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淺析火電閥門機(jī)械的應(yīng)用流程
來源:
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作者:pmtbc6c34
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發(fā)布時間: 2018-09-29
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介紹了火電閥門機(jī)械的應(yīng)用流程、設(shè)計及開發(fā)，著重研究了閥門在超臨界狀態(tài)下的使用、閥門各零部件材料在超臨界狀態(tài)下的使用、以及對閥門生產(chǎn)制造綜合成本的核算。論述了其結(jié)構(gòu)、主要零部件材料、熱處理、主要試驗項目及技術(shù)要求。實際應(yīng)用結(jié)果表明，火電閥門機(jī)械已成功應(yīng)用于國內(nèi)相關(guān)企業(yè)，并取得了非常好的效果，為今后火電機(jī)組相關(guān)閥門的開發(fā)及設(shè)計提供了借鑒。
關(guān)鍵詞：火電閥門機(jī)械；應(yīng)用流程；研究
前言：
火力發(fā)電在我國發(fā)電行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，并向著機(jī)組大容量、高參數(shù)、高效節(jié)能方向發(fā)展。從當(dāng)前國內(nèi)國外的發(fā)展趨勢分析，對火電廠在效率、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境適應(yīng)性方面，有競爭力的技術(shù)都瞄準(zhǔn)采用超臨界和超超臨界機(jī)組，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)機(jī)組等火電高端機(jī)械。一般中小機(jī)組熱效率在30%左右，亞臨界大型火電機(jī)組的熱效率在38%以下，而超臨界和超超臨界機(jī)組的熱效率可達(dá)42%～45%。超超臨界機(jī)組采用的火電高溫高壓閥門與亞臨界機(jī)組采用的火電高溫高壓閥門有很大不同，超超臨界機(jī)組用火電高端閥門對其在技術(shù)參數(shù)、材質(zhì)及可靠性能等方面提出了更高的要求。
1.火電高端機(jī)械機(jī)組閥門現(xiàn)狀
1.1國內(nèi)現(xiàn)狀
目前國內(nèi)火電高端機(jī)組閥門已有采用雙重密封結(jié)構(gòu)的旋塞閥；密封環(huán)-盤根雙重密封閥門（在閥蓋內(nèi)側(cè)的頂部設(shè)置一密封環(huán)，當(dāng)閥門全開時，閥桿頭就會壓緊在密封環(huán)上，二者的密封結(jié)合面就會嚴(yán)密配合）；雙向密封轉(zhuǎn)芯閥（閥芯沿軸線運(yùn)動實現(xiàn)閥的開啟、關(guān)閉）；復(fù)合式閘板大口徑硬密封平板閘閥（其結(jié)構(gòu)包括閥體、金屬硬密封閥座、副軟密封圈、復(fù)合閘板、閥桿部件）；有采用硬密封和軟密封相結(jié)合的組合密封固定式球閥；還有由軟密封圈和金屬密封環(huán)組合構(gòu)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(nèi)控平衡閥、節(jié)流閥、梭閥、緩沖閥的有機(jī)配合和相互匹配，形成一個整體的回轉(zhuǎn)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(fù)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(fù)合閥頭截止閥；有閥體外層為般材料，內(nèi)層為鈦或鈦合金層的鈦鋼復(fù)合閥；外殼采用普通鋼材制作，內(nèi)襯用耐磨材質(zhì)澆注的耐磨復(fù)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(fù)合閥；以及閥體內(nèi)設(shè)有可在導(dǎo)套內(nèi)滑動的閥瓣，閥瓣側(cè)面設(shè)有節(jié)流孔的油氣輸送復(fù)合閥。
1.2國外現(xiàn)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(huán)形的周向密封槽。在關(guān)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(guān)閥過程的一個密封件構(gòu)成。有雙密封焊接閥，通過一個閥座來調(diào)節(jié)閥座壓力來保證內(nèi)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(xiàn)。還有雙密封蝶閥及雙密封球閥，球閥有一個雙密封結(jié)構(gòu)，可使閥門內(nèi)的蝶板在高溫高壓下朝上或下運(yùn)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(tài)參數(shù)為22.115MPa，374.15℃，在水的參數(shù)達(dá)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(qū)存在，二者參數(shù)不再有分別。