火电厂金属材料与焊接技术交流2016年会

核心提示:中国电力科技网于2016年11月23日在中国七大古都之一的杭州召开“火电厂金属材料与焊接技术交流2016年会”,业内24位专家演讲,120余位嘉宾参会。会议按照共享最新技术、成果,加强技术监督

  中国电力科技网于2016年11月23日在中国七大古都之一的杭州召开“火电厂金属材料与焊接技术交流2016年会”,业内24位专家演讲,120余位嘉宾参会。会议按照共享最新技术、成果,加强技术监督,促进我国火电厂更清洁、更高效、更安全的宗旨,对火电厂用金属材料高温强度、高温抗氧化腐蚀能力、冷热加工性能和焊接技术等进行了探讨,对实践经验及时进行了总结和交流。


会场

  会议首先由中国电力科技网周丽致欢迎辞:东南形胜,三吴都会,钱塘自古繁华。西湖六月风光好,G20后更不同。欢迎大家2016年初冬来到创新活力之城、电商之城、国家信息化试点城市——杭州,参加第五届“火电厂金属材料与焊接技术交流2016年会”。

  中国电力科技网致力于传播电力行业新技术,多年来连续召开电站耐热钢、管道管件、焊接技术等交流研讨会。今年4月份承办国际、国内6个单位主办召开的钢制造、焊接、质量控制及使用经验国际会议,2012至2015年连续主办四届火电厂金属材料与焊接技术交流年会,得到国内外业内人士广泛好评。

  今年,国内大量事故特别是重大事故由金属与焊接导致,因而电厂特别期待:对金属关键部件和焊接技术在更高要求下进行深入实验研究、技术总结和交流,加强技术监督,使我国火电厂更清洁、更高效、更安全。为此,各位专家不仅在岗位兢兢业业,同时,踊跃参会,发表演讲,答疑释惑,共同推进金属材料与焊接技术进步。

  中国电力科技网有幸建立此交流平台,和大家一起走过五年,诚望大家多提意见、建议,从而不断改进,共同开启下一个五年。

  会议主席国家电力安全专家、教授级高级工程师杨富发来贺词,由中国电力科技网副处长杨伟宣读:火电厂金属材料与焊接技术年会已连续举办四届,交流内容广泛、深入,很多研究成果都是在当年年会上首次发表,演讲兼具实用性和前瞻性,受到一致好评。作为会议主席感到十分高兴。

  中国正由电力大国向电力强国迈进,在电源、电网及带动电力装备制造、电站用金属材料等多个领域不断实现历史性跨越。高效一次再热和二次再热机组均已投产,且运行良好,650℃、700℃超超临界燃煤发电技术研发进程积极推进。

  蒸汽参数提高,对高温部件用钢,尤其是材料的高温强度、高温抗氧化腐蚀性能,冷、热加工性能及焊接技术提出更高、更新要求,因此,高温部件用钢及焊接技术成为发展超(超)临界机组的技术核心。

  国内外金属材料与焊接工作者对火电机组高温部件新型耐热钢的性能及焊接技术进行了广泛深入研究,取得大量研究成果,对我国超(超)临界机组的发展、提高金属监督水平、保障其安全运行提供了强有力的技术支持。

  第五届“火电厂金属材料与焊接技术交流2016年会”内容丰富,科研成果多,信息量大,定会让与会嘉宾满载而归。

  不能亲临会场,深感遗憾。在这里,我向中国电力科技网和所有参会者表示诚挚的谢意。希望大家提出问题,发表论点,百花齐放,百家争鸣,保持良好的学术风气,使我国火力发电更清洁、更高效,为国家的现代化建设作出更大的贡献。预祝本次会议取得圆满成功!
  

