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淺析火電閥門機械的應用流程
來源:
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作者:pmtbc6c34
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發布時間: 2018-09-29
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介紹了火電閥門機械的應用流程、設計及開發，著重研究了閥門在超臨界狀態下的使用、閥門各零部件材料在超臨界狀態下的使用、以及對閥門生產制造綜合成本的核算。論述了其結構、主要零部件材料、熱處理、主要試驗項目及技術要求。實際應用結果表明，火電閥門機械已成功應用于國內相關企業，并取得了非常好的效果，為今后火電機組相關閥門的開發及設計提供了借鑒。
關鍵詞：火電閥門機械；應用流程；研究
前言：
火力發電在我國發電行業中占據主導地位，并向著機組大容量、高參數、高效節能方向發展。從當前國內國外的發展趨勢分析，對火電廠在效率、經濟和環境適應性方面，有競爭力的技術都瞄準采用超臨界和超超臨界機組，整體煤氣化聯合循環機組等火電高端機械。一般中小機組熱效率在30%左右，亞臨界大型火電機組的熱效率在38%以下，而超臨界和超超臨界機組的熱效率可達42%～45%。超超臨界機組采用的火電高溫高壓閥門與亞臨界機組采用的火電高溫高壓閥門有很大不同，超超臨界機組用火電高端閥門對其在技術參數、材質及可靠性能等方面提出了更高的要求。
1.火電高端機械機組閥門現狀
1.1國內現狀
目前國內火電高端機組閥門已有采用雙重密封結構的旋塞閥；密封環-盤根雙重密封閥門（在閥蓋內側的頂部設置一密封環，當閥門全開時，閥桿頭就會壓緊在密封環上，二者的密封結合面就會嚴密配合）；雙向密封轉芯閥（閥芯沿軸線運動實現閥的開啟、關閉）；復合式閘板大口徑硬密封平板閘閥（其結構包括閥體、金屬硬密封閥座、副軟密封圈、復合閘板、閥桿部件）；有采用硬密封和軟密封相結合的組合密封固定式球閥；還有由軟密封圈和金屬密封環組合構成雙重密封防火蝶、雙向金屬硬密封蝶閥等。另外還有通過雙向內控平衡閥、節流閥、梭閥、緩沖閥的有機配合和相互匹配，形成一個整體的回轉控制閥；由旋塞閥、截止閥、熱靜力型疏水閥和截止閥4個部分組成的高溫高壓旋塞型復合閥；采用主閥頭和副閥頭兩個閥頭，且副閥頭中具有曲折流道的高溫高壓復合閥頭截止閥；有閥體外層為般材料，內層為鈦或鈦合金層的鈦鋼復合閥；外殼采用普通鋼材制作，內襯用耐磨材質澆注的耐磨復合閥門；有閥盤和閥桿分為兩體，閥盤鉸接在閥體上的旋啟式復合閥；以及閥體內設有可在導套內滑動的閥瓣，閥瓣側面設有節流孔的油氣輸送復合閥。
1.2國外現狀
國外方面，已有雙密封閥、帶清潔功能的清潔防滲漏的火電高端雙密封閥。該閥在連接口的圓柱限位表面間外殼上有一個環形的周向密封槽。在關閉位置，雙向密封閥的兩個周向槽配合、雙密封型高純度流體閥，由阻流體通過一個管道的閥密封座，用于關閥過程的一個密封件構成。有雙密封焊接閥，通過一個閥座來調節閥座壓力來保證內部密封，外部密封則是通過焊接連接套管的前表面到閥體的前面的圓柱密封面來實現。還有雙密封蝶閥及雙密封球閥，球閥有一個雙密封結構，可使閥門內的蝶板在高溫高壓下朝上或下運動而不會有瞬間移動，用蝶板上的彈性物來完全密封。
1.3超臨界