當(dāng)機(jī)組參數(shù)高于這一臨界狀態(tài)參數(shù)時，通常稱其為超臨界參數(shù)機(jī)組。超臨界、超超臨界火電機(jī)組具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果，超超臨界機(jī)組與超臨界機(jī)組相比，熱效率要提高1.2%，一年就可節(jié)約6000t優(yōu)質(zhì)煤。未來火電建設(shè)將主要是發(fā)展高效率高參數(shù)的超臨界（SC）和超超臨界（USC）火電機(jī)組，它們在發(fā)達(dá)國家已得到廣泛的研究和應(yīng)用。
2.火電閥門機(jī)械應(yīng)用流程
2.1四大管路系統(tǒng)及價格情況
火電發(fā)電系統(tǒng)中高工作參數(shù)、高技術(shù)含量的閥門主要分布在四大管路系統(tǒng)中，即主蒸汽管道、主給水管道、再熱器冷段熱段管道和汽機(jī)各段抽汽管道，另外還有高低壓旁路系統(tǒng)。據(jù)資料介紹，一臺60萬kW超臨界火電機(jī)組僅四大管道閥門全部進(jìn)口需6000-9000萬元，如果全部國產(chǎn)化只需3000多萬元；一臺60萬kW或30萬kW亞臨界火電機(jī)組四大管道用閥門全部進(jìn)口需5000-7000萬元，如果全部國產(chǎn)化只需2000多萬元。按目前火電發(fā)電站建設(shè)情況，每年新建60萬kW超臨界機(jī)組30臺，超臨界火電機(jī)組配套閥門全部進(jìn)口；每年新建60萬kW、30萬kW亞臨界機(jī)組25臺，亞臨界機(jī)組部分進(jìn)口，僅四大管道進(jìn)口閥門需20億-30億元以上。
2.2提高蒸汽參數(shù)
提高蒸汽參數(shù)，火電廠效率增加能降低運(yùn)行成本，但要增加投資，二者之間有個優(yōu)化數(shù)字。據(jù)德國統(tǒng)計，按目前價格水平，提高超臨界蒸汽參數(shù)，在每改善l%廠效率多花費3000萬德國馬克（DM）以內(nèi)投資時，火電廠仍能收到經(jīng)濟(jì)效益。
據(jù)資料介紹，蒸汽參數(shù)為16.7MPa/538℃/538℃亞臨界電站的電站凈效率為418%；蒸汽參數(shù)為25MPa/540℃/560℃超臨界電站的電站凈效率為43.3%；蒸汽參數(shù)為27MPa/585℃/600℃超臨界電站的電站凈效率為44.4%；蒸汽參數(shù)為30MPa/600℃/620℃超臨界電站的電站凈效率為45.1%；蒸汽參數(shù)為31.5MPa/620℃/620℃超臨界電站的電站凈效率為45.5%；蒸汽參數(shù)為35MPa/700℃/720℃超臨界電站的電站凈效率為47.6%。這些數(shù)據(jù)，可用來估算提高參數(shù)對電站效率的影響。
2.3節(jié)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(nèi)，國內(nèi)的能源發(fā)展方向還是以燃煤發(fā)電為主導(dǎo)地位。目前中電投發(fā)電機(jī)組中火電比例占到了78%。在2009年3月28日召開的電力科學(xué)發(fā)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(jīng)開始著手“十二五”電力規(guī)劃編制準(zhǔn)備工作，并已經(jīng)啟動包括核電發(fā)展規(guī)劃等在內(nèi)的專項規(guī)劃，目前針對形勢發(fā)展，將會加快熱電聯(lián)產(chǎn)、煤電一體化發(fā)展，繼續(xù)推進(jìn)上下游關(guān)系，積極調(diào)整火電結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能減排。
目前國家發(fā)改委、能源局還確定下一步將逐步關(guān)停12.5萬kW和20萬kW的小火電機(jī)組，同時不再上30萬kW的火電機(jī)組，將大量上以60萬kW、60萬kW以上的火電機(jī)組、超臨界、超超臨界火電機(jī)組，即所謂的“上大壓小”。據(jù)資料顯示，我國電力工業(yè)由于火電機(jī)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(jī)組平均每千瓦時供電煤耗較國際先進(jìn)水平高60g左右，節(jié)能減排潛力較大。在火電機(jī)組中，能耗高、污染重的小火電機(jī)組比重較高，單機(jī)10萬kW及以下小火電機(jī)組占火電裝機(jī)容量的近30%，這是造成我國電力工業(yè)能源消耗和污染排放指標(biāo)與國際先進(jìn)水平差距較大的重要原因。小火電機(jī)組若全部由大機(jī)組替代，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤9000萬t，減少二氧化硫排放180萬t，按照數(shù)據(jù)計算，將使全國電力工業(yè)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(guān)停小火電，“上大壓小”勢必將導(dǎo)致“十一五”節(jié)能步子加快。
