承壓設備綠色低碳發展趨勢與展望

王振川 劉雪敏 笪耀東

（國家市場監管重點實驗室（特種設備安全與節能）,中國特種設備檢測研究院 北京 100029)

承壓設備是承壓類特種設備的簡稱,是指涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶)及壓力管道等設備設施[1],主要分布在經濟比較發達的城市和地區,同時又是公共安全的重要組成部分,受到國家和政府的高度重視[2]。承壓設備廣泛應用在石油化工、電力能源、熱力供暖、燃氣輸配等關系國計民生的重要行業領域,在保障能源綠色低碳轉型、促進新能源發展中發揮著重要作用。

承壓設備具有量大面廣、能源資源消耗量大等特點,截至2022 年底,全國共有鍋爐32.92 萬臺、壓力容器497.15 萬臺、氣瓶2.35 億只、壓力管道8.59×105km（在冊）[3]。承壓設備是能源資源消費大戶,也是重要的污染物和碳排放源。據估算,每年承壓設備生產用鋼材近107t；在能源消耗方面,以鍋爐為例,年消耗能源約2×109t 標準煤,碳排放量占全國碳排放總量的40%[4]。同時,承壓設備對于氫能儲運、光熱發電及壓縮空氣儲能等新能源領域發展具有重要支撐作用,例如在氫氣儲運系統中,幾乎所有的儲氫、輸氫裝備都是由壓力容器、壓力管道、氣瓶等承壓設備構成的。承壓設備綠色化、低碳化、智能化發展,對我國綠色低碳循環發展體系建立具有重要意義。

本文從鍋爐、壓力容器、油氣長輸管道等典型承壓特種設備發展現狀和發展趨勢出發,論述我國承壓設備綠色發展方式,闡述承壓設備對我國能源綠色低碳轉型的安全保障作用,分析承壓設備綠色低碳發展標準體系脈絡。通過對承壓設備綠色低碳發展趨勢進行分析與展望,助力我國“雙碳”目標實現。

1 承壓設備發展現狀及問題

1.1 鍋爐設備發展現狀及問題

近些年來,鍋爐設備的設計與制造取得了較大的技術發展和突破,朝著更大容量、更高蒸汽參數、更低污染物排放方向發展,其中電站鍋爐主汽壓力已達31 ～35 MPa,主汽參數已達620 ～630 ℃,并朝650 ℃等級邁進[5]；燃煤工業鍋爐最大額定熱功率已達168 MW,燃氣工業鍋爐為116 MW,電加熱工業鍋爐最大額定蒸發量為80 t/h,工業鍋爐定型產品的平均測試熱效率呈現明顯的升高態勢[6]。

我國電站鍋爐的發展經歷了引進、消化吸收、優化創新到全面發展的階段,形成了哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠、上海鍋爐廠三大電站鍋爐制造和研發基地,我國電站鍋爐技術跨進了世界先進水平行列,開發了600 ～1 000 MW 超超臨界二次再熱鍋爐,300 ～600 MW 大型循環流化床鍋爐、余熱鍋爐。目前我國已能制造適合多煤種、不同燃燒方式、不同爐型的全系列產品,形成了中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界、超超臨界等一系列不同壓力等級的電站鍋爐[7]。

工業鍋爐是重要的熱能動力設備,廣泛應用于工業動力、建筑采暖、人民生活等各個領域。目前我國持有各級別鍋爐制造許可證的企業1 300 余家,工業鍋爐年產量約39 萬蒸t/h,我國是當今世界上工業鍋爐生產和使用最多的國家[8]。在宏觀經濟下行、節能減排需求提升、結構調整陣痛顯現的形勢下,我國工業鍋爐產品結構不斷調整,燃氣鍋爐、生物質鍋爐等工業鍋爐迅速發展,工業鍋爐逐步向燃料清潔化、大型化、高效率方向發展,工業鍋爐自動化水平不斷提高,能耗高、污染重的狀況得到明顯改善。

