我國能源以煤炭為主，發(fā)展燃煤發(fā)電機組，必然要帶來巨大的環(huán)境壓力。排放的煙氣中含有SOX、NOX和CO2，并排出大量的灰渣和污水，給人類帶來四大環(huán)境問題：溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層破壞和大氣污染。所以我國的能源發(fā)展政策是煤為主體，電為中心，保障社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。超超臨界（USC）機組就是通過提高火電機組鍋爐蒸汽溫度、壓力參數(shù)提高機組效率，特別是溫度參數(shù)對效率的影響更為顯著，優(yōu)化發(fā)展煤電，提高燃煤發(fā)電機組的效率和減少污染物排放的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，因此，USC機組是我國火電發(fā)展的必然趨勢。
1 USC機組技術(shù)的關(guān)鍵
從目前世界火力發(fā)電技術(shù)難度和現(xiàn)實性看，USC技術(shù)并配備以常規(guī)的煙氣脫硫技術(shù)較易實現(xiàn)，且USC機組在國際上已經(jīng)是商業(yè)化成熟的發(fā)電技術(shù)。雖然我國USC機組的發(fā)展取得了舉世矚目的發(fā)展，但USC機組用高溫高強度鋼材及管件的國產(chǎn)化研制和應(yīng)用性能的 研究 工作仍然薄弱，因此，研發(fā)、生產(chǎn)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的國產(chǎn)化新鋼種及管件，以及對其性能隨運行溫度、時間變化規(guī)律的 研究 ，已成為推廣應(yīng)用 USC技術(shù)的關(guān)鍵。我國已運行的1000MW USC機組的實踐證明了大力發(fā)展USC機組的必然性和正確性。
USC機組四大管道的壽命設(shè)計也是USC機組技術(shù)的關(guān)鍵。由于主蒸汽管道、再熱蒸汽管道熱段在高溫條件下運行，故其在運行中會發(fā)生蠕變和鋼的組織性質(zhì)變化等變形和材質(zhì)老化等現(xiàn)象，在管道及管件設(shè)計時，其設(shè)計許用應(yīng)力，主要取自鋼材在設(shè)計溫度下的100000h的持久強度極限。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計許用應(yīng)力為設(shè)計溫度下鋼的100000h持久強度極限除以1.5安全系數(shù)的計算方法。由于鋼材的持久強度極限是與時間密切相關(guān)的強度指標(biāo)，因有時間條件的制約，故這種新型高溫高強鋼管件冷段其設(shè)計和運行溫度一般小于450℃ ，在運行中不產(chǎn)生蠕變，其設(shè)計許用應(yīng)力主要取自于鋼材在設(shè)計溫度下的屈服極限，由于鋼材的屈服極限是一個與時間無關(guān)的強度指標(biāo)，對此設(shè)計，我們稱之為無限壽命設(shè)計。
2 新型高溫高強鋼管件研制的國產(chǎn)化現(xiàn)狀
我們針對主要的幾種新型高溫高強鋼管件的研制和國產(chǎn)化進(jìn)程進(jìn)行簡要概述：
2.1 碳鋼、低合金耐熱鋼管件的研制
碳鋼和低合金耐熱鋼（合金總含量小于5%）的管件，早在20世紀(jì)80年代國內(nèi)各管件廠就已進(jìn)行生產(chǎn)，并已在高壓、超高壓和亞臨界機組投入運行。
2.2 亞臨界機組SA335/P91鋼管件的研制
