我国700℃关键部件验证试验平台投运纪实

2015年12月30日，中国700℃要害部件验证实验渠道在华能南京电厂成功投运，标志着中国新一代领先发电技能--700℃超超临界燃煤发电技能的研讨开发作业取得了前期间性效果。验证渠道的建成，标明中国现已开端把握700℃领超临界发电技能所触及的高温资料锻炼、部件制作加工和现场焊接等要害技能，具有了后续展开700℃温度条件高温镍基合金资料和高温部件设备的现场实验验证的条件，电力试验车 是700℃领超超临界发电技能由实验室研讨迈向工程演示运用过程中要害一步。

12点30分，跟着现场总指挥的一声令下，渠道阀门正式开端切换至700℃工况运转，运转人员沉着镇定操作，在无数双双眼的凝视下，渠道主蒸汽出口温度按预订目标缓慢上升，至12点50分，成功到达并安稳在700℃摆布。现场总指挥宣告：验证渠道首要参数指示正常，各系统运转安稳，主蒸汽温度到达700℃规划温度，标志着验证渠道建造取得圆满成功！

操控室里掌声雷动......

展开700℃技能意义严重

中国一次动力构造为多煤、贫油、少气，煤炭是中国动力的根底。热力学底子定律通知咱们，进步火电机组的蒸汽温度和压力参数，可完结机组发电功率的大幅进步，从而使燃煤发电发生的污染物及CO2排放明显下降，关于完结火电构造优化和技能升级、确保中国动力工业可持续展开具有意义。

现在，超超临界燃煤发电技能的主蒸汽温度现已到达600℃等级，压力约为28MPa。为进一步进步蒸汽参数，欧盟、美国、日本等发达国家提出了展开主蒸汽压力超越35MPa、主蒸汽温度超越700℃的新一代领先发电技能——700℃超超临界燃煤发电技能。与现在的600℃超超临界发电技能比较，700℃超超临界燃煤发电技能的供电功率将由约44%进步至48％至50％，煤耗可下降40至50克/kWh，相应减少粉尘、NOx、SO2等污染物以及CO2温室气体的排放量约14％。

现在，中国现已具有自行研制、建造超（超）临界机组的才能，已有大量国内规划出产的600MW～1000MW的超（超）临界机组建成，而且运转杰出。面临全球倡议展开低碳经济的大环境，优化火电构造、选用更高参数的领先（蒸汽温度到达700℃）超超临界机组将变成中国发电职业技能展开的主导方向之一。

700℃技能开发资料与验证是要害

机组主蒸汽温度到达700℃及以上，对要害部件（如过热器、再热器管、联箱、弯头、阀门、汽轮机等）资料功用的请求进一步进步。现在在600℃等级燃煤电站中广泛运用的铁素体/马氏体耐热钢的耐热强度功用不足、奥氏体不锈钢则存在热疲惫等疑问，均不能满意700℃超超临界燃煤发电机组高温部件的运用请求。研讨标明，为了确保机组的运转安全与可靠性，须运用镍基合金等高温合金资料。

虽然镍基合金在航空、航天、石化等职业已有数十年的运用经历，但由于执役条件不一样、尺寸差异大等因素，将其运用到700℃超超临界发电技能领域并不是一个简略的技能搬运和扩大运用范围的疑问。因而，700℃技能研讨的一个核心疑问是：研制本钱合理、易于加工和现场装置运用并能够在电站条件下完结长周期安全安稳执役的新式镍基高温资料。

依据世界上600℃、700℃等级超超临界机组研制的成功经历，关于在实验室里所研制、挑选出来的高温合金候选资料和部件，在完结有关实验室研讨后，在实践运转的机组（宿主机组）上进行实炉挂片实验验证，是有关技能走向实践工程运用必不可少的一个要害技能环节。经过验证实验渠道的树立及运转，能够对700℃高温合金资料功用及其制作技能可靠性进行现场验证和实验研讨，取得有关资料和部件在实践执役环境下的运转数据，堆集规划、制作、装置和运转经历，大大下降700℃超超临界燃煤发电机组的工程演示运用风险，关于推进700℃技能的展开具有要害作用。