2005 年以來,我國加大了鍋爐節能減排工作力度,鍋爐節能環保水平有了大幅度提高,其中電站鍋爐平均供電煤耗由2011 年的330 g/（kW·h）持續下降至2022 年的301.5 g/（kW·h）[9],工業鍋爐定型產品的平均測試熱效率明顯升高[6]。但在當前“雙碳”目標背景下,電站鍋爐還存在大容量、高參數機組所占比例有限、平均供電煤耗與先進機組存在一定差距、大量燃煤電站鍋爐仍有較大節能增效改造空間等問題。為保障電網的穩定性和安全性,應對新能源的間歇性和不穩定性挑戰,煤電機組將通過深度調峰等方式承擔新能源消納作用,電站鍋爐面臨著燃燒穩定性降低、鍋爐效率降低、NOx排放濃度升高等多重安全節能環保挑戰[10]；在工業鍋爐燃料結構、自動化水平明顯改善情況下,仍存在平均運行熱效率與設計值有較大差距,設計制造、運行管理水平有待提高等問題,由于其量大面廣、使用分散的特點,工業鍋爐節能降碳面臨的形勢也更為復雜。

1.2 壓力容器發展現狀及問題

壓力容器是一個涉及多行業、多學科的綜合性產品,涉及冶金、機械加工、腐蝕與防腐、無損檢測等眾多行業。壓力容器廣泛應用于石油化工、機械動力、航空航天等部門,化工生產中的反應裝置、換熱裝置,核動力反應堆的壓力殼,鍋爐系統中的汽包等都是壓力容器。它是社會生產過程中必不可少的核心設備,是一個國家裝備制造水平的重要標志。

全球壓力容器市場主要集中于歐美、日韓和中國等地區,我國壓力容器制造業從無到有、從小到大,經歷了從混業到專業的發展歷程,已形成了多種體制、多種類型生產企業并存的格局。我國壓力容器設計制造與維護技術已達到發達國家先進水平,實現了從跟跑、并跑到局部領跑的跨越,壓力容器逐漸向高溫、高壓、低溫、深冷、超大容積、超大壁厚、超長超高等極端方向發展[11]。

隨著我國石化領域千萬噸級煉油、百萬噸級乙烯、50 萬噸級醋酸大型煤化工等國家重大工程成套化技術落地,大型壓力容器制造行業市場范圍廣闊,潛力巨大。從產業政策、市場需求方面來看,壓力容器行業前景總體較好,但仍需在行業技術水平、技術創新能力上持續突破,在高端壓力容器制造領域持續發力。隨著下游行業的產品升級和轉型,未來我國的壓力容器制造業將呈現大型和特種產品主導、行業標準國際化但產品定制化的態勢。

壓力容器行業中相關企業的制造水平、經營規模都有了較大提高,但在技術實力、產品質量等方面仍與國際龍頭企業存在一定差距。我國壓力容器較歐美同類產品重3%～12%[11],導致建造成本急劇上升,嚴重降低了我國壓力容器產品的國際競爭力。增加重量并不能必然增加壓力容器的安全性和穩定性,在壓力容器大型化、重型化發展過程中還容易出現耗材耗能費工、加工制造困難、難以實施高質量焊接和無損檢測等問題。如何在保障壓力容器本質安全的前提下實現超大型、重型壓力容器綠色制造,在減輕重量的同時尋求壓力容器的安全性和經濟性統籌提升是今后壓力容器行業需重點關注的突出問題。

1.3 油氣長輸管道發展現狀及問題

管道運輸是目前大規模、長距離輸送石油及天然氣的主要方式,管道運輸成為繼鐵路、公路、水運、航空運輸之后的第五大運輸業,具有運輸量大、連續、經濟等優點[12]。我國作為全球最大的發展中國家,隨著工業化、城鎮化的發展,工業企業與居民對油氣資源的消費逐漸加大,油氣管道運輸需求不斷增長。截至2022 年底,我國油氣長輸管網總里程約1.8×105km,其中原油管道2.8×104km,成品油管道3.2×104km,天然氣管道1.18×105km,新建長輸管道里程3 000 km 以上[13]。