3.結(jié)語
通過超臨界火電閘閥的設(shè)計與開發(fā)，以及相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟，優(yōu)化了火電機(jī)械應(yīng)用流程，不但擴(kuò)大了在火電領(lǐng)域的閥門產(chǎn)品的運(yùn)用范圍，而且還增強(qiáng)了我國火電閥門機(jī)械競爭能力，為以后在火電領(lǐng)域的拓展和發(fā)揮提供了強(qiáng)有力的后盾。
關(guān)鍵詞：火電閥門機(jī)械；應(yīng)用流程；研究
前言：
火力發(fā)電在我國發(fā)電行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，并向著機(jī)組大容量、高參數(shù)、高效節(jié)能方向發(fā)展。從當(dāng)前國內(nèi)國外的發(fā)展趨勢分析，對火電廠在效率、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境適應(yīng)性方面，有競爭力的技術(shù)都瞄準(zhǔn)采用超臨界和超超臨界機(jī)組，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)機(jī)組等火電高端機(jī)械。一般中小機(jī)組熱效率在30%左右，亞臨界大型火電機(jī)組的熱效率在38%以下，而超臨界和超超臨界機(jī)組的熱效率可達(dá)42%～45%。超超臨界機(jī)組采用的火電高溫高壓閥門與亞臨界機(jī)組采用的火電高溫高壓閥門有很大不同，超超臨界機(jī)組用火電高端閥門對其在技術(shù)參數(shù)、材質(zhì)及可靠性能等方面提出了更高的要求。
1.火電高端機(jī)械機(jī)組閥門現(xiàn)狀
1.1國內(nèi)現(xiàn)狀
目前國內(nèi)火電高端機(jī)組閥門已有采用雙重密封結(jié)構(gòu)的旋塞閥；密封環(huán)-盤根雙重密封閥門（在閥蓋內(nèi)側(cè)的頂部設(shè)置一密封環(huán)，當(dāng)閥門全開時，閥桿頭就會壓緊在密封環(huán)上，二者的密封結(jié)合面就會嚴(yán)密配合）；雙向密封轉(zhuǎn)芯閥（閥芯沿軸線運(yùn)動實現(xiàn)閥的開啟、關(guān)閉）；復(fù)合式閘板大口徑硬密封平板閘閥（其結(jié)構(gòu)包括閥體、金屬硬密封閥座、副軟密封圈、復(fù)合閘板、閥桿部件）；有采用硬密封和軟密封相結(jié)合的組合密封固定式球閥；還有由軟密封圈和金屬密封環(huán)組合構(gòu)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(nèi)控平衡閥、節(jié)流閥、梭閥、緩沖閥的有機(jī)配合和相互匹配，形成一個整體的回轉(zhuǎn)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(fù)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(fù)合閥頭截止閥；有閥體外層為般材料，內(nèi)層為鈦或鈦合金層的鈦鋼復(fù)合閥；外殼采用普通鋼材制作，內(nèi)襯用耐磨材質(zhì)澆注的耐磨復(fù)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(fù)合閥；以及閥體內(nèi)設(shè)有可在導(dǎo)套內(nèi)滑動的閥瓣，閥瓣側(cè)面設(shè)有節(jié)流孔的油氣輸送復(fù)合閥。
1.2國外現(xiàn)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(huán)形的周向密封槽。在關(guān)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(guān)閥過程的一個密封件構(gòu)成。有雙密封焊接閥，通過一個閥座來調(diào)節(jié)閥座壓力來保證內(nèi)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(xiàn)。還有雙密封蝶閥及雙密封球閥，球閥有一個雙密封結(jié)構(gòu)，可使閥門內(nèi)的蝶板在高溫高壓下朝上或下運(yùn)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(tài)參數(shù)為22.115MPa，374.15℃，在水的參數(shù)達(dá)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(qū)存在，二者參數(shù)不再有分別。當(dāng)機(jī)組參數(shù)高于這一臨界狀態(tài)參數(shù)時，通常稱其為超臨界參數(shù)機(jī)組。超臨界、超超臨界火電機(jī)組具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果，超超臨界機(jī)組與超臨界機(jī)組相比，熱效率要提高1.2%，一年就可節(jié)約6000t優(yōu)質(zhì)煤。未來火電建設(shè)將主要是發(fā)展高效率高參數(shù)的超臨界（SC）和超超臨界（USC）火電機(jī)組，它們在發(fā)達(dá)國家已得到廣泛的研究和應(yīng)用。