为此，国家动力局于2011年设立了国家动力运用技能研讨及工程演示项目“700℃超超临界燃煤发电要害设备研制及运用演示”，由国家动力煤炭清洗低碳发电技能研制基地（挂靠华能清洗动力研讨院）安排牵头，并设课题“要害部件验证实验渠道树立及运转”，展开渠道验证实验研讨，课题由华能清洗动力研讨院担任承当。

华能集团公司关于课题的顺利执行给予了大力支持。2012年，华能集团公司断定将华能南京电厂2号机组作为实验渠道的宿主机组。2014年10月28日国家动力局发文，命名华能南京电厂为“国家700℃超超临界发电技能要害部件验证实验渠道”电厂，命名2号机组为“国家700℃超超临界发电技能要害部件验证实验渠道宿主机组”。在此根底上，课题组展开了验证实验渠道的研讨开发与规划作业。

验证实验渠道技能领先功用完善

700℃实验渠道由华能清能院担任全体计划规划，在资料实验研讨、挑选、系统规划等方面，充分学习了欧洲COMTES700、HWTI/II等实验渠道的成功经历，也对国外渠道呈现的疑问进行了针对性的规划完善，验证实验渠道总体技能领先、功用完善。

为了高质量完结实验渠道的实验验证作业，课题组在深化研讨分析的根底上，断定了验证渠道如下底子规划准则：

一是验证实验渠道具有完善的实验研讨功用，对实验部件，包含水冷壁、过热器、集箱、高温管道及其附件（管件、调节阀、旁路阀、阀门等）均可进行验证实验；实验所用的高温资料涵盖了现在国内、外首要的700℃机组备选资料，如国外出产的617B、740H、282以及国产的GH984G、C-HRA-1、C-HRA-3等。

二是所验证实验的高温合金资料以国产资料为主，进口资料为辅。终究断定的计划中，进口与国产资料在种类上适当，在用量上国产资料占比超越了80%。

三是验证实验渠道的制作加工以国内制作为主，国外制作为辅。包含水冷壁、过热器、集箱、高温管道及管件等均由国内厂家制作。关于技能水平与实验精度请求极高、国内有关根底相对较弱的镍基阀门，选用阀门资料国内锻炼并制成锻件、由国外阀门厂来料加工的方法。

依据项目请求，并联系华能南京电厂锅炉条件，实验渠道规划蒸汽温度725℃、蒸汽流量10.8t/h、蒸汽进口压力26.8MPa。

为到达将主汽温度进步到700℃以上，满意对要害部件验证的意图，实验渠道能够分为炉内和炉外两有些。其中，炉内有些首要由水冷试件和过热试件组成，经过两级加热，将宿主机组484℃的蒸汽加热到725℃。炉外有些则首要包含大管道试件、阀门试件、连接管、吊架及管件试件等。终究，经过喷水减温，将蒸汽温度从725℃降至550℃以下送回宿主机组。

在计划全体规划的根底上，华能清能院牵头安排上海锅炉厂和中南电力规划院一起完结了实验渠道的施工规划。

实验渠道宿主机组华能南京电厂2号320MW超临界机组，为早年苏联引进1994年建成投运的老机组。机组设备非常陈腐，初始图纸和规划资料匮乏，要将700℃验证实验渠道这一的技能设备植入到其“垂暮”的体内，难度可想而知。课题组人员先后十余次深化现场，与南京电厂技能人员仔细讨论沟通，短少的图纸资料就现场测绘、短少的数据就依据现场丈量和实践运转数据反推计算。终究，课题组数易其稿，顺利完结了施工规划，并在2014年12月经过华能集团公司安排的专家评定。

协同创新打破镍基合金出产制作难题

国内高温合金资料的研讨开发，虽然起步较晚，但经过近几年的攻关，正在逐渐开发形成国产700℃高温合金资料研制与出产制作系统。作为中国700℃实验渠道，对国产资料进行研讨和验证是底子意图。而国外资料虽然具有杰出的研讨和运用的根底，但实践功用国内把握有限，同时也有必要与国产资料进行对比研讨。为此，实验渠道调集了国内外许多高温合金资料制作厂家，国内包含宝钢特钢、山西太钢、中科院金属研讨所等，国外包含世界超合金、哈氏合金、沙士基达、山特维克等。

