介绍了火电阀门机械的应用流程、设计及开发，着重研究了阀门在超临界状态下的使用、阀门各零部件材料在超临界状态下的使用、以及对阀门生产制造综合成本的核算。论述了其结构、主要零部件材料、热处理、主要试验项目及技术要求。实际应用结果表明，火电阀门机械已成功应用于国内相关企业，并取得了非常好的效果，为今后火电机组相关阀门的开发及设计提供了借鉴。
关键词：火电阀门机械；应用流程；研究
前言：
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。从当前国内国外的发展趋势分析，对火电厂在效率、经济和环境适应性方面，有竞争力的技术都瞄准采用超临界和超超临界机组，整体煤气化联合循环机组等火电高端机械。一般中小机组热效率在30%左右，亚临界大型火电机组的热效率在38%以下，而超临界和超超临界机组的热效率可达42%～45%。超超临界机组采用的火电高温高压阀门与亚临界机组采用的火电高温高压阀门有很大不同，超超临界机组用火电高端阀门对其在技术参数、材质及可靠性能等方面提出了更高的要求。
1.火电高端机械机组阀门现状
1.1国内现状
目前国内火电高端机组阀门已有采用双重密封结构的旋塞阀；密封环-盘根双重密封阀门（在阀盖内侧的顶部设置一密封环，当阀门全开时，阀杆头就会压紧在密封环上，二者的密封结合面就会严密配合）；双向密封转芯阀（阀芯沿轴线运动实现阀的开启、关闭）；复合式闸板大口径硬密封平板闸阀（其结构包括阀体、金属硬密封阀座、副软密封圈、复合闸板、阀杆部件）；有采用硬密封和软密封相结合的组合密封固定式球阀；还有由软密封圈和金属密封环组合构成双重密封防火蝶、双向金属硬密封蝶阀等。另外还有通过双向内控平衡阀、节流阀、梭阀、缓冲阀的有机配合和相互匹配，形成一个整体的回转控制阀；由旋塞阀、截止阀、热静力型疏水阀和截止阀4个部分组成的高温高压旋塞型复合阀；采用主阀头和副阀头两个阀头，且副阀头中具有曲折流道的高温高压复合阀头截止阀；有阀体外层为般材料，内层为钛或钛合金层的钛钢复合阀；外壳采用普通钢材制作，内衬用耐磨材质浇注的耐磨复合阀门；有阀盘和阀杆分为两体，阀盘铰接在阀体上的旋启式复合阀；以及阀体内设有可在导套内滑动的阀瓣，阀瓣侧面设有节流孔的油气输送复合阀。
1.2国外现状
国外方面，已有双密封阀、带清洁功能的清洁防渗漏的火电高端双密封阀。该阀在连接口的圆柱限位表面间外壳上有一个环形的周向密封槽。在关闭位置，双向密封阀的两个周向槽配合、双密封型高纯度流体阀，由阻流体通过一个管道的阀密封座，用于关阀过程的一个密封件构成。有双密封焊接阀，通过一个阀座来调节阀座压力来保证内部密封，外部密封则是通过焊接连接套管的前表面到阀体的前面的圆柱密封面来实现。还有双密封蝶阀及双密封球阀，球阀有一个双密封结构，可使阀门内的蝶板在高温高压下朝上或下运动而不会有瞬间移动，用蝶板上的弹性物来完全密封。
1.3超临界
水的临界状态参数为22.115MPa，374.15℃，在水的参数达到该临界点时，水的完全汽化会在一瞬间完成，即在临界点时，在饱和水与饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，二者参数不再有分别。当机组参数高于这一临界状态参数时，通常称其为超临界参数机组。超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率要提高1.2%，一年就可节约6000t优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。
2.火电阀门机械应用流程
2.1四大管路系统及价格情况