周丽                                   杨伟

  中国电力工程顾问集团公司副总工程师龙辉发表“超超临界机组设计技术发展与未来发展预测”演讲。现役机组优化升级的必要性和有利条件随着节能减排压力的不断增大,大量在役机组如何进一步提高效率降低污染物排放已成为各大电力公司关注的焦点。通过多年的发展,介质温度为600℃~620℃的高温材料在锅炉、汽轮机、阀门及管道各方面已有良好的运行业绩,证明具有可靠性。超超临界未来发展要充分利用国内外已有的新型高温合金材料,研究650℃左右超超临界机组的工程应用,同时应进一步开展700℃超超临界火电机组锅炉、汽轮机及主系统的设计,新材料的研发、测试、焊接材料选择和部件试验。

  清华大学机械工程系研究员李克俭发表“FB2钢在焊接加热过程中奥氏体相变机理及其对力学性能的影响”演讲。从专业角度得出结论:FB2钢在快速加热(100℃/s甚至更高)条件下,奥氏体化过程是切变型的,其结果表现为正火区内晶粒尺寸与母材相当,过热区晶粒细化。在慢速加热条件下,FB2钢的奥氏体化过程是扩散型的。B原子在改变FB2钢相变类型方面发挥了重要作用。FB2钢热影响区中“无粗晶区”的特点可能是其具有良好断裂韧性的重要原因。FB2钢在焊接过程中切变型奥氏体化对提高接头质量、改善焊接工艺有积极意义,在生产中应对其加以利用。
  

龙辉                              李克俭

  山特维克国际贸易(上海)有限公司煤电技术经理毕艳艳发表“Sanicro25新型超超临界燃煤电厂锅炉用高强度奥氏体耐热钢”演讲。锅炉压力容器用材料要求具备耐高压、耐高温、耐热疲劳、耐腐蚀等性能,设备制造中对材料的变形、焊接等技术要求很高。Sanicro25 是现有奥氏体钢中蠕变强度最高的,可以减少壁厚,减少重量,降低成本;具有较好的抗蒸汽氧化及抗高温煤灰腐蚀性能,增加锅炉寿命;具有较好的焊接性能,包括同种焊和异种焊,蠕变强度与母材相当;具有较好的加工性能,保证炉管可以弯制到较小尺寸,无需热处理,减少锅炉体积,节省成本;在长时间高温运行后有较高的韧性,提高了安全性能。Sanicro 25的这些性能使其作为高效率火电厂金属温度达到700°C的再热器和过热器的优选材料。山特维克双相钢是低温省煤器的首选材料。

  大唐电科院华中所金属室高级工程师宋利发表“晶间腐蚀对T91/TP347H异种钢焊缝断裂的影响”演讲。TP347H钢具有一定的抗晶间腐蚀能力,T91/TP347H异种钢焊缝采用Ni基焊材(INCONEL82)焊接,焊接后进行760℃热处理,以消除T91侧的硬化组织。焊缝组织由于没进行固溶处理,其中存在碳化物。受热面T91/TP347H异种钢焊缝长期工作在600℃左右的敏化温度范围内,会逐渐出现晶间腐蚀倾向。焊缝晶粒粗大、反复在高温下加热影响焊缝的抗晶间腐蚀能力。逐渐加深的晶间腐蚀倾向影响了异种钢焊缝的使用,使得焊缝的强度逐渐下降,当强度下降到不能承受介质的压力时,出现沿T91熔合线的断裂。
  

毕艳艳                                宋利

  上海汽轮机厂资深研究员梅林波发表“高参数汽轮机材料发展面临的挑战”演讲。介绍了材料与产品的升级换代,列举了奥氏体钢的部分缺陷,如热膨胀系数高、导热系数低、静强度低,导致启动和停机时厚壁部件热应力高,应变诱发裂纹(LCF)敏感性高,从而限制了奥氏体钢的应用。自上世纪90年代开始,火电机组进入了新一轮发展阶段,即“600℃超超临界参数”阶段。其成果是在欧洲和亚洲建成了一批蒸汽温度为600℃的新一代超(超)临界机组,不仅机组的效率大大提高,而且可靠性能已和亚临界机组相媲美,这一成就的取得主要归功于“先进铁素体钢”的成功开发。随后对“先进铁素体钢”进行了详细介绍,并对汽轮机材料前景进行了展望。