作为供给资料总类和数量最多的合金资料出产商，宝钢特钢克服了许多实践困难，边研制，边出产，从小炉试制到工业出产，许多技能参数都是在探索中逐渐调整完善，在失利中弯曲前行，直到终究一切的出厂制品均到达了验证资料当选技能条件请求，不知不觉两年多的时间过去了。

在渠道要害部件的制作中，在华能清能院的统一安排协调下，国内三大锅炉制作厂通力合作，上海锅炉厂担任水冷试件的制作加工，哈尔滨锅炉厂担任过热试件的制作加工，东方锅炉厂担任镍基集箱管道的制作加工。有一位国内专家慨叹：这是国内由三大锅炉厂一起制作完结的“锅炉”，值得“载入史册”。将渠道选用的近十种不一样镍基高温合金资料制作成一个完好的设备，技能技能非常复杂，三大锅炉厂克服了镍基资料氩弧焊技能与质量操控、异种钢资料的焊接与热处理、镍基集箱大管道的加工与焊接等难题，现场质量检验检验均一次全部合格。

渠道的其它参加单位，包含国内的江苏电装、上海昌强、国电富通、北冶焊材以及国外的希西艾阀门厂、滨特尔阀门厂、凯士比阀门厂、HP阀门厂也全力合作，齐心协力完结了包含镍基阀门、吊架、管件、零件等的出产加工，为现场装置创造了条件。

精心安排高质量完结实验渠道装置调试

在华能清能院的统一安排协调、华能南京电厂全力合作下，实验渠道现场装置作业于2015年11月1日开端正式进行。装置作业首要由江苏电建一公司担任，东方锅炉厂担任镍基资料的施焊作业，西安热工院担任资料质量监检，西北电力工程监理担任工程监理。在现场工期紧张、镍基焊工人员不足时，哈尔滨锅炉厂职责派来高水平焊接专家援助。在镍基管附件焊接裂纹现场无法处理时，上海锅炉厂自动供给技能指导，并将缺点件送回厂里修正。

初冬的南京，寒潮来袭，验证实验渠道炉外设备装置首要位于炉顶70米渠道上，温度已是零度以下，寒冷的北风阵阵刮来，简便的围挡里，灯火通明，焊火飞溅，大家繁忙着，脚步匆忙，却没有喧闹，没有喧闹，沟通声短促而时间短，职责与寻求好像使大家忘记了身边的酷寒。

勤劳的汗水与不懈的尽力换来了一个个工程操控节点的如期完结：

-2015年11月1日，实验渠道开工建造，外围惯例资料有些开端装置建造。

-11月25~27日，镍基要害部件连续到货，开端镍基有些的装置、焊接。

-12月2日，全长到达10.87米的水冷试件和16.87米的过热试件吊装就位，标志着大型吊装作业顺利完结。

-12月9日，实验渠道高温高压蒸汽管路底子完结装置，水压实验成功完结。

-12月14~16日，实验渠道完结冲管实验。

-12月25日，实验渠道完结静态调试实验。

-12月27日，实验渠道完结渠道保温作业，具有投运条件。

-12月28日11:30，宿主机组点火、实验渠道随之投用。

-12月29日，实验渠道完结550℃下备用旁路安稳运转。

-12月30日，实验渠道成功升温至700℃，首要参数到达规划值，标志着渠道建造取得成功。

中国700℃要害部件验证实验渠道在华能南京电厂的成功投运并完结700℃运转，是国家动力局、江苏省经信委、江苏省电力调度基地等政府部门和单位大力支持的效果，是三十多家参加单位相互合作、一起尽力的效果，是电力技能进步和电力设备“中国智造”的体现，标志着中国700℃技能的展开迈入了一个新的期间。

700℃要害部件验证实验渠道的建成投运仅仅一个起点，后续还将展开长时间的运转实验研讨，堆集有关实验数据，终究完结700℃技能的工程演示运用。成功来之不易，将来还将负重致远。电力试验车