煤炭清洁高效利用的一大方向，是推动煤电机组节能降耗。近年来，随着机组向大型化、清洁化发展，我国火电机组参数、性能和产量已全方位占据世界首位，主要火电装备基本实现国产化。“碳达峰”与“碳中和”目标对煤炭清洁高效利用提出更高要求，为满足更低煤耗火电机组要求，需要继续推动国产火电装备耐热材料提升性能，向更高端水平迈进。
在近日举行的推进火电管道国产化高质量发展座谈会上，中国能源研究会特邀副理事长陈进行表示，要加强煤炭清洁高效利用，提高我国电力装备产业链供应链自主可控能力，加快构建清洁低碳安全高效的新型能源体系。
燃煤发电的原理可以简单理解为“烧开水”，即通过煤炭燃烧释放热能，进而产生高温高压蒸汽驱动汽轮机转动，再通过汽轮机转动带动发电机转动来发电。理论上说，蒸汽压力和温度越高，机组发电热效率越高，煤耗越低，碳排放也越低，意味着煤电更清洁。
随着材料技术不断进步和热能动力理论日臻完善，火电蒸汽参数根据不同温度和压力，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。在煤电低碳化发展要求下，超超临界技术成为当前煤电领域主流。更高的蒸汽温度和压力，需要性能更好的耐热材料作支撑。
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，意图彻底打破火电耐热材料的国际垄断，生产出完全自主研发的产品。国家能源局先后召开了工作会议，组织相关企业就超超临界火电机组关键阀门和火电机组主蒸汽管道、再热蒸汽管道、高压给水管道、旁路管道开展联合研发。根据四大管道国产化工作任务，国家能源局制定了《超(超)临界火电机组用大口径厚壁无缝钢管国产化实施方案》，进一步加强组织协调国产化依托工程建设。目前，我国初步实现了四大管道耐热材料国产化，可满足620摄氏度燃煤机组需求。
随着能源绿色低碳转型深入推进，更高温度和压力、更低煤耗的火电机组攻关应用被提上议程。可是，当温度走向620摄氏度以上、压力逼近30兆帕及以上时，现有国产耐热材料无法满足要求，成为制约我国火电煤耗进一步降低的关键性因素。为此，《“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，开展700摄氏度等级高温合金材料及关键高温部件的制造、加工、焊接、检验等关键技术研究。
“要进一步降低电站煤耗和二氧化碳排放，必须提高蒸汽参数。而电站锅炉运行参数的提高，主要取决于锅炉用材料的适用范围。”中国工程院院士刘正东说。
在各方努力下，国产耐热材料技术取得突破。钢铁研究总院、宝武集团、宏润核装等单位联合开展G115大口径厚壁钢管工程化技术攻关取得成功。在2023年8月31日启动的国家电力示范项目——世界首台630摄氏度大唐郓城2台100万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组主体工程中，G115耐高温钢首次应用到煤电机组，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，将燃煤机组发电热效率提升到50%以上。同时，煤耗较同类型先进水平机组的270克/千瓦时再降14克。
在大唐郓城发电公司工程设备部副主任姜海峰看来，将来随着国产耐高温新材料技术进一步提升，火电厂煤耗值降低还有空间。陈进行建议，有关部门应继续完善能源技术装备首台(套)支持政策，推进重大技术装备示范应用;要支持创新型企业成长为创新发源地，完善扶持政策和公共服务体系，促进企业创新创业潜能充分释放。 (经济日报记者 王轶辰)
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