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火电技术全面国产化有多远
编辑:安徽伊法拉电力科技有限公司   发布时间:2016-08-02

《中国制造2025》已发布一周年,各项工作已开始着手布局。站在这样一个全新的节点,让我们一起叩问火电辅机制造及相关材料的研发推进几何?叩问火电技术全面国产化还有多远?

1 关键材料对外依存问题突出

能源技术发展离不开先进材料和装备的支撑。

“虽然我国能源科技水平有了长足进步和显著提高,但与世界能源科技强国和引领能源革命的要求相比,还有较大的差距。比如核心技术缺乏,关键装备及材料依赖进口问题比较突出,高温材料等长期落后。”记者注意到,刚刚发布的《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》如此强调。

近年来,随着机组向大型化、清洁化发展,60万千瓦、100万千瓦超(超)临界机组成为我国主力火电机组,我国火电机组的参数、性能和产量已全方位地占据世界首位。

“锅炉、汽轮机和发电机这火电‘三大主机’已完全能够自主设计制造,但四大管道、高端阀门、炉水循环泵等这些被喻为火电技术国产化‘最后一公里”的辅机设备及材料一直存在瓶颈,依赖进口,不仅使得电站建设受制于人,也大大增加了电力建设成本。”中国机械工业联合会发电设备中心 主任张科告诉《中国电力报》记者。

《中国制造2025》里面有一个针对包括发电设备在内的关键基础材料的笼统回答:“到2020年,40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障,受制于人的局面逐步缓解,发电与输变电设备等产业急需的核心基础零部件(元器件)和关键基础材料的先进制造工艺得到推广应用。到2025年,70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障。”“40%、70%”这两组数据能让我们粗略窥探到火电技术全面国产化依然任重而道远。但是,我们也欣喜地看到了,近年来,国内政产学研用在推动火电辅机设备国产化方面的积极努力,国产化工作正越来越得到行业内外的广泛关注。

“到2020年,能源自主创新能力大幅提升,一批关键技术取得重大突破,能源技术装备、关键部件及材料对外依存度显著降低。”《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》提出。

2 “第四大主机”国产化推进艰难

记者在合肥皖化电机技术开发有限责任公司(以下简称“皖化电机”)生产车间亲眼目睹了该公司的生产实力———某中央发电集团在内蒙古今年上半年要投产的火电厂,在安装了国外的炉水循环泵不到24小时后出现故障,电厂要急于投产,不可能联系国外厂家维修,只好由专人护送运到皖化电机。皖化电机及时加班修复后保证了电厂正常投产。

炉水循环泵被火电企业的相关技术人员比喻为火电厂“第四大主机”。众所周知,火电厂是“三大主机”,用“第四大主机”的说法来定位炉水循环泵,可见炉水循环泵在火电企业中的重要意义。

“炉水循环泵使用于30~105万千瓦火电机组,是强制循环锅炉、直流锅炉和复合循环锅炉等火电厂锅炉的关键配套设备,也是机组低负荷脱硝(超低排放)的关键配套设备,能保证锅炉安全运行,具有提高锅炉热效率以及在低负荷时调峰的能力。”中国电机工程学会大电机专业委员会副秘书长白亚民介绍道,目前国内使用在发电机组的炉水循环泵有1000台左右,绝大部份都是进口产品。

皖化电机是国内首家、国际上第三家能独立自主设计制造,满足亚临界、超临界和超超临界大型发电机组需要的炉水循环 泵设计制造企业。皖化电机还组织编写了我国电力行业标准 《电站炉水循环泵检修导则》,规范了国内炉水循环泵检修服务市场标准。

神华万州电厂副总工程师王新平向记者介绍了皖化电机在炉水循环泵领域的先进水平。皖化电机曾为万州电厂105万千瓦机组研制了世界上技术参数最高、技术难度最大的炉水循环泵。产品自2014年12月投运至今运行稳定,这标志着我国在该领域的设计制造能力达到国际先进水平。

皖化电机全额出资成立了 “炉水泵电机备品备件全国储备中心”,为广大电厂用户节省大量备品资金。10多年来,皖化电机生产的炉水循环泵都在线正常运行。“目前,皖化电机正在开发具有早期故障判断专家系统的第三代智能化炉水循环泵。这种新型炉水循环泵可以通过智能交互系统进行全天候远程监控。”皖化电机董事长姚崇全告诉记者。

皖化电机总经理姚荣祥告诉 《中国电力报》记者:“由于国产化推动难度大,皖化电机制造的炉水循环泵市场占有率仅1%左右,检修的市场占有率约70%左右,总计近800台,其中再制造接近200台。这与我们的能力是不匹配的。”