  北京科技大学高温合金研究室教授谢锡善发表“620-650度高效超超临界电站锅炉对奥氏体型耐热钢的挑战”演讲。对比介绍了Super304H、HR3C、NF709、SP2215、Sanicro25等多种钢材料,其中SP2215是具有中国自主知识产权的新钢种,钢管化学成分、力学性能和金相特征满足标准要求,力学性能与Sanicro25相近。焊接接头综合性能良好,符合NB/T47014-2011标准要求。
  

梅林波                                  谢锡善

  上海外高桥第三发电有限责任公司高级技师孙民文发表“结合现场实例浅析1000MW机组金属材料焊接与结构应用技术”演讲。讲述了T23水冷壁管鳍片裂纹引起的锅炉泄漏原因、危害及防范措施。经检测发现焊缝表面存在裂纹的,需对存在裂纹部位进行挖补,并重新焊接。如裂纹发展至水冷壁管壁,需对存在裂纹的部分管道进行换管处理。讲述了T23水冷壁管温度测点残留焊材引起的管壁裂纹问题,解决方案为T23水冷壁管温度测点使用完后应尽快将残留焊材打磨干净,并检查原测点位置管壁是否有裂纹,对于已经产生裂纹的管子进行更换。讲述了1000MW塔式锅炉#2、#4角冷灰斗冲刷磨损问题。最后介绍了T23水冷壁管鳍片裂纹排查及漏点消除和#2、#4角冷灰斗采用阴角内弯防磨瓦两个实际案例。

  华电国际技术服务中心高级工程师宫伟基发表“喷水减温器失效案例分析及防范措施”演讲。减温器工作时,减温水自喷管进入,通过喷孔进入混合筒迅速雾化,与蒸汽混合,达到降低蒸汽温度的作用。减温器的正常工作,不仅可以有效调节蒸汽温度,还可以防止减温器设备失效、减缓蒸汽侧氧化皮剥落及避免相关部件脱落导致的异物堵塞。总结了多种失效问题,如减温器设计不合理,工作时喷管或膨胀受阻,或无限位措施(悬臂结构),造成喷管断裂等问题,最后给出了喷水减温器检查方法及处理防范措施。
  

孙民文                                 宫伟基

  上海锅炉厂有限公司技术发展处主任王建泳发表“超超临界锅炉用奥氏体钢氧化性能研究及实例分析”演讲。介绍了奥氏体钢蒸汽氧化试验,对奥氏体钢服役后进行详细的取样分析,并得出如下结论:HR3C抗氧化性良好,能满足600℃参数机组蒸汽侧抗氧化要求,Super304H和TP347HFG抗氧化性能在600℃参数机组高温段略显不足;喷丸和细晶化都可以提高奥氏体钢抗氧化性,但细晶化提高幅度有限,喷丸效果更加显著;喷丸提高抗氧化性的效果长期有效,纳米晶层对抗氧化起决定性作用。

  浙江浙能技术研究院有限公司材料技术所所长许好好发表“引发电站锅炉四管失效突出问题分析及防范”演讲。介绍了三大失效问题:膨胀拉裂引发的炉管失效、减温水引发的高温炉管失效、水冷壁高温腐蚀问题,通过大量的案例分析并给出详细的防范措施。
  

王建泳                                 许好好

  华润电力(常熟)有限公司技术支持部技术监督主任工程师张小平发表“浅谈火力发电厂管系结构不合理金属构件的失效及改进方法”演讲。火力发电厂的管系在工作中受力非常复杂,随着火力发电机组服役年限的增加,一些因设计时对构件力系考虑不周、安装时未按图施工的金属构件会提前出现扭转、偏斜、开裂等失效,给机组安全运行带来不必要的损失。对于欠约束的金属构件,从增强该构件的刚性出发,尽可能降低该构件的长细比,降低金属构件在运行中的震动频率,减少振幅,尽量使构件在力系中形成一个整体,合理限制其自由度。在日常监督中,重视支吊架、固定装置、导向装置的重要性,及时修复上述设备的缺陷,当发现异常时进行针对性检查、处理。