在原油輸送上,我國管輸原油多為高蠟、高粘、易凝原油,經過多年技術攻關和改造,我國與國外先進技術水平差距逐漸縮小,減阻劑室內合成技術、易凝高粘原油添加降凝劑改性輸送技術、低輸量添加降凝劑綜合處理輸送工藝等已達到世界先進水平,節能降耗配套技術攻關取得顯著成果,管輸綜合能耗降低約20%。原油流變學的一些研究成果已用于生產實踐,取得了較大的經濟效益和社會效益[14]。在天然氣輸送上,我國大規模生產和消費天然氣是由西氣東輸工程的建成投產開始的,我國天然氣干線管道具有分布零散、相互調配較難等特點。我國在管道內涂層技術、水合物的理論和應用基礎方面開展了研究工作,取得了一定成果并且制定了相關標準,但是仍需在分布、聯網、調配、儲氣設施上加強研究。在成品油輸送上,我國主要以輸送柴油和汽油為主,輸送工藝包括密閉輸送、順序輸送、隔離輸送等方法,我國在輸送水力計算以及批量跟蹤等方面取得了一定研究成果并完成了軟件開發。

通過分析我國油氣長輸管道技術現狀,可以發現我國油氣長輸管道技術與國外先進水平仍存在一定差距。主要體現以下幾個方面：1）原油流變學的研究仍待深化,尤其是對已建管道原油改性輸送、降溫輸送、間歇輸送等工藝改進仍需深入；2）天然氣管道系統運行管理和維護軟硬件水平均需提高；3）仍需深入開展在役管道的剩余強度評價和剩余壽命預測研究；4）管輸系統整體優化技術尚在起步階段,能耗指標較高,節能降耗、降低成本仍有較大空間。

2 承壓設備綠色低碳發展趨勢

為實現“中國二氧化碳排放力爭2030 年前達到峰值,努力爭取2060 年前實現碳中和”的“雙碳”目標,必須深入推動制造業高端化、智能化、綠色化發展,努力構建高效、清潔、低碳、循環的綠色制造體系。推進承壓設備輕量化綠色設計制造、高效節能長周期運維以及全生命周期綠色低碳循環等,是未來承壓設備綠色低碳發展的重要方向。

承壓設備設計、制造、維護的綠色化是其綠色低碳發展的關鍵環節,包括設備的設計方法綠色化使得產品能夠節材節能,制造過程中的綠色化、智能化促進整個制造環節的節能減排,以及運行過程中的綠色運維、合于使用評價、檢驗檢測等方式實現使用環節安全節能環保。結合承壓設備的特點,承壓設備綠色低碳發展方向有相似的地方又有所不同,下文將討論鍋爐、壓力容器、油氣長輸管道等承壓設備的綠色低碳發展趨勢以及全生命周期內承壓設備的綠色低碳應用方向。

2.1 鍋爐設備朝燃料綠色低碳、運行高效節能方向發展

我國能源體系下長期形成了以化石能源（尤其是煤炭）為主體的能源結構和基本格局,在“雙碳”目標下非化石能源發展十分迅速,規模持續擴大,但是化石能源主體消費地位仍較難發生根本性改變。因此在當前能源轉型升級背景下,伴隨節能環保政策的不斷收緊,電站鍋爐、工業鍋爐的燃料結構將進一步優化,節能環保水平仍需不斷提升,運行管理能力需持續提高。國家發展改革委等部門提出,到2025 年,通過實施鍋爐更新改造,帶動工業鍋爐、電站鍋爐平均運行熱效率較2021 年分別提高5 個百分點、0.5 個百分點,實現年節能量約3×107t 標準煤,年減排二氧化碳約8 ×107t[4]。

我國電站鍋爐面臨提高效率、降低污染物排放、碳減排以及新能源消納等多重任務,通過推行更嚴格的能效環保標準,開發高效清潔燃煤電站鍋爐技術,節能降耗改造、供熱改造和靈活性改造制造“三改聯動”,以及清潔燃料替代等措施,將深入推進電站鍋爐和煤電行業清潔、高效、靈活、低碳、智能化高質量發展[15]。

1）通過技術創新和燃料優化替代等方式,將有助于推動電站鍋爐朝著綠色低碳方向發展,提高鍋爐能效環保水平的同時,降低電站鍋爐和火電機組的碳排放量。當前超超臨界機組普遍采用過熱蒸汽壓力25.0 MPa,過熱蒸汽/再熱蒸汽溫度600 ℃/600 ℃參數,通過研制高效率二次再熱超超臨界鍋爐,可將鍋爐出口參數提高至過熱蒸汽壓力35.0 MPa,過熱蒸汽溫度605 ℃,一次再熱蒸汽溫度/二次再熱蒸汽溫度623 ℃/623 ℃,供電煤耗降低約12 g/（kW·h）,年減排二氧化碳近2×105t。提高蒸汽參數至650 ℃可進一步降低能耗和減少污染物排放,650 ℃機組成為今后一段時間我國火電建設重要目標[16]；在黑龍江、河南等生物質資源豐富的地區,進一步推廣生物質耦合發電技術、生物質純燒發電技術,實現部分燃料結構優化,替代燃煤可實現近1.3×109t 的二氧化碳減排量[6]。