3 攻关火电650摄氏度技术的材料需求

“超超临界火电技术的关键还是在金属材料。”国际焊接工程师、原能源部安环司处长、原电监会特聘专家杨富向记者谈道。火电机组四大管道是指连接锅炉与汽轮机之间的主蒸汽管道、再热蒸汽热段、再热蒸汽冷段、主给水管道以及相应旁路管道,主要材料为大口径厚壁无缝钢管。

随着材料技术的不断进步和热能动力理论的日臻完善,火力发电蒸汽的参数经历了低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界直至超超临界的发展过程。《能源发展战略行动计划(2014~2020年)》在“科技创新”方面明确了包括“高参数节能环保燃煤发电”在内的20个重点创新方向。

据悉,华能集团、神华集团、宏润、宝钢等中央发电集团、制造企业以及研发机构已经开始攻关650摄氏度超超临界技术。

《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》在“我国能源技术战略需求”部分强调,围绕能源技术发展目标提供关键材料装备支撑。根据重点能源技术需要,重点发展特种金属功能材料、高性能结构材料、

先进复合材料、高温超导材料等关键材料。

“今年4月15日,河北宏润核装备科技股份有限公司与宝钢特钢有限公司共同签署了《650度电站用G115大口径挤压管、管件产品合作开发框架协议书》,在5年合作期限内共同研发生产650摄氏度电站用G115材料。”河北宏润核装备科技股份有限公司(以下简称“宏润”)董事长刘春海表示。

G115钢管是迄今研制的具有最高持久性能和抗蒸汽腐蚀性能匹配的可用于650摄氏度电站的大口径锅炉管。“在我国700摄氏度技术成熟距离700摄氏度超超临界机组建设和投运还有相当一段时间。在这段时间内可立足于现有超超临界技术,尝试应用最新的耐高温材料(G115等)开发研究650摄氏度左右超超临界机组。”中国电力工程顾问集团公司副总工程师龙辉,在第四届火电厂金属材料与焊接技术2015年会上表示。

龙辉还建议在“国家能源局700摄氏度超超临界联盟”下成立材料部件整合和优化部门,协调统一下一步工作,避免由于技术路线的错误导致方向错误和经济上损失。

4 健全政产学研用协同创新机制

“目前火电厂P92钢大约90%是进口,这种局面从长远来看对电力部门很不利,依赖国外,在质量和价格上将处于被动地位。”中国钢研科技集团有限公司原总工程师程世长谈道。

“依托国家科技计划(专项、基金等)和相关工程等,在发电设备等重点领域,引导整机企业和‘四基’企业、高校、科研院所产需对接,建立产业联盟,形成协同创新、产用结合、以市场促基础产业发展的新模式,提升重大装备自主可控水平。”《中国制造2025》中强调。

宏润联合宝钢特钢、中国机械科学研究院、西安热工研究院、中国二重等单位,参加了由国家工业和信息化部、财政部共同组织实施的2014工业强基专项———高端装备基础能力提升:关键基础材料超超临界火电机组P92大口径无缝钢管项目。

这被看成是国家相关部门积极推动P92钢管国产化进程的积极信号。

宏润利用世界上最大的垂直挤压机(5万吨)联合宝钢特钢生产的高端P92大口径无缝钢管通过专家鉴定,标志着火电P92钢管进口局面将被逐步打破。“但这需要一个漫长的过程。这其中就需要国家制定相应的 鼓励政策,引导发电企业大量试用包括P92在内的国产化钢管。”中国机械工业联合会发电设备中心行业服务处处长孟彦辉认为。

“由于目前没有具体的政策支持,发电集团和发电企业没有勇气去应用国产化钢管。因为如果企业应用了,一旦出现故障,将会承担很大责任。”杨富表示。

“健全国有能源企业技术创新经营业绩考核制度,加大技术创新在国有能源企业经营业绩考核中的比重,切实推动国有能源企业成为重大能源技术装备研制和工程应用的主体。”《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》中如此强调。

“推进国产化的关键在发电企业主体。”杨富认为。他建议,各大发电集团及发电企业,当前应该正确认识包括P92在内的各类国产钢管,不断推动国产化进程。也正如原国家机械工业部副部长陆燕荪所期待的,希望在两三年的时间内实现他多年以来的梦想—————大口径钢管的国产化。

针对重大工程和重点装备的关键技术和产品急需,《中国制造2025》提出,支持优势企业开展政产学研用联合攻关,突破关键基础材料、核心基础零部件的工程化、产业化瓶颈。


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