  大连理工大学材料学院教授赵杰发表“两种超超临界锅炉用钢服役条件下组织及性能演变的比较研究”演讲。740H合金服役条件下呈现多种组织不稳定现象,性能亦呈现一定程度的不稳定性;HR3C钢服役后脆性业已呈现,是安全服役的隐患。HR3C钢脆性主因是σ相、还是M23C6,有待解明。通过基础性研究,从根上认识脆性及组织不稳定性机理,澄清原因是十分必要的,针对性开展合金成分和制备工艺优化,提升国产超超临界材料的品质至关重要,需要深入研究、合作交流、加强沟通。
  

张小平                              赵杰

  苏州热工研究院有限公司电站寿命管理技术中心高级工程师罗坤杰发表“HR3C服役后性能分析及脆化机理探讨”演讲。目前国内对这两种材质长时服役后材质老化规律的研究相对较少,苏州热工研究院与多家单位合作,对高温长时服役3.7万小时后Super 304H和HR3C材质老化规律进行研究。对HR3C的700℃加速老化试验表明:在冲击功快速下降初期,晶界仅存在片状碳化物,并没有发现S、P的偏析及其他形态的析出相。时效100小时后,开始出现S在晶界的偏析行为。HR3C的脆化现象主要由晶界片状碳化物引起,S、P元素在晶界的偏聚行为也有贡献,但贡献不大。

  中科院金属研究所特殊环境材料研究部助理研究员欧美琼发表“我国700℃超超临界机组用先进镍基合金组织和力学性能”演讲。介绍了先进超超临界电站用相关材料国内外研究进展,机组750℃部件用镍基合金设计及NSRT-4985合金提出,NSRT-4985合金显微组织和力学性能,NSRT-4985合金焊接性及焊接接头力学性能,并对未来研制计划与应用进行展望。
  

罗坤杰                                欧美琼

  宝山钢铁股份有限公司研究院钢管条钢技术中心研究员翟国丽发表“T91鳍片管的研制”演讲。首先介绍了USC机组对T91鳍片管的需求,随后通过图文并茂详细讲述了T91鳍片管开发和T91鳍片管探伤。宝钢已完成鳍片管探伤工艺技术及设备开发,并制定了BG/T MUT-2015 电站锅炉用鳍片管及厚壁管超声探伤检测标准。T91鳍片管经焊接评定,满足 35MPa 610℃/630℃/630℃ 更高参数设计水冷壁制造要求。

  华电电力科学研究院电站材料技术部博士郦晓慧发表“火电厂埋地管道腐蚀防护与修复技术研究”演讲。对于埋地新建管道外壁防腐,阴极保护工程应与埋地管道主体工程同时设计、同时施工和同时投入使用,方能保证管道处于最佳的防护状态;对于埋地管道内壁防腐,控制水源地的水质,必要时在水源地泵房内设立水质净化装置,缓解管内腐蚀。对于局部腐蚀较重、待修复的管道外壁采取防腐措施,阴极保护系统的建立(牺牲阳极法或强制电流法视具体工况确定),“亡羊补牢,为时未晚”;内壁防腐措施,非开挖修复方案,最大限度地降低开挖工作量和赔偿金额。
  

翟国丽                                    郦晓慧

  国家电力投资集团公司中央研究院博士后迟成宇发表“600-700℃超超临界电站用高温材料进展”演讲。介绍了600℃等级USC电站高温材料使用情况和700℃等级A-USC电站高温材料的研究发展。现在及未来一段时间内,燃煤电站在中国仍将占重要比重;燃煤电站是一个逐渐发展的过程,性能优异的高温材料是电站技术提升的基础;既要开发新材料,又要充分发掘材料的性能,根据使用条件不同,选择合适的材料;燃煤电站的建设与运营是一个系统工程,材料的研发、评价、制造、部件考核需要产、学、研、用结合共同攻关解决问题。