水的臨界狀態參數為22.115MPa，374.15℃，在水的參數達到該臨界點時，水的完全汽化會在一瞬間完成，即在臨界點時，在飽和水與飽和蒸汽之間不再有汽、水共存的二相區存在，二者參數不再有分別。當機組參數高于這一臨界狀態參數時，通常稱其為超臨界參數機組。超臨界、超超臨界火電機組具有顯著的節能和改善環境的效果，超超臨界機組與超臨界機組相比，熱效率要提高1.2%，一年就可節約6000t優質煤。未來火電建設將主要是發展高效率高參數的超臨界（SC）和超超臨界（USC）火電機組，它們在發達國家已得到廣泛的研究和應用。
2.火電閥門機械應用流程
2.1四大管路系統及價格情況
火電發電系統中高工作參數、高技術含量的閥門主要分布在四大管路系統中，即主蒸汽管道、主給水管道、再熱器冷段熱段管道和汽機各段抽汽管道，另外還有高低壓旁路系統。據資料介紹，一臺60萬kW超臨界火電機組僅四大管道閥門全部進口需6000-9000萬元，如果全部國產化只需3000多萬元；一臺60萬kW或30萬kW亞臨界火電機組四大管道用閥門全部進口需5000-7000萬元，如果全部國產化只需2000多萬元。按目前火電發電站建設情況，每年新建60萬kW超臨界機組30臺，超臨界火電機組配套閥門全部進口；每年新建60萬kW、30萬kW亞臨界機組25臺，亞臨界機組部分進口，僅四大管道進口閥門需20億-30億元以上。
2.2提高蒸汽參數
提高蒸汽參數，火電廠效率增加能降低運行成本，但要增加投資，二者之間有個優化數字。據德國統計，按目前價格水平，提高超臨界蒸汽參數，在每改善l%廠效率多花費3000萬德國馬克（DM）以內投資時，火電廠仍能收到經濟效益。
據資料介紹，蒸汽參數為16.7MPa/538℃/538℃亞臨界電站的電站凈效率為418%；蒸汽參數為25MPa/540℃/560℃超臨界電站的電站凈效率為43.3%；蒸汽參數為27MPa/585℃/600℃超臨界電站的電站凈效率為44.4%；蒸汽參數為30MPa/600℃/620℃超臨界電站的電站凈效率為45.1%；蒸汽參數為31.5MPa/620℃/620℃超臨界電站的電站凈效率為45.5%；蒸汽參數為35MPa/700℃/720℃超臨界電站的電站凈效率為47.6%。這些數據，可用來估算提高參數對電站效率的影響。
2.3節能減排
由于我國目前的能源使用主要以煤為主，這就決定了在今后很長一段時間內，國內的能源發展方向還是以燃煤發電為主導地位。目前中電投發電機組中火電比例占到了78%。在2009年3月28日召開的電力科學發展高層論壇上，國家能源局電力司副司長曹述棟透露，國家能源局已經開始著手“十二五”電力規劃編制準備工作，并已經啟動包括核電發展規劃等在內的專項規劃，目前針對形勢發展，將會加快熱電聯產、煤電一體化發展，繼續推進上下游關系，積極調整火電結構，促進節能減排。
目前國家發改委、能源局還確定下一步將逐步關停12.5萬kW和20萬kW的小火電機組，同時不再上30萬kW的火電機組，將大量上以60萬kW、60萬kW以上的火電機組、超臨界、超超臨界火電機組，即所謂的“上大壓小”。據資料顯示，我國電力工業由于火電機組比重高，消耗的煤炭和排放的二氧化硫均占全國總量的一半以上。同時，火電機組平均每千瓦時供電煤耗較國際先進水平高60g左右，節能減排潛力較大。在火電機組中，能耗高、污染重的小火電機組比重較高，單機10萬kW及以下小火電機組占火電裝機容量的近30%，這是造成我國電力工業能源消耗和污染排放指標與國際先進水平差距較大的重要原因。小火電機組若全部由大機組替代，每年可節約標準煤9000萬t，減少二氧化硫排放180萬t，按照數據計算，將使全國電力工業煤炭消耗和二氧化硫排放總量分別下降10%和13.5%。而加大關停小火電，“上大壓小”勢必將導致“十一五”節能步子加快。