2）通過節能改造、靈活性改造以及深度調峰技術等,可充分挖掘電站鍋爐及火電機組調峰潛力,提高電力系統可再生能源消納能力,推動整個能源系統綠色低碳發展體系的建立。在《全國煤電機組改造升級實施方案》中指出,“十四五”期間將對供電煤耗在300 g/（kW·h）以上的煤電機組,加快創造條件實施節能改造,同時對存量煤電機組靈活性改造應改盡改,促進清潔能源消納[15]。通過對供電煤耗300 g/（kW·h）以上機組,特別是亞臨界機組節能降碳改造,大型風光基地配套煤電靈活性改造以及東北地區和工業園區供熱改造,將逐步降低煤電裝機占比和發電量占比,進一步提升煤電靈活調節能力和清潔高效水平。

我國工業鍋爐面臨燃料優化轉型、日趨嚴格的節能減排環保要求、運行管理水平有待提高、新產品和新技術有待研究和突破等問題,未來工業鍋爐領域將聚焦節能、環保、減排、智能化等多重領域,通過研發、轉化、集成創新等手段形成關鍵新技術、新產品,進一步提升工業鍋爐能效水平,持續推動工業鍋爐燃料結構優化調整,從源頭控制污染物和二氧化碳排放水平。

1）工業鍋爐能源結構進一步調整,天然氣、生物質比重逐步提高,燃煤比重逐步減少。自2018 年開始,工業鍋爐定型產品測試中天然氣鍋爐總數占比超過50%,燃煤鍋爐總數占比為24.4%,生物質鍋爐總數占比為15.5%[6],可以看出工業鍋爐燃料結構已出現根本性變化。隨著我國重點用煤區域燃煤鍋爐、工業窯爐等天然氣替代改造完成,我國“煤改氣”項目將會繼續深化,新增項目將以燃氣鍋爐為主,燃煤更多集中利用在大型集中供熱、熱電聯產項目上。

2）我國工業鍋爐型式已基本成熟,在技術層面工業鍋爐將由有到優、由整體到細節、由單體到系統的方向優化提高。燃煤工業鍋爐中將逐步淘汰鏈條爐,節能環保優勢較為明顯的循環流化床鍋爐、煤粉鍋爐將得到優先利用,煤炭潔凈燃燒鍋爐一體化技術將被優化和推廣[17]；燃氣工業鍋爐將繼續朝著低氮燃燒、冷凝化方向發展,同時摻氫、摻氨等天然氣鍋爐燃燒關鍵技術將深入研究和突破；基于天然氣鍋爐的深度利用技術和產品將繼續開發和推廣,未來將朝著多能源系統化、集成化方向發展,大幅度提高能源利用率及降低二氧化碳等污染物排放。

2.2 壓力容器朝輕量化綠色制造、長周期綠色運維方向發展

隨著我國煉油、石油化工及煤化工產業的高速發展,結合冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術的不斷進步,我國壓力容器行業得到了高質量的快速發展。在“中國制造2025”、制造強國、國家“一帶一路”倡議的不斷推進下,壓力容器設備也面臨轉型升級、高質量、可持續發展的巨大挑戰,需不斷推動壓力容器設計、制造、檢驗檢測、使用管理等方面朝著綠色智能化、高端化、長周期化方向進步。壓力容器行業突破了“拓邊界、修準則、控風險”等技術瓶頸,揭示了極端服役條件下壓力容器失效模式和機理,建立完善了壓力容器設計準則和方法。在保障壓力容器本質安全的前提下,深入推進壓力容器輕量化綠色制造、突破長周期運行保障技術等方面將是壓力容器行業面臨的突出問題。