  中国兵器内蒙古北方重工业集团有限公司特种钢研究院院长周仲成发表“应用于628℃高效超超临界机组国产高品质P92钢管”演讲。国产P92钢管采用电炉初炼+炉外精炼+VD真空处理+氩气保护浇铸的冶炼工艺流程,钢的化学成分控制较为理想,S、P、气体含量及痕量元素含量控制在较低水平,钢的纯净度高,夹杂物含量低。国产P92无缝钢管室温力学性能及高温瞬时拉伸试验均能满足ASTM、ASME及GB 5310的标准要求,钢管各部分性能及表面硬度波动较小且均有较高储备,热处理工艺合理,钢管整体均匀性较好。国产P92钢管的金相组织为完全的回火马氏体,没有影响钢管持久性能的δ-铁素体存在,晶粒尺寸均匀细小。钢管经横纵向超声检测、磁粉检测和端面渗透检测符合产品技术要求,钢管经水压试验无漏水出汗现象。
  

迟成宇                                周仲成

  北京科技大学国家材料服役安全科学中心教授陆永浩发表“高温高压环境下材料的评价及试验设施”演讲。介绍了国家材料服役安全科学中心及其高温高压试验设施情况。中心具备超超临界环境下对管子试样和标准试样进行高温氧化、应力腐蚀、腐蚀疲劳和流动促进腐蚀试验和研究的能力;亚临界环境下对热交换管和大尺寸试样进行腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳和流动促进腐蚀试验和研究的能力;在高温蒸汽、盐浴和烟气等环境下进行腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳和蠕变等实验和研究的能力;具有热疲劳试验和研究的能力;进行常规蠕变实验和研究的能力;能够完成对材料进行失效分析、安全评估、寿命预测等各方面的任务。

  中电国际安徽淮南平圩发电有限责任公司生技部高级工程师金万里发表“超超临界锅炉投运典型问题分析及防控措施”演讲。针对锅炉受热面管过热问题,锅炉部件热疲劳损伤问题,锅炉管高温腐蚀问题,锅炉管应力腐蚀开裂问题,铸造阀体、锻制三通、热挤压三通、大小头管件开裂问题,锅炉管高温氧化问题进行分析并提出处理方案。着重介绍如何减少氧化皮产生和氧化皮脱落,氧化皮检测方法和手段。
  

陆永浩                                金万里

  西安热工研究院有限公司电站材料部寿命管理技术研究所所长崔雄华发表“火电厂高温高压蒸汽管道典型失效案例解析”演讲。介绍了失效分析的意义、作用、任务、思路及程序,随后通过大量图片讲述了高温高压管道的失效类型,通过几个案例得出结论:主汽隔离阀与主汽管道对接焊缝开裂的主要原因是由于焊后热处理工艺控制不当所致。焊后热处理不当导致焊接接头中产生了再热裂纹,而初始裂纹萌生于外壁,在结构应力和焊接残余应力的共同作用下逐步氧化扩展并最终导致开裂。阀门及主汽管道硬度偏高、管材塑性差是焊缝开裂的影响因素,但不是直接原因。

  河南理工大学材料学院教授陈思杰发表“新型奥氏体耐热钢TLP扩散焊接性能研究”演讲。由于现代电站蒸汽温度和压力的提高,对火电机组关键部件的抗蠕变、疲劳、高温氧化与腐蚀等性能都提出了更苛刻的要求,耐热材料的研发及其焊接是发展超超临界发电技术最重要的基础。介绍了采用瞬时液相扩散焊(TLP)三温技术工艺焊接T91钢的研究成果,并在此基础上对北京科技大学谢锡善课题组开发的新型奥氏体耐热钢进行了试验研究。T91钢TLP扩散连接,连接压力8MPa,采用三温连接工艺1265℃,加热40秒,等温凝固温度1245℃,保温3min,在1100℃均匀化4min获得的接头室温性能强韧性好,高温拉伸符合要求。采用TLP扩散焊三温工艺连接SP2215新型耐热钢,连接压力9MPa,采用三温连接工艺1260℃,加热40秒,等温凝固温度1240℃,保温4min,在1100℃均匀化4min获得接头组织性能和母材相似,有待对其高温性能进行研究。
  