火电发电系统中高工作参数、高技术含量的阀门主要分布在四大管路系统中，即主蒸汽管道、主给水管道、再热器冷段热段管道和汽机各段抽汽管道，另外还有高低压旁路系统。据资料介绍，一台60万kW超临界火电机组仅四大管道阀门全部进口需6000-9000万元，如果全部国产化只需3000多万元；一台60万kW或30万kW亚临界火电机组四大管道用阀门全部进口需5000-7000万元，如果全部国产化只需2000多万元。按目前火电发电站建设情况，每年新建60万kW超临界机组30台，超临界火电机组配套阀门全部进口；每年新建60万kW、30万kW亚临界机组25台，亚临界机组部分进口，仅四大管道进口阀门需20亿-30亿元以上。
2.2提高蒸汽参数
提高蒸汽参数，火电厂效率增加能降低运行成本，但要增加投资，二者之间有个优化数字。据德国统计，按目前价格水平，提高超临界蒸汽参数，在每改善l%厂效率多花费3000萬德国马克（DM）以内投资时，火电厂仍能收到经济效益。
据资料介绍，蒸汽参数为16.7MPa/538℃/538℃亚临界电站的电站净效率为418%；蒸汽参数为25MPa/540℃/560℃超临界电站的电站净效率为43.3%；蒸汽参数为27MPa/585℃/600℃超临界电站的电站净效率为44.4%；蒸汽参数为30MPa/600℃/620℃超临界电站的电站净效率为45.1%；蒸汽参数为31.5MPa/620℃/620℃超临界电站的电站净效率为45.5%；蒸汽参数为35MPa/700℃/720℃超临界电站的电站净效率为47.6%。这些数据，可用来估算提高参数对电站效率的影响。
2.3节能减排
由于我国目前的能源使用主要以煤为主，这就决定了在今后很长一段时间内，国内的能源发展方向还是以燃煤发电为主导地位。目前中电投发电机组中火电比例占到了78%。在2009年3月28日召开的电力科学发展高层论坛上，国家能源局电力司副司长曹述栋透露，国家能源局已经开始着手“十二五”电力规划编制准备工作，并已经启动包括核电发展规划等在内的专项规划，目前针对形势发展，将会加快热电联产、煤电一体化发展，继续推进上下游关系，积极调整火电结构，促进节能减排。
目前国家发改委、能源局还确定下一步将逐步关停12.5万kW和20万kW的小火电机组，同时不再上30万kW的火电机组，将大量上以60万kW、60万kW以上的火电机组、超临界、超超临界火电机组，即所谓的“上大压小”。据资料显示，我国电力工业由于火电机组比重高，消耗的煤炭和排放的二氧化硫均占全国总量的一半以上。同时，火电机组平均每千瓦时供电煤耗较国际先进水平高60g左右，节能减排潜力较大。在火电机组中，能耗高、污染重的小火电机组比重较高，单机10万kW及以下小火电机组占火电装机容量的近30%，这是造成我国电力工业能源消耗和污染排放指标与国际先进水平差距较大的重要原因。小火电机组若全部由大机组替代，每年可节约标准煤9000万t，减少二氧化硫排放180万t，按照数据计算，将使全国电力工业煤炭消耗和二氧化硫排放总量分别下降10%和13.5%。而加大关停小火电，“上大压小”势必将导致“十一五”节能步子加快。
3.结语
通过超临界火电闸阀的设计与开发，以及相关产品生产技术的日趋成熟，优化了火电机械应用流程，不但扩大了在火电领域的阀门产品的运用范围，而且还增强了我国火电阀门机械竞争能力，为以后在火电领域的拓展和发挥提供了强有力的后盾。
参考文献
[1]徐咏斌，汪菊.超临界火电闸阀的创新应用[J].电力通用机械，2009，7：56-60.
[2]方晶莹，李志鹏，孔华山.超超临界火电机组硬密封复合阀研究与应用[J].电站系统工程，2013（3），29（2）：39-41.