超超临界火电机组阀门国产化研究
孟新凌1 ,程俭学1 ,俞树荣2 ,余 龙2
(1 .河南开封高压阀门有限公司,河南开封 475002 ;2.兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州 730050)
摘要:阐述了超超临界火电机组用阀门的现状、研制技术及发展前景,提出了材料、设计、焊接、机械加工和质量管理等方面的解决方案,结合生产过程中的经验和创新,对超超临界火电机组阀门的关键技术进行了有益探讨,为超超临界火电机组阀门的国产化奠定了基础。
关键词:阀门;超超临界;研制
中图分类号:TH 138 .52 文献标志码:A
Study of Domestic Valve on Ultra Supercrit ical Units
MENG Xin-l ing1 , CHENGJian-xue1 , YU Shu-rong2 , YU Long2
(1 .Henan Kaifeng High Pressure Valve Ltd ., Kaifeng 475002 , China ;2 .College of Pet rochemical Enginee ring Technolog y , Lanzhou U niv .o f Tech ., Lanzhou 730050 , China)
Abstract :The late st develo pment , manufacture technology and domestic of ult ra supe rcritical manufacture are presented .The resolve project s for ma terial , desig n , joint ing ,machining and quality cont ro l w ere discussed .Base on experiences and innov ations , the key technolog y for valve of ultra-supercri tical unit s w as researched , and base fo r domest ic v alve s of ult ra supercri tical uni ts w as established .
Key words :v alve ;ult ra supercritical ;manufacture
火力发电在我国发电行业中占据主导地位,并向着机组大容量、高参数、高效节能方向发展,“十一五”及以后重点发展600 MW、1 000 MW以上超临界及超超临界的机组。目前正在运行、在建或陆续开工的1 000 MW超超临界火电机组有浙江玉环、山东邹县、浙江宁海、外高桥3期、芜湖电厂2期、平顶山二电厂以及山西漳泽等18个项目中的38台,总容量超过38 000 MW。机组控制需要阀门辅机,超超临界火电机组用高温高压阀门作为辅机之一,其作用非常重要, F92和WB36整体锻钢阀拥有巨大的市场需求。但超超临界机组用高温高压阀门与亚临界机组用高温高压阀门有很大不同,在技术参数、材质及可靠性能等方面提出了更高的要求。超超临界机组用高温高压阀门国产化必须解决材料、设计、焊接、加工、检验和质量保证等问题,文中对此加以研究探讨。
1 超超临界火电机组参数
超超临界火电机组容量包括600 MW、900 MW及1 000 MW[ 1]。超超临界火电发电站上的阀门并不全是超超临界参数阀门,用于超超临界的阀门系统有[ 2] :①汽水系统阀门———主给水、高压加热器及锅炉本体。②过热器系统———安全阀。③汽轮机高压旁路系统阀门———减温减压器。④汽水系统的辅助阀门———放汽、放水、侧量仪表。
2006年投产的华电国际邹县发电厂和华能浙江玉环发电厂1 000 MW超超临界火力机组的主要设计参数为,主蒸汽温度603℃、压力27 .5 MPa、锻材F92 ;主给水温度303℃、压力40 MPa、钢管材料WB36 ;热再热蒸汽温度608℃、蒸汽压力7 .53 MPa、锻材F91 ;冷再热蒸汽温度525℃、蒸汽压力7 .53 MPa、锻材F11。该发电机组部分管道设计参数见表1。
表1 1 000 MW汽轮机部分管道设计参数
2 超超临界火电机组阀门现状
河南开封高压阀门有限公司在高温高压阀门设计、制造等方面的综合能力基本反映了我国阀门行业生产现状。该公司于1986年率先引进日本冈野阀门株式会社的高温高压电站阀门铸钢技术与产品设计和制造技术, 20多年来先后研制开发了300 MW、600 MW火电机组中主蒸汽、再热器、过热器及高加旁路等系统用以WCB、WC9材料为主的电站高端阀门产品,基本上可以满足亚临界、超临界600 MW以下火电机组所需高温高压阀门的需求。
2000年开始,该公司对超临界及超超临界1 000 MW火电机组所需的F91、F92和WB36高温高压阀门进行了长期研究和应用,但有许多因素制约了大批量、高参数、大规格高温高压阀门的制造。而在国外,不仅设计资料较多,普遍应用计算机软件进行应力分析计算及动态分析计算,而且冶炼铸造与锻造、机加工、检验和质量保证能力强,出现了一批如VELAN、KSB、SEMPLL等在超超临界火电机组阀门占有霸主地位的著名阀门公司。
制约我国超超临界火电机组阀门发展的关键因素主要有以下3点。
(1)冶炼与锻造能力弱 对超超临界火电机组阀门材料的冶炼设备、锻造设备、原料成分甚至气候条件的要求都非常严格,须采用真空冶炼或炉外精炼设备和技术以及千吨级大型水压机、自动化控制程度高的热处理炉等设备,国内现有阀门公司均不具有这些设备。国内采用自由锻方法,加工量大、费料、费工, 1台阀体的加工需100多个工时。而国外VELAN公司用3万吨水力压力机锻造,采用三相模锻技术,其材料组织状态优于自由锻,机加工量也
大为减少。
(2)设计方法和手段单一 国内大多采用常规计算方法,不能适应高参数阀门实际工况要求。虽然也采用计算机辅助设计、有限元应力分析、流体分析和动态分析计算,但与国外企业相比还有很大差距,其主要原因是高参数阀门专用计算机分析软件缺乏、国外软件价格昂贵以及有限元分析技术人员缺乏,企业应与高等院校联合进行先进数值计算软件的开发和培训。
(3)质量管理和检验持续性差 产品最终使用的性能由设计预先性、加工制造和材料的综合性决定。为保证产品性能,从原材料毛坯进厂检查、检测到热处理等过程,都需要制定专门的操作规程和管理制度,管理难度较大,导致质量控制稳定性和持续性差。
(来源:中国泵阀第一网)