跨越“最后一公里”，用最少的煤发出最多的电

1克煤如何被最大限度“吃干榨尽”？火电行业内广泛流传着“十年磨一克”“十克煤耗，一代技术”的说法。

超超临界发电技术是当前世界最先进的火力发电技术，可用最少的煤发出最多的电，同时实现污染物超低排放。620℃机组是目前超超临界最高参数机组，过去十余年间，其99%的核心零部件已陆续实现了国产化，唯剩下耐620℃高温转子部分，始终处于受制于人的状态，成为中国“超”能力最难跨越的“最后一公里”。

尖端的耐热钢材料转子是火电机组工作参数从600℃向620℃迭代升级的核心关键。十年磨剑，2022年11月，国机重装所属二重（德阳）重型装备有限公司（简称二重装备）实现了世界最大等级超超临界发电机组转子从实验室走向生产线的突破，标志着我国超超临界机组正式进入国产化时代。“0到1”的重大跨越是怎样实现的？工人日报记者走进德阳进行了深入采访。

锅炉、汽轮机和发电机合称为火力发电的三大主机。转子是汽轮机里面的转动装置，上面装配有叶片，通过高温高压蒸汽推动叶片使转子高速旋转，从而带动发电机发电。

FB2是尖端先进耐热钢材料。“造不出FB2转子，就实现不了先进火电机组的国产化，这是一块难啃的硬骨头。”二重装备副总工程师、大型铸锻件先进制造技术及装备国家工程研究中心副主任沈国劬告诉记者，转子工作环境每提高10℃，发电机组可以节约标煤1.5万吨，减少二氧化碳排放4万吨。

“在国机重装梳理出60余项‘卡脖子’问题清单，FB2转子国产化就是其中之一。”沈国劬介绍，FB2成分复杂，比例要求苛刻，冶炼出合格的材料十分不易。后续制造过程中，组织调控、工艺设计、质量控制等要求非常高。因此，完全掌握FB2转子制造技术的企业在全球范围内屈指可数。此前，我国所需 FB2转子均依赖进口，不仅采购周期长，而且采购成本高。

国机重装高级工程师罗玉立对此感触深刻。2010年，二重装备启动FB2转子的研发项目，由于熟练掌握大型铸锻件行业冶炼设备及技术，对大型铸件典型质量问题预测、分析及处理研究深入，她被任命为冶炼工序负责人，全面开展FB2新材料、新工艺的研发工作，“这是对极限制造的一次全方位挑战”。

“合金含量高，控制范围窄，化学元素反应复杂，冶炼工艺研究需要从零开始。”罗玉立告诉记者，FB2材料仅主成分就有11个元素之多，还要兼顾8个残余元素的超低含量要求，而在1600℃的高温作用下，钢铁炼化成液态，即便是非常惰性的金属元素也会异常活跃，交互反应极为敏感，很难把握成分的精确控制，“常常是按下葫芦浮起瓢，不知从何下手”。

“特别是硼元素，含量几乎可以忽略不计，却是材料高温耐热非常关键的‘药引子’。”罗玉立介绍，如果是50吨的FB2材料，只需匹配差不多一水桶硼铁足矣，但必须符合行业限定的0.008%~0.011%的极窄区间，而且要加在恰到好处的时刻，只能反反复复试验研究，“就像是遥控玩具火车和能够稳定运行的高速铁路，中间隔着‘万里长征路’。”罗玉立如是比喻FB2转子锻件从实验室研发走向生产一线的攻坚过程。

“实验室工艺往往是在理想条件下进行的，而在实际生产环境中，需要考虑的因素更多。”国机重装二重装备火电及燃机锻件产品总工程师秦江说。他也是FB2材料转子锻件研制的“挑战者”之一。2019年以来，他从材料成分优化、工艺设计等方面深度参与FB2转子国产化的攻关，因此特别理解罗玉立团队在冶炼阶段所面临的困境。基础材料研发就像是“晋升和考级”，必须一个步骤一个步骤进行，否则一切只能停留在实验室和计算机层面。

关关难过关关过。至2022年底，二重装备FB2转子锻件研发团队成功攻克冶炼、锻造、热处理全流程的关键核心技术壁垒，完全掌握了620℃超超临界机组FB2转子制造技术。国产化首件1000MW超超临界机组20吨级FB2转子当年便交付用户使用，实现620℃耐热钢国产化“从0到1”的突破。2023年至今，二重装备又在短短两年里相继完成了30吨级和世界最大等级50吨级FB2转子的国产化研制。