一位在火电厂干了大半辈子的老哥,以前一提起建新电厂就直摇头。
锅炉里最要命的那些高温高压大粗钢管,长期离不开日本等企业研发的特种钢。 人家涨价你得受着,拖延交货你也得等着,想把发电效率再往上提一档,得先去问人家有没有对应的钢材。
2025年5月20日上午11点,山东菏泽郓城项目现场,一件重达14吨的"二次高温再热器集箱"被缓缓吊起,平稳就位。 这件部件的内部蒸汽温度可达633℃,是用中国自主研制的G115钢制造的,全球第一个用国产马氏体耐热钢做出来的同类部件。
一年多以后,2026年7月28日,郓城项目两台100万千瓦机组全容量投运。 集控室大屏上,631℃、35.5兆帕两个数字稳稳钉住。 保持了37年的全球煤电最高蒸汽温度纪录,被打破了。
1989年,德国诞生了全球首台600℃/620℃蒸汽参数百万千瓦超超临界机组,将再热蒸汽温度锁定在620℃。
往后37年,全球煤电行业再没往前迈一步。
拦路虎是基础材料。 目前全球通用的P92耐热钢,由日本企业在1980年代研发,它只能极限承受628℃的金属壁温,这决定了再热蒸汽温度最高只能到620℃,再高材料就无法承受。
我国高端煤电大口径厚壁特种管材,长期大量依赖进口。 P92材质内径管和大直径无缝钢管货值约占四大管道总货值的70%,国内供应商尚未掌握原材料加工的关键技术和工艺,只能100%依靠进口,且进口渠道非常狭窄,国外仅有德国V&M公司和美国W&G公司等少数几家供应商。
价格人家说了算,交货期人家定了算。 想升级高端煤电,处处受制于人。
钢铁研究总院刘正东院士团队,在P92钢的基础上调整优化合金元素,加入了3%的钴和适量的硼。 2007年,G115新型马氏体耐热钢(08Cr9W2.6Co3VNbCuBN)研发成功。
2012年,G115获得中国发明专利授权。
性能上的差距是硬邦邦的:
在650℃下,G115钢的蠕变持久强度是P92钢的1.5倍
经全国锅炉压力容器标准化技术委员会评审,G115大口径厚壁管服役金属壁温可达650℃、小口径管可达660℃
它是目前全球唯一可工程化用于630—650℃金属壁温的马氏体耐热钢厚壁管,把世界高温电站的前沿从628℃拓展到650℃
用上G115,管道壁厚减少约三分之一,重量减轻一半
焊接工时少了40%,设备荷载降了35%,厂房钢结构用钢量省了1200吨
这里要分清楚两个温度:650℃是G115大口径厚壁管的服役金属壁温,631℃是郓城项目再热蒸汽温度的设计值。 G115干的活,不是"把汽温顶到631℃",而是让那些在六百多度里长期承压的关键部件,能用国产材料做出来。
2014年,宝钢股份购买了G115钢管专利的独家使用权,由当时的宝钢股份特钢事业部(宝武特冶前身)具体实施。
这一步意味着有企业愿意押上产线,把它从一项专利变成能批量出货的产品。
但拿到专利,离装进电厂还远。 发电机组的承压部件要经过监管审批,要有足够多的规格,要能被焊接、被加工、被安装,还要有人愿意承担首台套的风险。
2014年以来,钢铁研究总院与宝武特冶联合火电行业上下游企业、科研院所、设计单位等全产业链30余家单位紧密合作,按630℃示范电站设计所需G115全部管道规格,开展和完成了48轮次G115钢管工业试制和制造,生产G115钢和钢管800余吨。
2023至2025年,由宝武特冶牵头、钢铁研究总院技术支撑的联合保供团队,历时31个月,圆满完成大唐郓城项目2台百万千瓦机组全部供货任务,累计交付G115钢3200余吨、涵盖88种规格。
88这个数字,是整件事里最不起眼、也最容易被跳过的一个。
实验室里炼出一炉合格的钢,像是厨师做出了一道菜;而要供一台百万千瓦机组,等于这家餐厅得同时出88道不同的菜——不同的管径、不同的壁厚、不同的长度,每一道的火候都不能差,每一种都要过检、都要能焊、都要装得上。
前者证明能做,后者才证明能供。
G115不是孤军奋战,它撬动的是一整套630℃机组的国产化:
汽轮机:C630R高压转子由钢研集团、中国二重和东方汽轮机联合研制,630℃下外推10万小时持久强度达122兆帕
末级长叶片:1450毫米,刷新国内全速汽轮机叶片长度纪录
锅炉焊接:东方锅炉从头摸索G115的预热温度、焊材选择、焊后热处理工艺
双机回热系统:有效降低超高参数下的换热不可逆损失
这套系统最终交出的成绩单:
再热蒸汽温度631℃、主蒸汽压力35.5兆帕、设计发电热效率50.05%、供电煤耗256.28克/千瓦时,创同类型机组温度最高、压力最高、效率最高、煤耗最低四项世界纪录。 全厂设备国产化率98.89%。
两台机组每年节约标煤20.8万吨、减排二氧化碳54万吨。
P92由日本企业在1980年代研发,凭此长期把全球超超临界电站的主蒸汽温度限制在600℃、再热蒸汽温度限制在620℃。 国外少数几家供应商基本垄断了我国P92材质大口径厚壁无缝钢管市场,进口不仅售价高昂,而且供货周期长。
他们算的账是:凭借先发优势和专利壁垒,在600—620℃这一代超超临界机组的全生命周期内持续收取"材料溢价"。
但这笔账有几个地方没算准。
一是低估了"自主可控"四个字的分量。 关键核心技术买不来、讨不来,唯一的出路就是自主创新。 刘正东院士团队从2007年发明G115,到2026年郓城项目投运,近20年磨一剑。
二是低估了中国产业链协同的爆发力。 中国大唐联动全产业链30多家单位协同攻坚,钢铁研究总院与宝武特冶联合火电行业上下游企业、科研院所、设计单位等全产业链30余家单位紧密合作。 这种"举国+市场"的双轮驱动,是单一企业垄断者难以想象的。
三是把"材料壁垒"当成了永久租金。 G115一问世,P92的长期垄断格局即被打破。 国外技术垄断,到此终结。
2025年7月,宝武特冶专门发布声明,指出市场上出现假冒的G115产品,某些企业以"生产销售9Cr3W3Co耐热钢"之名行"仿制G115产品"之实,已对示范项目按时投产造成严重不良影响。 这个细节本身说明,G115不仅是材料突破,更是需要被专利和独家生产权守护的民族品牌。
有人问:都2026年了,风光满山遍野,为什么还要花93亿去死磕一台烧煤的锅炉?
山东今年上半年非化石能源装机1.45亿千瓦,占比55.8%。 风光确实成了主力。 但新能源有脾气——看天吃饭,风不吹、日不照,电从哪来?
这时候,得靠煤电站出来兜底。
传统的煤电像个"老黄牛",吃得多、排得多。 郓城项目要做的事,是把"老黄牛"驯成"赛马"。 发一度电,只吃256.28克煤,热效率首次突破50%大关。 比现役先进机组高出一个百分点,在重工业领域,到了极限边缘,每抠出0.1%都是硬功夫。
新能源再猛,也需要一张兜底的网。 而这张网,必须用最先进的技术去织。
G115支撑的不仅是更高效煤电,更是电网深度调峰的"压舱石"。