自1996年原電力部電力 規(guī)劃 設(shè)計總院管道小組提出“關(guān)于我國火電廠主蒸汽管道采用91鋼的建議”開始，P91鋼在我國火電廠主蒸汽管道得到了廣泛的應(yīng)用，同時國內(nèi)各管件廠開展了P91鋼管件的研制。天津電力建設(shè)公司電力修造廠、江蘇電力裝備有限公司、鄭州華電金源管道有限公司、河北鹽山滄海管件制造有限公司、咸陽秦昌管道有限責(zé)任公司等開展了P91鋼彎管研制。阜新電力修造廠、北京富通科技發(fā)展有限公司、天津金鼎管道有限公司、河北宏潤管道集團(tuán)有限公司、吉林昊宇、河北滄州渤海管件有限公司、阜新華通管道公司等開展了熱擠壓三通、熱壓彎頭等管件的研制，分別通過相應(yīng)的評審，并在工程上得到了不同程度的推廣應(yīng)用。
2.3 “600MW超臨界機組P91熱擠壓三通”專題 研究
原國家經(jīng)貿(mào)委在“十五”期間領(lǐng)導(dǎo)組織了國家重大技術(shù)裝備研制項目（科技攻關(guān)）計劃《60萬千瓦超臨界火電機組成套設(shè)備研制》，華能集團(tuán)公司、西安熱工 研究 院等單位承擔(dān)了“600MW超臨界機組P91熱擠壓三通”專題 研究 。2004年8月通過了中國電力 規(guī)劃 設(shè)計協(xié)會組織召開的國內(nèi)主要設(shè)計 研究 、使用單位專家、學(xué)者參加的技術(shù)評審，并進(jìn)行了長時熱強性能試驗，給出了576℃下的持久強度和蠕變極限， 分析 表明許用應(yīng)力滿足設(shè)計要求。目前國產(chǎn)P91管件在火電機組得到了比較廣泛的應(yīng)用。
2.4 采用進(jìn)口材料的P92鋼管件的研制
P92鋼彎管的研制。江蘇電力裝備有限公司、鄭州華電金源管道有限公司進(jìn)行了P92彎管的研制，其中江蘇電力裝備有限公司的P92彎管已應(yīng)用于上海外高橋三廠1000MWUSC機組。
在由中國華電工程（集團(tuán)）有限公司、華電管道工程技術(shù)有限公司、天津金鼎管道有限公司、鄭州華電金源管道有限公司共同完成的《超超臨界機組P92鋼應(yīng)用技術(shù)開發(fā)》課題中天津金鼎公司研制完成了P92鋼制ID349mm×72mm、ID248mm×52mm異徑三通和ID850.9mm×38mm熱推彎頭。該課題于2007年7月通過了中國電力企業(yè)聯(lián)合會成果鑒定辦公室組織的鑒定，并獲得2007年度中國電力科學(xué)技術(shù)二等獎。
國電富通公司研制的ID406.4mm×97mm熱壓彎頭和ID248mm×60mm熱壓等徑三通，于2006年9月通過了中國電力企業(yè)聯(lián)合會成果鑒定辦公室組織的鑒定，并獲得2007年度國家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步二等獎。現(xiàn)已供貨的P92管件有1000MW級兩個項目四臺機組（華能南京金陵電廠、中電投平頂山電廠各兩臺）和600MW級五個項目十臺機組（樂清、新昌、射陽港、福州、岳陽電廠各兩臺）；已簽訂合同的1000MW級兩個項目四臺（常熟電廠、嘉興電廠各兩臺）、600MW級一個項目2臺（景德鎮(zhèn)電廠）。國電富通是目前國內(nèi)唯一的已供應(yīng)USC機組P92管件的廠家。
3 展望
國內(nèi)幾大管件生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)裝備、設(shè)備能力基本具備了采用進(jìn)口P92鋼原材料生產(chǎn)P92管件的加工能力。只要對USC機組用P92鋼制管件的設(shè)計及制造工藝進(jìn)行系統(tǒng)、深入的 研究 ，對P92鋼焊接、熱壓成型和熱處理工藝開展深入的 研究 ，對P92鋼主汽熱壓三通和熱壓彎頭進(jìn)行試制，并采用有限元應(yīng)力 分析 和持久強度試驗等進(jìn)行驗證，掌握USC機組P92鋼管件設(shè)計、制造、檢驗及受力狀態(tài)等核心技術(shù)。預(yù)計我國在三年左右的時間內(nèi)P92鋼管件將可完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。
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