3.結語
通過超臨界火電閘閥的設計與開發，以及相關產品生產技術的日趨成熟，優化了火電機械應用流程，不但擴大了在火電領域的閥門產品的運用范圍，而且還增強了我國火電閥門機械競爭能力，為以后在火電領域的拓展和發揮提供了強有力的后盾。
關鍵詞：火電閥門機械；應用流程；研究
前言：
火力發電在我國發電行業中占據主導地位，并向著機組大容量、高參數、高效節能方向發展。從當前國內國外的發展趨勢分析，對火電廠在效率、經濟和環境適應性方面，有競爭力的技術都瞄準采用超臨界和超超臨界機組，整體煤氣化聯合循環機組等火電高端機械。一般中小機組熱效率在30%左右，亞臨界大型火電機組的熱效率在38%以下，而超臨界和超超臨界機組的熱效率可達42%～45%。超超臨界機組采用的火電高溫高壓閥門與亞臨界機組采用的火電高溫高壓閥門有很大不同，超超臨界機組用火電高端閥門對其在技術參數、材質及可靠性能等方面提出了更高的要求。
1.火電高端機械機組閥門現狀
1.1國內現狀
目前國內火電高端機組閥門已有采用雙重密封結構的旋塞閥；密封環-盤根雙重密封閥門（在閥蓋內側的頂部設置一密封環，當閥門全開時，閥桿頭就會壓緊在密封環上，二者的密封結合面就會嚴密配合）；雙向密封轉芯閥（閥芯沿軸線運動實現閥的開啟、關閉）；復合式閘板大口徑硬密封平板閘閥（其結構包括閥體、金屬硬密封閥座、副軟密封圈、復合閘板、閥桿部件）；有采用硬密封和軟密封相結合的組合密封固定式球閥；還有由軟密封圈和金屬密封環組合構成雙重密封防火蝶、雙向金屬硬密封蝶閥等。另外還有通過雙向內控平衡閥、節流閥、梭閥、緩沖閥的有機配合和相互匹配，形成一個整體的回轉控制閥；由旋塞閥、截止閥、熱靜力型疏水閥和截止閥4個部分組成的高溫高壓旋塞型復合閥；采用主閥頭和副閥頭兩個閥頭，且副閥頭中具有曲折流道的高溫高壓復合閥頭截止閥；有閥體外層為般材料，內層為鈦或鈦合金層的鈦鋼復合閥；外殼采用普通鋼材制作，內襯用耐磨材質澆注的耐磨復合閥門；有閥盤和閥桿分為兩體，閥盤鉸接在閥體上的旋啟式復合閥；以及閥體內設有可在導套內滑動的閥瓣，閥瓣側面設有節流孔的油氣輸送復合閥。
1.2國外現狀
國外方面，已有雙密封閥、帶清潔功能的清潔防滲漏的火電高端雙密封閥。該閥在連接口的圓柱限位表面間外殼上有一個環形的周向密封槽。在關閉位置，雙向密封閥的兩個周向槽配合、雙密封型高純度流體閥，由阻流體通過一個管道的閥密封座，用于關閥過程的一個密封件構成。有雙密封焊接閥，通過一個閥座來調節閥座壓力來保證內部密封，外部密封則是通過焊接連接套管的前表面到閥體的前面的圓柱密封面來實現。還有雙密封蝶閥及雙密封球閥，球閥有一個雙密封結構，可使閥門內的蝶板在高溫高壓下朝上或下運動而不會有瞬間移動，用蝶板上的彈性物來完全密封。
1.3超臨界
水的臨界狀態參數為22.115MPa，374.15℃，在水的參數達到該臨界點時，水的完全汽化會在一瞬間完成，即在臨界點時，在飽和水與飽和蒸汽之間不再有汽、水共存的二相區存在，二者參數不再有分別。當機組參數高于這一臨界狀態參數時，通常稱其為超臨界參數機組。超臨界、超超臨界火電機組具有顯著的節能和改善環境的效果，超超臨界機組與超臨界機組相比，熱效率要提高1.2%，一年就可節約6000t優質煤。未來火電建設將主要是發展高效率高參數的超臨界（SC）和超超臨界（USC）火電機組，它們在發達國家已得到廣泛的研究和應用。
2.火電閥門機械應用流程
