兩個(gè)月前，由國(guó)家電投牽頭的國(guó)家科技重大專項(xiàng)──F級(jí)30萬(wàn)千瓦重型燃機(jī)已完成主要設(shè)計(jì)工作，壓氣機(jī)、燃燒室和透平等關(guān)鍵零部件試制和試驗(yàn)正在開(kāi)展，尤其是透平完成第一級(jí)靜、動(dòng)葉鑄件首件鑒定，實(shí)現(xiàn)了重型燃機(jī)大尺寸高溫透平葉片的自主設(shè)計(jì)及材料、冶煉、制造等國(guó)產(chǎn)化。燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期。
構(gòu)建完整的重型燃機(jī)產(chǎn)業(yè)體系
燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)被譽(yù)為“皇冠上的明珠”，其核心技術(shù)包括設(shè)計(jì)能力和試驗(yàn)?zāi)芰?，必須靠自己研發(fā)。2002年以來(lái)，我國(guó)通過(guò)政府主導(dǎo)、打捆招標(biāo)的方式引進(jìn)了E、F級(jí)重型燃機(jī)的制造技術(shù)，目前基本都實(shí)現(xiàn)了主要部件的國(guó)內(nèi)制造。但國(guó)內(nèi)主機(jī)廠商僅僅取得了裝配制造技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化，其核心技術(shù)還是掌握在國(guó)外企業(yè)手中。
2016年底，國(guó)家能源局印發(fā)《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》指出，掌握微型、小型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中型和重型燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和制造自主化。通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新的技術(shù)途徑，開(kāi)展30萬(wàn)千瓦級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)裝備研制，完成整機(jī)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部件試驗(yàn)及工業(yè)考核，完成樣機(jī)制造以及試驗(yàn)驗(yàn)證;完成F級(jí)5萬(wàn)~10萬(wàn)千瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)和樣機(jī)制造，完成全尺寸燃燒室的全溫全壓性能試驗(yàn)、透平葉片冷卻效果試驗(yàn)、整機(jī)空負(fù)荷試車;實(shí)現(xiàn)百千瓦級(jí)微型燃?xì)廨啓C(jī)和兆瓦級(jí)小型燃?xì)廨啓C(jī)分布式發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用和大規(guī)模推廣應(yīng)用。
“雖說(shuō)目前F和F+燃機(jī)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化制造，但有四個(gè)問(wèn)題仍普遍存在。一是制造技術(shù)不完整，例如包括鑄件毛坯在內(nèi)的高溫葉片技術(shù)。二是服務(wù)技術(shù)不自主。三是出口權(quán)限被控制。四是研發(fā)技術(shù)不掌握，這嚴(yán)重制約了整個(gè)燃機(jī)工業(yè)鏈條的上下游各個(gè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，也與我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)的發(fā)展目標(biāo)有巨大差距。”上海電氣燃?xì)廨啓C(jī)有限公司副董事長(zhǎng)陳學(xué)文說(shuō)。
2017年，國(guó)家能源局發(fā)布了《依托能源工程推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見(jiàn)》重申，到2020年，結(jié)合引進(jìn)技術(shù)消化吸收，我國(guó)將突破重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)和運(yùn)行維護(hù)技術(shù)，解決燃?xì)獍l(fā)電項(xiàng)目設(shè)備瓶頸，國(guó)內(nèi)基本形成完整的重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)體系。各部門、企業(yè)要根據(jù)能源市場(chǎng)需求，在消化吸收引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，加快發(fā)展具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的30萬(wàn)千瓦級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，并繼續(xù)推動(dòng)5萬(wàn)~7萬(wàn)千瓦等級(jí)原型機(jī)自主開(kāi)發(fā)、制造和試驗(yàn)。在開(kāi)展F級(jí)燃機(jī)技術(shù)研究的同時(shí)，推動(dòng)G/H級(jí)先進(jìn)高效率燃?xì)廨啓C(jī)的自主研制工作。以熱部件為標(biāo)志，進(jìn)一步完善和提升重型燃機(jī)關(guān)鍵部件制造技術(shù)和能力。
掌握高溫葉片材料和制造技術(shù)
在第一批燃?xì)廨啓C(jī)創(chuàng)新發(fā)展示范項(xiàng)目公示名單中可以看出，重型燃?xì)廨啓C(jī)核心熱端部件高溫材料與制造技術(shù)成為燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)產(chǎn)化亟待突破的關(guān)鍵問(wèn)題。
如哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司依托江蘇華電贛榆海頭3臺(tái)25兆瓦級(jí)燃?xì)夥植际侥茉磩?chuàng)新發(fā)展示范項(xiàng)目，推進(jìn)燃燒器、透平葉片等毛坯鑄造、自主加工化制造;上海電氣依托望亭發(fā)電廠二期F級(jí)燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程燃?xì)廨啓C(jī)示范項(xiàng)目，推進(jìn)全部四級(jí)靜/動(dòng)葉、燃燒器、持環(huán)、密封環(huán)等的毛坯鑄造及加工制造，以及控制系統(tǒng)自主化設(shè)計(jì);東方汽輪機(jī)有限公司依托四川華電內(nèi)江白馬兩臺(tái)40萬(wàn)千瓦級(jí)重型調(diào)峰燃機(jī)項(xiàng)目，推進(jìn)第三級(jí)靜葉、第四級(jí)動(dòng)/靜葉的毛坯鑄造(含認(rèn)證)及加工制造。
《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)，掌握F級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)高溫材料與制造技術(shù)，未來(lái)突破G/H、J級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)葉片材料及制造關(guān)鍵技術(shù)。
研究?jī)?nèi)容包括開(kāi)展抗熱腐蝕等軸晶鑄造高溫合金及大型渦輪葉片工程化應(yīng)用技術(shù)研究、高強(qiáng)抗熱腐蝕定向合金及定向空心渦輪工作葉片工程化應(yīng)用技術(shù)研究，完成F級(jí)重燃用一、二級(jí)和G/H級(jí)重燃二級(jí)渦輪動(dòng)葉片的研制與考核驗(yàn)證。突破抗熱腐蝕單晶高溫合金和大型單晶空心葉片制造技術(shù)，形成制造規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)展超級(jí)氣冷葉片制造技術(shù)研究、高溫長(zhǎng)壽命50攝氏度和100攝氏度熱障涂層材料及應(yīng)用技術(shù)研究，發(fā)展渦輪葉片用長(zhǎng)壽命高溫防護(hù)熱障涂層成套技術(shù)及涂層使役評(píng)估方法和壽命預(yù)測(cè)模型。建立燃機(jī)葉片使役損傷檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和基于組織損傷的壽命評(píng)估技術(shù)。
從全球重型燃機(jī)研發(fā)的趨勢(shì)看，要進(jìn)一步提高功率和效率參數(shù)、降低氮氧化物排放水平、提升運(yùn)行靈活性包括啟停機(jī)組的速度和部分負(fù)荷下的效率。進(jìn)一步延長(zhǎng)熱部件壽命和降低全生命周期的使用成本，進(jìn)一步增加燃料適應(yīng)性。
