钴硼合金钢的开发


Sande铸钢公司生产的铸钢件主要用于能源行业。自2011年开始,Sande铸钢公司所生产的铸钢件已经使用新研发的含有9%铬-钴-硼的合金钢(称为CB2, GX13CrMoCoVNbNB9-2-1)。由于使用了这种材料,电厂的能效显著提高,CO2的排放显著减少。

面对全球能耗的增长和化石燃料的减少,电厂的管理者和设计者在工业化进程中不断寻求提高能效的方法。已有几个工业国家承诺减少CO2的排放。例如,美国最近已确定到2030年减少30%CO2的排放,而德国将于2022年前逐步淘汰核能。由于可再生能源在中期将不能完全满足不断增长的能源需求,因此,新化石燃料发电厂的建设和现有化石发电厂的升级改造的需求显然将变得尤为突出。发展中国家和新兴工业化国家关注电力行业的健康发展和较高的性价比,工业化国家正在寻找提高电厂能效、减少CO2排放的解决方案。西门子公司开发的联合循环发电厂“Irsching 4”是高效能发电技术的一个例子。

全球范围内的燃煤发电厂平均效率约为44%,大部分的燃料未被利用。提高能效的一个方法是采用联合循环发电厂(CCCP),通过此方法,能效可提高到50%(图1)。

联合循环发电厂的优化设计意味着电厂可以通过提高运行温度来提高能效,其目的是使热能的损失降到最低,使汽轮机可以在较高的温度和压力下运行。通过提高运行温度来提高能效的同时可以减少CO2的排放。

传统的铸钢生产的节能要求是合金钢在长期操作中需承受560C (1,040F)的高温,以及250 bar (3600 psi)的高压。钴含量为9%的高钴合金钢,例如P91,可承受600°C (1112°F)的高温和270 bar (3900 psi)的高压。使用了P91号牌合金钢的电厂的净效率大约为45.3%(图2)。使用新研发的CB2合金钢可将操作温度提高到620C (1,150F),同时,输出效率可提高约1%,达到46%。能效提高一个百分点意味着一个已运行30年、使用700 MW 汽轮机的电厂,其CO2的排放量将减少240万吨。此外,还将减少2000吨NOx,200吨SO2以及500吨的悬浮颗粒。

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