太阳能热发电系统高性能材料需求与我国供货能力分析

在太阳能热发电系统的各个环节，都不可避免地会用到各种形式、各种牌号的高性能镍基合金和耐热不锈钢产品。以熔盐储罐为例，由于熔盐具有一定的腐蚀性，且大量的熔盐会在500℃以上的高温下运行25-30年，这就要求罐体材料具有长期的耐腐蚀性能和抗蠕变性能，同时还需要有长期的支撑结构。因此，从安全性和稳定性的角度考虑，与熔盐接触的材料必须采用高性能的镍基合金和耐热不锈钢材料。

目前，我国已具备供应这一高性能材料的能力。记者了解到，宝钢特钢有限公司（以下简称宝钢特钢）依托强大的技术能力和生产线优势，围绕材料的高温耐久性、高温疲劳、高温熔盐腐蚀、焊接等开展了一系列技术攻关，攻克了各类工艺难点和技术瓶颈，成功开发出适用于熔盐塔电站聚光太阳能集热系统的镍基合金和耐热不锈钢板管，形成了宝钢特钢全工艺制造技术，实现了我国急需的高端材料的国产化。目前已应用于多个光热电站，成为光热电站坚强的“钢铁”支撑。 近日，宝钢特钢有限公司确定将继续以会议展位赞助商身份支持2018年9月12日至14日在常州举办的第四届中国太阳能热发电大会，推动“以科技创新推动太阳能热发电产业化”。

生产能力强大

宝钢特钢有限公司前身是1958年成立的上海第五钢铁厂，现为中国宝武集团全资子公司。宝钢特钢经过六十年的不断创新发展壮大，已成为我国最重要的高品质特钢、特种合金研发和生产基地之一。涉及高温合金、耐蚀合金、精密合金、钛及钛合金、特种不锈钢、特种结构钢六大战略产品和板材、长材、管材、锻件四大专业品种，广泛应用于电力、能源两大核心产业链的高端先进装备制造行业。

宝钢特钢目前用于太阳能热发电设备的生产线主要包括板材和管材制造生产线。

图：宝钢特钢产品系列

1、板材制造生产线。板材制造主要有两种方式，镍基合金主要是第二种，TP347不锈钢采用电炉加连铸工艺。

主要设备有：1）立式连铸：40吨EAF+LF+AOD+立式连铸机，年生产能力30万吨；2）炉卷热轧：一次轧机、炉卷轧机，年生产能力28万吨；3）冷轧：森吉米尔冷轧、二次冷精冷轧，年生产能力7.5万吨；4）热处理及酸洗：在线热处理、酸洗设备。

2、管材制造生产线。钢管主要有几种类型，一种是电炉加连铸，一种是特种冶炼锻造；钢管多采用挤压机制造，比较适合高性能产品，还有后续冷拔、冷轧等不同规格的产品。

主要设备有：1）热挤压：2500吨扩孔机、6000吨卧式挤压机，年生产能力20000吨；2）冷轧管：高速冷轧、精密冷轧机组，年生产能力5000吨；3）核电U型管：精密冷轧、制管及专用热处理设备，年生产能力1000吨。

此外，宝钢特钢具有较为完善的质量体系，拥有一流的检测手段和能力：化学分析手段齐全、性能检测设备全覆盖、无损检测手段先进、检测能力高水平。

目前，宝钢特钢在太阳能热发电领域主要可提供两类产品：

1、熔盐塔式太阳能热发电及集热系统用镍基合金SHBG-2（与首航节能联合开发）、UNSN06230、UNSN06625板管；

2、熔盐塔式太阳能热发电及储热系统用耐热不锈钢TP347H板管。

表：宝钢特钢CSP发电所用钢材种类及特性

针对性研究取得重大突破

针对光热电站对镍基合金的需求量大、品质要求高的特点，宝钢特钢进行了大量针对性研究，在镍基合金板管研发方面取得了一系列重大突破。

在研发方面：

1、通过热加工性能研究，实现了难变形合金长扁坯的锻造，提高了热轧钢卷的成功率，实现了宽幅超长薄钢板的热轧生产。

2、通过冷加工性能研究，实现了难变形合金冷轧卷板形控制，首次试制超薄（0.4mm）带钢获得成功。

3、通过性能控制技术的研究：掌握了不同厚度对热处理工艺的影响；热处理对晶粒组织的影响；组织对常温、高温性能的影响。

宝钢特钢通过对难变形镍基合金热变形行为、热挤压加热温度、挤压速度及润滑工艺等研究，掌握了合理的热变形工艺温度窗口和热挤压工艺，实现了难变形镍基合金管材的批量试制。

