8月31日，世界首台630摄氏度国家电力示范项目——大唐郓城2×100万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组主体工程在山东郓城全面启动。该项目首次将国家重大科技创新成果G115®耐高温钢应用到煤电机组，将汽轮机进气蒸汽温度提升至631摄氏度，攻克了同类型百万千瓦机组620摄氏度的技术壁垒，首次将燃煤机组发电热效率提升到50%以上。
在《“十四五”能源领域科技创新规划》中，针对先进高参数超超临界燃煤发电技术明确提出，要开展700摄氏度等级的高温合金材料及关键高温部件的制造、加工、焊接、检验等技术攻关。如今，大唐郓城煤电项目先行先试，为我国百万千瓦机组超超临界二次再热技术的发展提供了“大唐样本”。
在此技术的推动下，百万机组供电煤耗下降还有多少潜力？新材料G115®耐高温钢在煤电机组的应用体现出哪些先进性？中能传媒记者进行了采访。
供电煤耗进一步下降未来可期
在煤电行业，素有“10克煤耗、一代技术”的说法，是指生产1千瓦时电能的煤耗每降低10克，就意味着一代技术的革新。大唐郓城项目供电煤耗较同类型先进水平机组270克/千瓦时再降14克，这在业界看来是煤电技术史的又一里程碑。
而在大唐郓城发电有限公司锅炉主任王海旭看来，这个数据仍有下降的空间。
“在煤电领域，单机容量越高，机组做功能力越大，相应的煤耗就越低，节能效率越强。郓城项目的实验成功，将开启630摄氏度火电时代，在G115®耐高温钢价格趋于稳定后，将全面提升百万千瓦机组的发电热效率。将来，随着耐高温新材料的技术创新，700摄氏度超超临界二次再热技术的突破，火电厂煤耗值降低还有空间。”王海旭说。
记者了解到，随着材料技术的不断进步和热能动力理论的日臻完善，蒸汽参数经历了低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界及超超临界几个发展历程。随着能源清洁化的发展要求日益迫切，日臻成熟的超超临界技术为当前煤电领域主流，650摄氏度超超临界燃煤发电技术研发正在加速推进，700摄氏度超超临界燃煤机组也将是我国清洁高效发电技术的必然选择。
近年来，我国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，超超临界二次再热技术无论从容量、还是煤耗均达到世界领先水平。当前，我国已建成全球最大的清洁高效煤电供应体系，成为了世界上蒸汽参数最高和供电煤耗最低的国家。
大唐集团总经理、党组副书记刘明胜表示，大唐郓城国家电力示范项目是中国大唐科技创新的重点项目，承载着世界最高水平清洁高效灵活火电机组科研攻关和工程应用的重要使命，是大唐集团推动煤电与新能源融合发展、加快建设新型电力系统的具体实践，推进能源转型、服务“双碳”目标的重要举措。
资料显示，随着先进高效机组占比提高和节能提效改造深入推进，我国火电平均供电煤耗持续下降，“十二五”累计降低18克/千瓦时，“十三五”累计降低9克/千瓦时；“十四五”期间，通过对存量煤电机组实施大规模灵活性改造，超超临界发电技术的不断提升，特别是新型耐热高温材料在煤电机组的广泛应用，供电煤耗进一步下降未来可期。
G115®耐高温钢承载新煤电技术
“从理论上讲，水蒸汽的压力和温度越高，机组发电热效率越高，能耗则越低。但温度和压力的提升总有一个极限。当温度走向620摄氏度以上、压力逼近30兆帕及以上，现有的材料无法满足要求。此外，新型耐热材料高昂的价格也是火电厂绕不开的门槛，目前来看，G115®耐高温钢最具性价比。”王海旭对记者说。
据悉，30年前，欧美发达国家就开始了700摄氏度先进超超临界燃煤发电技术的研发布局。我国自2008年起加快高温合金材料及关键高温部件制造的技术研发进程，意图彻底打破火电厂耐热材料的国际垄断，生产出完全属于中国自主研发的产品。
从现实情况来看，我国的耐热材料技术研发成果显著。其中，大唐郓城单轴百万超超临界二次再热煤电机组所应用的G115®耐高温钢材料就是典型案例。
据宝特高金科技有限公司执行董事、总经理施威介绍，G115®耐高温钢是中国钢研总院与宝武集团联合研发，历时15年打造的目前全球唯一可用于630摄氏度超超临界机组的新一代马氏体耐热钢。材料主要用于高温过热器出口集箱、高温再热器出口集箱以及主汽和再热段管等高温高压元件。
据悉，G115®耐高温钢首次应用在大唐郓城百万千瓦煤电机组，克服了变形抗力大，温度窗口窄，组织均匀性极难控制，热处理工艺复杂等难题。
“大唐郓城煤电项目投运后，中国将迎来百万千瓦煤电机组630摄氏度新格局。”施威对记者说。
长期致力于耐热钢产品技术研发的河北宏润核装备科技股份有限公司董事长刘春海认为，目前耐热钢材料是制约火电技术煤耗进一步降低的关键性因素，耐热钢的耐受程度与再热蒸汽温度及发电热效率成正比。
“G115®耐高温钢是我国第一个原创型、具有完全自主知识产权的电站用钢，代表着中国耐高温钢的最高水平。G115®耐高温钢在煤电机组的广泛应用，将极大推动煤炭清洁高效利用水平。”刘春海说。
在大唐郓城煤电项目主体工程启动会议上，国家市场监督管理总局特种设备局副局长周亮指出，G115®钢成功通过我国特种设备新材料应用史上规模最大、时间最长、级别最高的技术评审，这标志着我国锅炉用高温新材料应用取得突破进展。G115®钢正式进入工程试用阶段，将对推动火力发电厂锅炉节能减排、助力实现“双碳”目标具有重要战略意义，将进一步推动我国新材料高科技自立自强，打破关键耐热材料长期依赖进口的局面。