崔雄华                                陈思杰

  湖北新冶钢有限公司钢管研究所研发工程师张银桥发表“大口径厚壁P91 钢管组织与性能的精准控制”演讲。通过大量实验数据得出结论,在环境温度12℃的情况,已验证Φ409×65mm和Φ409×74mmP91钢管经正火(空冷)加回火,其力学性能可以满足GB 5310-2008和ASME SA-335标准的要求。但是,由于季节(环境温度)的差异,对P91钢管的冷却速度有一定的影响。在夏季高温环境下,厚壁钢管在热处理后,要达到标准和用户对硬度的特殊要求(190-250HB)难于保证。P91厚壁钢管(壁厚≥55mm)采取加热后控制冷却(水雾)的方式,将其控制在最佳的冷速范围(30-60℃/min)内,可以完全满足用户对组织与硬度的控制要求。


张银桥

  本届年会既有新材料的研发、又有成熟材料的服役机理研究,既有国外先进材料的应用推荐,又有国产材料的研发成果,既有行业发展趋势展望,又有电厂实际应用案例,内容丰富且金量高,受到参会者一致好评。

  中国电力科技网对本次会议进行全程实况录像,赠送各发电集团、电网公司主管部门和相关电厂、科研单位;还将本次会议专家演讲PPT上传至中国电力科技论坛相关栏目和电力月刊,供广大从事电站金属焊接工作者免费下载和在线浏览。将先进技术和经验保存、共享、传播,为我国电力发展贡献绵薄之力。
         

会场交流互动剪辑


合影留念





《中国电力报》关于此次会议的新闻报道:

超超临界发电技术进入攻坚期
中国电力报 冯义军

  “距离700摄氏度超超临界机组建设和投运还有相当一段时间。在这段时间内,充分利用国内外已有的新型高温合金材料,研究650摄氏度左右超超临界机组的工程应用。同时,进一步开展700摄氏度超超临界火电机组锅炉、汽轮机及主系统的设计,新材料的研发、测试、焊接材料选择和部件试验。”中国电力工程顾问集团有限公司副总工程师龙辉在近日由中国电力科技网召开的火电厂金属材料与焊接技术交流2016年会上表示。

  我国已是全球超超临界机组最多的国家,数量远超其他国家的总和。自2006年11月华能玉环电厂1号百万机组投运至今,我国超超临界发电技术经历了10年的引进消化发展,走到了通过自主研发进行升级换代的十字路口。

  “700摄氏度”对于火电来说意味着更高的效率,在向“700摄氏度”进军的征程上,随着能源清洁高效的发展要求日益迫切,超超临界发电技术正进入前所未有的攻坚期。


“700摄氏度”遇难题,中间参数成过渡

  “630~650摄氏度机组成下一步火电建设重要目标。”北京科技大学教授、博士生导师谢锡善在上述会议上表示。

  从目前世界火力发电技术水平,以及热力学理论来看,提高火力发电厂效率的主要途径是提高工作介质(蒸汽)的参数,即提高蒸汽温度和压力。
为进一步降低能耗和减少污染物排放,改善环境,我国常规火电技术飞速向更高参数的超超临界的技术方向发展。

  近年来,火电机组结构持续优化,超临界、超超临界机组比例明显提高,单机30万千瓦及以上机组比重上升到78.6%;单机60万千瓦及以上机组比重明显提升,达到41%。截至去年底,已投入运行的600摄氏度、100万千瓦超超临界机组达86台,占煤电总容量的11%。

  “我国已经不再批准建设600摄氏度超超临界机组。”谢锡善向记者分析道。当前,我国燃煤电站高的设计参数为31兆帕/600摄氏度/620摄氏度/620摄氏度。发展高参数大机组,是国家节能减排战略的关键组成部分。《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》要求,新建燃煤发电项目原则上采用60万千瓦及以上超超临界机组。

  多年来关于700摄氏度的研究一直在推进,2010年,国家能源局组织成立了“国家700摄氏度超超临界燃煤发电技术创新联盟”,并依据《“十二五”国家能源发展规划》和《“十二五”能源科技发展规划》设立了国家能源领域重点项目《国家700摄氏度超超临界燃煤发电关键技术与设备研发及应用示范》。