此外，宝钢特钢还在热轧板、冷轧板全工艺上取得突破，开发出SHBG-2、625、6230镍基合金系列板管产品。

除了在太阳能热发电领域的技术突破，宝钢特钢还在核电、航空航天等领域投入巨资，如今其镍基合金板材可应用于塔式熔盐发电吸收器制造、高温气冷堆核电蒸发器、煤化工等行业。

在技​​术新技术突破方面，宝钢特钢在镍基合金板管方面的技术新技术突破主要包括：

1、太阳岛集热塔用镍基合金薄壁超长管制造技术取得突破；

2、镍基合金轧制复合板试制成功并实现工业应用；

3、镍基合金配套焊接材料开发成功，并得到应用和推广。

供应耐热钢材料50余万吨

近10年来，宝钢特钢为电站建设供应各类耐热钢材料50余万吨，其中TP347H（FG）型材10.8万吨（含钢管5000余吨）。随着2009年特钢板材带生产线投产，公司于2012年开始研发347H板材，2014年开始供应市场，截至目前，已累计向市场供应347H板材约4400吨。700℃电站关键材料验证平台建设所用关键材料80%以上来自宝钢特钢。

宝钢特钢目前已开发生产S34700、S34709、S34700、S30815、SA387-Cr91、SA387-Cr92、S30908、S31008、16Cr25Ni20Si2Mod、2Cr25Ni13Si2MoN等牌号耐热钢板产品；长期开发生产亚临界电站用TP304H、TP321H、TP347H、T/P91、R102等主要耐热钢材料；长期开发生产600℃超（超）临界电站用TP347H、TP347HFG、S30432（Super304H）、S31042（HR3C）、T/P91、T/P92等主要耐热钢材料。 还开发了G115、S30432（Super304H）、S31042（HR3C）、C-HRA-1（相当于740H）、C-HRA-3（相当于617M）、C-HRA-5（相当于Sanicro25）、GH984G、620℃以上高参数超临界电站用的HT700等主要耐热钢材料。

获5个光热发电项目订单

1、首航节能熔盐塔式10MW光热发电项目

宝钢特钢与首航节能联合研发的SHBG-2镍基合金板管、TP347H板材，应用于首航节能10MW塔式熔盐项目。

2.深圳恩能森宿迁熔盐塔式200kW项目

宝钢特钢UNS N06625合金无缝管用于埃尼森宿迁200kW塔筒项目。

3.首航节能熔盐塔式100MW光热发电示范项目

宝钢特钢与首航节能联合研制的SHBG-2、UNSN06230镍基合金板管，应用于首航节能100MW塔式熔盐项目。

4. 中控德令哈50MW光热发电项目

宝钢特钢为中控太阳能德令哈50MW光热发电项目提供不锈钢TP347H耐热板，用于制造高温熔盐储罐。

5.中国电力工程西北院哈密熔盐塔式50MW太阳能热利用示范项目

宝钢特钢向中国电力工程西北院哈密熔盐塔式50MW太阳能热发电示范项目提供制造高温熔盐储罐用不锈钢TP347H耐热板及焊管。

宝钢特钢紧跟太阳能热发电产业的发展，已成为国内唯一一家全流程镍基耐蚀合金生产商，未来还将持续投入新型镍基合金制造技术，为未来太阳能热发电项目发展提供材料保障。

金秋九月，在常州举办的第四届中国太阳能热发电大会上，宝钢特钢将继2017年第三届太阳能热发电大会之后，再次向与会代表展示太阳能热发电用镍基合金、耐热不锈钢板、管等产品，与业界同仁共同探讨太阳能热发电高性能材料问题。

大会通知可在全国太阳能热利用联盟网站上查看，点击下方阅读原文，微信在线报名！