资料,你们说的这个方案不是‘海市蜃楼’吗?”

  华能团队这才将十多年的新资料研发作业进程娓娓道来。当得知高温合金现已进入实践使用阶段后,专家组放下心来。

  “进步燃煤发电功率是发电职业的愿望,从开始的30%到40%再到超超临界的46%,想把煤炭‘吃干榨净’越来越难。”许世森说,高温合金有望更进一步,让燃煤中50%以上的发热量转变为电。

  现在,由高温合金中心设备安装的先进超超临界燃煤发电厂现已进入了工程证明和准备阶段。许世森估计,2026年前后,全球首个650℃超高参数先进超超临界燃煤发电站有望在浙江华能玉环电厂投入商业化运转。

  党的二十大陈述提出,深化推动动力革新,加强煤炭清洁高效使用。作为火电节能减排的首要技能之一,先进超超临界发电技能将助推我国动力工作高质量开展!