  “受制于700摄氏度高镍基材料研发难度的困扰和700摄氏度机组的性价比问题,预计国内外700摄氏度机组的投运将至少推迟至2026年以后。”龙辉在上述会议上表示。

  据龙辉介绍,由于700摄氏度机组的核心技术是超级镍基合金部件的商业化开发,目前存在技术上和成本上的难题,国外一些公司和研究机构已经着手研究开发650摄氏度等级机组和相关材料。国内一些发电集团、材料研究机构和主机制造厂也开始着手这方面的研究工作。

  面对我国环境保护的巨大压力,在“700摄氏度”技术成熟以前,研发大容量高效燃煤发电技术对我国提出节能减排和可持续发展的目标具有现实意义。

  记者注意到,《电力发展“十三五”规划》在“清洁高效发电技术”中指出:“全面掌握拥有自主知识产权的超超临界机组设计、制造技术;以高温材料为重点,加快攻关700摄氏度超超临界发电技术;研究开展中间参数等级示范,实现发电效率突破50%。”

  相关资料显示,神华国华电力公司拟开发的机组设计参数为35兆帕/610摄氏度/630摄氏度/630摄氏度,中国电力顾问集团公司准备开发35兆帕等级(32~38兆帕),650摄氏度等级(630~670摄氏度)新型高效超超临界机组。


融合“二次再热”技术,激活材料性能

  燃煤发电的发展需要一个逐渐前进的过程,性能优异的高温材料是电站技术提升的基础。

  “高温部件用钢及焊接技术成为发展超(超)临界机组的技术核心。”原电力部金属材料焊接资深专家杨富在上述会议上表示,蒸汽参数提高,对高温部件用钢,尤其是材料的高温强度、高温抗腐蚀、抗氧化能力,冷、热加工性能及焊接技术提出更高、更新要求。

  据河南理工大学教授陈思杰介绍,目前应用于超超临界锅炉的新型马氏体耐热钢、奥氏体耐热钢,多数在国内是首次使用。据了解,为了发展更高参数的发电机组,北京科技大学教授谢锡善研发了SP2215新型奥氏体耐热钢,中科院研究员单以银最新研发了SIMP马氏体耐热钢等。

  “Sanicro25是现有奥氏体钢中具有较好的抗蒸汽氧化及抗高温煤灰腐蚀性能的材料,对于增加锅炉寿命、提高安全性具有重要意义。这些性能使得其作为高效率火电厂金属温度达到700摄氏度的再热器和过热器的优选材料。”山特维克国际贸易(上海)有限公司煤电技术经理毕艳艳表示。
在国家电力投资集团中央研究院迟成宇看来,燃煤电站的建设与运营是一个系统工程,材料的研发、评价、制造、部件考核需要产学研用结合共同攻关解决问题。“既要开发新材料,又要充分发掘材料的性能,根据使用条件不同,选择合适的材料。”

  “通过多年的发展,介质温度为600~620摄氏度的高温材料在锅炉、汽轮机、阀门及管道各方面已有良好的运行业绩,证明其具有良好的可靠性。介质温度超过620摄氏度的高温材料尚在开发中,尚待小规模工程的试验验证。”龙辉向记者介绍道。

  据了解,已经投运的华能南京电厂700摄氏度关键部件验证试验平台实现700摄氏度稳定运行,将对国内外近十种不同牌号的高温合金材料及关键部件进行实炉验证试验。

  “结合二次再热系统、紧凑型布置等技术,掌握超超临界二次再热机组相关系统、布置、设备、安装、运行的核心技术,可形成我国自主开发、设计和制造超超临界二次再热机组的能力,为未来
700摄氏度超超临界燃煤发电机组示范工程的开发建设打下坚实的基础。”龙辉表示。

  采用二次再热技术以提高机组效率是一项从上世纪50年代就开始研究应用的技术。进入21世纪第二个10年以来,国际上对燃煤火电机组节能减排的要求日益严格,国内外发电企业和主机制造企业不约而同地重新开展了二次再热机组的研发。“欧盟、美国和日本的‘700摄氏度’计划的主机方案,无一例外地将二次再热机组作为主要技术路线。”中国电力科技网CEO魏毓璞在接受记者采访时表示,二次再热、高参数成为高效超超临界火电机组的主要方向之一。


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