2.1四大管路系統及價格情況
火電發電系統中高工作參數、高技術含量的閥門主要分布在四大管路系統中，即主蒸汽管道、主給水管道、再熱器冷段熱段管道和汽機各段抽汽管道，另外還有高低壓旁路系統。據資料介紹，一臺60萬kW超臨界火電機組僅四大管道閥門全部進口需6000-9000萬元，如果全部國產化只需3000多萬元；一臺60萬kW或30萬kW亞臨界火電機組四大管道用閥門全部進口需5000-7000萬元，如果全部國產化只需2000多萬元。按目前火電發電站建設情況，每年新建60萬kW超臨界機組30臺，超臨界火電機組配套閥門全部進口；每年新建60萬kW、30萬kW亞臨界機組25臺，亞臨界機組部分進口，僅四大管道進口閥門需20億-30億元以上。
2.2提高蒸汽參數
提高蒸汽參數，火電廠效率增加能降低運行成本，但要增加投資，二者之間有個優化數字。據德國統計，按目前價格水平，提高超臨界蒸汽參數，在每改善l%廠效率多花費3000萬德國馬克（DM）以內投資時，火電廠仍能收到經濟效益。
據資料介紹，蒸汽參數為16.7MPa/538℃/538℃亞臨界電站的電站凈效率為418%；蒸汽參數為25MPa/540℃/560℃超臨界電站的電站凈效率為43.3%；蒸汽參數為27MPa/585℃/600℃超臨界電站的電站凈效率為44.4%；蒸汽參數為30MPa/600℃/620℃超臨界電站的電站凈效率為45.1%；蒸汽參數為31.5MPa/620℃/620℃超臨界電站的電站凈效率為45.5%；蒸汽參數為35MPa/700℃/720℃超臨界電站的電站凈效率為47.6%。這些數據，可用來估算提高參數對電站效率的影響。
2.3節能減排
由于我國目前的能源使用主要以煤為主，這就決定了在今后很長一段時間內，國內的能源發展方向還是以燃煤發電為主導地位。目前中電投發電機組中火電比例占到了78%。在2009年3月28日召開的電力科學發展高層論壇上，國家能源局電力司副司長曹述棟透露，國家能源局已經開始著手“十二五”電力規劃編制準備工作，并已經啟動包括核電發展規劃等在內的專項規劃，目前針對形勢發展，將會加快熱電聯產、煤電一體化發展，繼續推進上下游關系，積極調整火電結構，促進節能減排。
目前國家發改委、能源局還確定下一步將逐步關停12.5萬kW和20萬kW的小火電機組，同時不再上30萬kW的火電機組，將大量上以60萬kW、60萬kW以上的火電機組、超臨界、超超臨界火電機組，即所謂的“上大壓小”。據資料顯示，我國電力工業由于火電機組比重高，消耗的煤炭和排放的二氧化硫均占全國總量的一半以上。同時，火電機組平均每千瓦時供電煤耗較國際先進水平高60g左右，節能減排潛力較大。在火電機組中，能耗高、污染重的小火電機組比重較高，單機10萬kW及以下小火電機組占火電裝機容量的近30%，這是造成我國電力工業能源消耗和污染排放指標與國際先進水平差距較大的重要原因。小火電機組若全部由大機組替代，每年可節約標準煤9000萬t，減少二氧化硫排放180萬t，按照數據計算，將使全國電力工業煤炭消耗和二氧化硫排放總量分別下降10%和13.5%。而加大關停小火電，“上大壓小”勢必將導致“十一五”節能步子加快。
3.結語
通過超臨界火電閘閥的設計與開發，以及相關產品生產技術的日趨成熟，優化了火電機械應用流程，不但擴大了在火電領域的閥門產品的運用范圍，而且還增強了我國火電閥門機械競爭能力，為以后在火電領域的拓展和發揮提供了強有力的后盾。
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