2.火電閥門機(jī)械應(yīng)用流程
2.1四大管路系統(tǒng)及價格情況
火電發(fā)電系統(tǒng)中高工作參數(shù)、高技術(shù)含量的閥門主要分布在四大管路系統(tǒng)中，即主蒸汽管道、主給水管道、再熱器冷段熱段管道和汽機(jī)各段抽汽管道，另外還有高低壓旁路系統(tǒng)。據(jù)資料介紹，一臺60萬kW超臨界火電機(jī)組僅四大管道閥門全部進(jìn)口需6000-9000萬元，如果全部國產(chǎn)化只需3000多萬元；一臺60萬kW或30萬kW亞臨界火電機(jī)組四大管道用閥門全部進(jìn)口需5000-7000萬元，如果全部國產(chǎn)化只需2000多萬元。按目前火電發(fā)電站建設(shè)情況，每年新建60萬kW超臨界機(jī)組30臺，超臨界火電機(jī)組配套閥門全部進(jìn)口；每年新建60萬kW、30萬kW亞臨界機(jī)組25臺，亞臨界機(jī)組部分進(jìn)口，僅四大管道進(jìn)口閥門需20億-30億元以上。
2.2提高蒸汽參數(shù)
提高蒸汽參數(shù)，火電廠效率增加能降低運(yùn)行成本，但要增加投資，二者之間有個優(yōu)化數(shù)字。據(jù)德國統(tǒng)計，按目前價格水平，提高超臨界蒸汽參數(shù)，在每改善l%廠效率多花費3000萬德國馬克（DM）以內(nèi)投資時，火電廠仍能收到經(jīng)濟(jì)效益。
據(jù)資料介紹，蒸汽參數(shù)為16.7MPa/538℃/538℃亞臨界電站的電站凈效率為418%；蒸汽參數(shù)為25MPa/540℃/560℃超臨界電站的電站凈效率為43.3%；蒸汽參數(shù)為27MPa/585℃/600℃超臨界電站的電站凈效率為44.4%；蒸汽參數(shù)為30MPa/600℃/620℃超臨界電站的電站凈效率為45.1%；蒸汽參數(shù)為31.5MPa/620℃/620℃超臨界電站的電站凈效率為45.5%；蒸汽參數(shù)為35MPa/700℃/720℃超臨界電站的電站凈效率為47.6%。這些數(shù)據(jù)，可用來估算提高參數(shù)對電站效率的影響。
2.3節(jié)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(nèi)，國內(nèi)的能源發(fā)展方向還是以燃煤發(fā)電為主導(dǎo)地位。目前中電投發(fā)電機(jī)組中火電比例占到了78%。在2009年3月28日召開的電力科學(xué)發(fā)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(jīng)開始著手“十二五”電力規(guī)劃編制準(zhǔn)備工作，并已經(jīng)啟動包括核電發(fā)展規(guī)劃等在內(nèi)的專項規(guī)劃，目前針對形勢發(fā)展，將會加快熱電聯(lián)產(chǎn)、煤電一體化發(fā)展，繼續(xù)推進(jìn)上下游關(guān)系，積極調(diào)整火電結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能減排。
目前國家發(fā)改委、能源局還確定下一步將逐步關(guān)停12.5萬kW和20萬kW的小火電機(jī)組，同時不再上30萬kW的火電機(jī)組，將大量上以60萬kW、60萬kW以上的火電機(jī)組、超臨界、超超臨界火電機(jī)組，即所謂的“上大壓小”。據(jù)資料顯示，我國電力工業(yè)由于火電機(jī)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(jī)組平均每千瓦時供電煤耗較國際先進(jìn)水平高60g左右，節(jié)能減排潛力較大。在火電機(jī)組中，能耗高、污染重的小火電機(jī)組比重較高，單機(jī)10萬kW及以下小火電機(jī)組占火電裝機(jī)容量的近30%，這是造成我國電力工業(yè)能源消耗和污染排放指標(biāo)與國際先進(jìn)水平差距較大的重要原因。小火電機(jī)組若全部由大機(jī)組替代，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤9000萬t，減少二氧化硫排放180萬t，按照數(shù)據(jù)計算，將使全國電力工業(yè)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(guān)停小火電，“上大壓小”勢必將導(dǎo)致“十一五”節(jié)能步子加快。
3.結(jié)語
通過超臨界火電閘閥的設(shè)計與開發(fā)，以及相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟，優(yōu)化了火電機(jī)械應(yīng)用流程，不但擴(kuò)大了在火電領(lǐng)域的閥門產(chǎn)品的運(yùn)用范圍，而且還增強(qiáng)了我國火電閥門機(jī)械競爭能力，為以后在火電領(lǐng)域的拓展和發(fā)揮提供了強(qiáng)有力的后盾。
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