在壓力容器輕量化設計制造方面,我國在國外先進技術經驗的基礎上進行了再創新,在現行GB/T 150.1—2011《壓力容器 第1 部分：通用要求》中對材料許用強度系數進行了調整,許用抗拉強度系數由3.0 調整為2.7、許用屈服強度系數由1.6 調整為1.5,壓力容器理論節材約10%；通過微合金彌散強化、組織和厚度均勻性控制等措施,開發了更高強度技術材料,實現了重型化壓力容器輕量化,節材的同時降低了壓力容器生產成本；通過多場耦合分析、結構優化設計和高效傳熱元件開發,有效提高傳熱效率和減小結構厚度,實現換熱器輕量化和高效節能；利用材料應變強化效應提高材料的屈服強度和承載能力,實現奧氏體不銹鋼深冷儲運壓力容器輕量化運用[11]。壓力容器輕量化是安全與節能節材并重設計理念的具體體現,已成為壓力容器的主要發展方向,未來在壓力容器輕量化設計制造、局部失效判據、材料應變強化等方面仍需加強基礎研究[18],實現壓力容器安全環保節能節材綠色化應用。

在壓力容器運行維護過程中,面臨著運行環境日趨復雜、傳統檢驗方式失效、結構完整性不明晰、設備壽命不明確、腐蝕減薄開裂綜合作用等問題。通過開發基于風險的檢驗、合于使用評價、在線檢測監測技術等,我國已形成一套達到國際先進水平的基于風險的在役維護技術體系,實現了我國檢修理念和方式的根本變革,我國煉油裝置檢修周期由原來的1 年延長至3 ～6 年,乙烯裝置由原來的2 年延長至4 ～6 年。在追求系統安全性和經濟性統一的理念下,繼續完善大型石化裝置長周期運行工程風險評估與控制技術、優化石化裝置基于風險的檢驗周期、檢驗檢測方法、豐富在線檢測監測技術手段以及深入開展腐蝕減薄、環境開裂、材質劣化和機械損失等失效模式研究,將在有效保證設備安全運行的前提下,實現經濟性與安全性的統一,避免不必要的檢測、維修、報廢造成的巨大損失。

2.3 油氣長輸管道朝降凝減阻、輸送效率提高方向發展

隨著我國油氣長輸管道總里程不斷增加,管道輸運量高速增長,管道消耗能量總量也在大幅增加,如何提高管輸系統的能源利用率,減少單位輸送能源的能耗水平,降低管輸系統的生產成本,是未來油氣長輸管道系統需要重點關注的研究方向。

我國油氣長輸管道輸運的原油具有凝點高、粘度大、流動特性差等特點,一般采用加熱輸送,造成能耗高、運行效率偏低等問題。通過添加減阻劑,可以阻止油品形成湍流,降低原油流動阻力；通過在原油中添加降凝劑可以改變原油形態和特性,降低原油凝點,進而改善原油在低溫下的流動性能,減少原油在輸運過程中的加熱能量使用。在天然氣輸送過程中,普遍采用管道內壁涂層技術,內涂層的使用可以有效改善氣體流動特性,同時有效防止管壁腐蝕工況的發生。在天然氣中添加減阻劑是一種新型天然氣輸送節能技術,國內已在天然氣輸送管道中應用具有潤滑、防凍等效果的化學添加劑,但這項技術仍需深入研究[19]。

我國油氣輸運設備存在運行效率偏低、一些管道存在“大馬拉小車”現象,輸運管道能耗管理制度不夠精細等問題。有效提高輸運設備節能水平,采用先進的輸送工藝,對管輸行業能耗提供科學有效的評價、指導和監管,將是我國未來油氣長輸管道節能的重點方向。加熱爐、輸油泵、換熱器是輸油管道加熱的關鍵設備,提高加熱爐燃燒效率、開發新型高效加熱爐燃燒設備、采用輸油泵變頻技術、超聲波清洗換熱器積垢等方式都能對油氣管輸節能減排產生積極作用。同時應用熱泵或光熱加熱等方式替代加熱爐加熱,也可以產生較好的經濟節能效益。

2.4 承壓設備朝著全生命周期綠色低碳應用方向發展

承壓設備全生命周期可分為材料選取、設備設計、設備制造、設備運維、設備報廢回收等方面[20],按照全生命周期理論對承壓設備進行綠色低碳管理與應用,對我國能源綠色低碳循環發展體系的建立具有重要意義,也是未來我國應對環境污染、資源短缺等環境問題的重要手段。

合理選用材料,是保證承壓設備安全運行的重要措施。當材料選用不當,即使具有較大的強度裕度,仍可能在運行環節發生破壞事故。選用承壓設備的材料,不僅要從操作條件（工作介質、壓力、溫度、載荷特性等）、使用環境（氣溫、濕度等）的角度考慮,還要從制造角度進行考慮,即保證材料容易加工并且不易產生加工缺陷。通過開發和應用高強度鋼、新型復合材料等,對材料端進行優化,可有效解決生產工藝控制技術難題,同時滿足設備輕量化設計需求。

承壓設備結構設計主要包括整體結構設計、零部件結構設計,結構設計不僅要保證各受壓部件具有足夠的強度,避免和減小復合應力和集中應力,還應在保證安全運行前提下進行多場協同耦合分析等設計優化,降低承壓設備材料用量、制造能源消耗,提高運行過程中能效水平。

制造過程是將原材料按照設計方法應用到生產過程中,直至形成最終產品。制造效率對承壓設備運行效率具有重要影響,也是承壓設備綠色低碳應用中的重要環節。通過不斷優化生產工藝流程,提高材料生產過程的要素精益管理和資源配置水平,對實現產品質量精確控制、機械設備高效可靠、生產過程節能環保具有重要作用[21]。

承壓設備的運行管理目的是使設備在工藝參數、生產負荷、安全、節能、操作周期、檢修等方面都具有較好的技術性能,使設備處于較好的工作狀態。承壓設備在運行使用過程中,受到工作介質腐蝕、升降壓等疲勞載荷等操作條件的影響,還受到外部環境的影響,需通過設備的定期檢驗,進行設備的損傷失效檢驗和風險控制,及時發現設備存在的缺陷,消除隱患。為實現承壓設備的節能減排,應在保證安全運行的情況下,通過智能運維、優化控制等方式提高設備能效水平。

承壓設備在設計、制造、使用、檢驗、改造直至報廢的全生命周期應用中,依據特種設備法規標準體系進行安全管理使用的同時保證節能節材綠色低碳,通過優化設計、智能運維、節能減排等技術方法,確保承壓設備安全運行、系統功能正常發揮的底線,拉高承壓設備綠色低碳應用的高線,在材料端、設計端、制造端、運維端等方面不斷創新優化下,提升能源資源利用率,助力我國能源綠色低碳體系的發展。

3 承壓設備對我國能源綠色低碳轉型的保障作用

能源領域是實現碳達峰、碳中和的主戰場,實現“雙碳”目標必須做好能源綠色低碳轉型,需要加快發展風電、太陽能發電等新型發電技術,發揮氫能、儲能等新能源在能源結構轉型中的重要作用。在我國能源綠色低碳轉型過程中,承壓設備發揮著重要保障作用,氫能、光熱發電、儲能等多個新能源應用領域都大量廣泛使用承壓設備。

近年來,我國已初步形成較為完整的氫能產業鏈,自主化水平快速提升,氫能技術研發持續突破。但目前仍存在安全風險、輕量化、極端化等挑戰,其中包括如何在高壓、深冷等極端氫環境下保障材料可靠性、安全性,如何降低液化制氫能耗、提高氫氣儲存密度等內容。未來我國將通過對制、儲、輸、用氫全鏈條安全技術開發應用,制定涉氫特種設備安全標準體系,開展液氫制取、儲運與加注關鍵裝備及安全性研究,推進我國未來實現氫氣大規模、低成本應用。

太陽能光熱裝置利用大規模鏡場和吸熱器收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,驅動傳統汽輪發電機發電。光熱發電對推動能源革命,促進能源安全、調整能源結構、改善生態環境等具有十分重要的意義,同時還能繼續發揮承壓設備、汽輪機、發電機等我國傳統優勢產業能力。我國光熱產業在基礎研究、技術研發、關鍵設備、工程實踐等領域都已形成一定的基礎,甚至在一些重要技術領域的研究處于國際領先地位,但仍存在初投資高、技術不夠成熟、運行間斷等現實問題及承壓設備腐蝕行為不清、系統安全運維技術缺乏等技術問題。未來光熱發電領域應從安全節能環保一體化角度出發,針對影響光熱發電系統安全環保運行的關鍵問題開展全鏈條研究,為光熱發電的長期穩定運行與安全保障提供可靠支持。

4 承壓設備綠色發展法規標準體系

承壓設備綠色發展法規標準體系建立在承壓設備法規標準體系基礎之上,在保障承壓設備本質安全的前提下,提升承壓設備綠色低碳水平。構建承壓設備綠色低碳標準體系有助于推動我國承壓設備產業技術創新和轉型升級,激發行業綠色發展的內生動力,增強國際綠色競爭力。

在法律、條例層面,《中華人民共和國節約能源法》的頒布實施推動了全社會節約能源,提高能源利用效率,保護和改善環境,促進經濟社會全面協調可持續發展。在承壓設備領域,《中華人民共和國節約能源法》全面推動了承壓設備設計、制造、使用的節能、節材、節水、節地和環境保護。《中華人民共和國特種設備安全法》中指出建立、健全特種設備安全和節能責任制度,加強特種設備安全和節能管理,確保特種設備生產、經營、使用安全,符合節能要求。《特種設備安全監察條例》規定特種設備生產、使用單位應當建立健全特種設備安全、節能管理制度和崗位安全、節能責任制度。國家鼓勵特種設備節能技術的研究、開發、示范和推廣,促進特種設備節能技術創新和應用。特種設備生產、使用單位和特種設備檢驗檢測機構,應當保證必要的安全和節能投入。

在部門規章、技術規范和標準層面,《高耗能特種設備節能監督管理辦法》規定,加強高耗能特種設備節能審查和監管,提高能源利用效率,促進節能降耗,推動高耗能特種設備生產（含設計、制造、安裝、改造、維修）、使用、檢驗檢測的各個環節均納入節能監管。TSG 91—2021《鍋爐節能環保技術規程》優化了鍋爐節能環保監管措施,進一步完善了鍋爐環保基本要求,有助于推進特種設備碳達峰碳中和工作；TSG R0010—2019《熱交換器能效測試與評價規則》制定了板式熱交換器能效限定值和目標值,規范了熱交換器能效測試與評價工作；TSG R0005—2011《移動式壓力容器安全技術監察規程》中對安全系數做出了重大調整,在保證容器安全的同時,節省了材料,減輕了容器的自重。國家標準GB/T 10180—2017《工業鍋爐熱工性能試驗規程》、GB/T 10184—2015《電站鍋爐性能試驗規程》、GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標準》、GB/T 27698.1 ～4—2023《熱交換器及傳熱元件性能測試方法》,行業標準NB/T 47066—2018《冷凝鍋爐熱工性能試驗方法》、NB/T 47004.1—2017《板式熱交換器 第1 部分：可拆卸板式熱交換器》等標準從熱工性能、排放強度等方面,規定了鍋爐、熱交換器節能環保測試方法,有效推動了鍋爐、熱交換器等承壓設備能效水平的提高；國家標準GB/T 150.1 ～4—2011《壓力容器》對材料許用強度系數進行了調整。理論上講,按調整后的許用強度系數,壓力容器最大可節省約10%的金屬材料,節材效果顯著。

總體上講,我國承壓設備綠色低碳標準體系雛形已初步構建,尤其是對鍋爐設備已構建“安全-節能-環保”三位一體的長效監管機制,但是承壓設備綠色低碳標準體系仍存在節材標準不夠明確、產品全生命周期綠色低碳標準缺失等問題。隨著新材料、新設計方法、新制造技術的逐步成熟和推廣,在滿足安全運行和使用功能需求的基礎上,應加強相關基礎理論研究,科學合理制定承壓設備節能節材等方面的法規標準,進一步推動承壓設備全生命周期綠色低碳標準的制定,順應我國節能、減排、低碳環保的綠色發展方向。

5 結束語

“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期,能源綠色低碳發展是關鍵,我國應進一步發揮好科技創新引領作用,增強能源科技創新能力,充分發揮承壓設備在保障能源安全穩定的基礎作用,提高承壓設備及系統能源利用效率,進一步推動承壓設備全生命周期綠色低碳標準體系的制定,做好承壓設備領域的綠色低碳轉型發展。