2013年10月28日
随着发电厂技术的不断发展，效率已从30%左右提高到45 - 50%之间，这有助于电厂满足日益严格的环境法规和原材料稀缺的要求。一家发电厂的效率提高15 - 20%，导致二氧化碳排放量减少约50%，而发电量却没有减少。这是通过在更高的压力和温度下运行电厂来实现的。然而，要将蒸汽参数提高到750°C，同时将压力提高到500bar，就需要对材料和组件进行鉴定和优化，以确保它们能够满足这些更苛刻的条件。阀的要求为了确保阀门在这种更高的压力和温度环境下的可靠运行，首先需要正确选择材料。通常，含9%到12%铬的钢用于温度高达630°C(例如:材料1.4901或ASTM A182级F92)。然而，只有镍基合金，如2.4663(合金617)，用于700°C以上的温度。缺点是这些合金非常昂贵，因为这种材料很难加工。为了确保电厂组件的安全，除了EN和VdTÜV标准外，材料要求还必须满足特定的电厂规范。在电厂的启动和关闭过程中，管道组件和管件将受到高温温差的影响。这些差异会使材料变形，并且由于元件的热膨胀不同，会引起不希望的张力。另一个风险来自于这样一个事实，即在加热阶段，阀杆的膨胀比阀体的膨胀小，这可能导致阀尖轻微抬升离开阀座，造成内部泄漏。因此，在选择阀门部件的材料时需要特别注意，以确保所使用的材料具有相同的热膨胀系数。为了防止阀头在温度变化期间上升，建议通过弹簧组件启动阀头的关闭力，以补偿热膨胀差。密封元件，特别是向大气动态密封阀杆的填料，也需要能够承受高压和高温。石墨填料通常用于此目的。然而，石墨在550°C的空气中有氧气时开始氧化;因此，建议将阀杆密封移到温度相当低且完全没有氧化风险的地方。这可以通过扩展阀盖和使用额外的冷却肋来实现。焊接处需要仔细检查。特别是高温材料，如1.4901，在焊接过程中对热裂纹的形成非常敏感。即使阀门本身没有任何焊缝，也必须记住，在安装过程中，当将阀门焊接到管道组件中时，焊缝必须经过后续的热处理;这个过程需要至少半个小时(取决于接缝的大小)，温度约为750°C。对焊接的要求特别高，需要所谓的“黑白”连接，这经常发生在仪表接口的过程中。为了避免在现场制作焊接接头，这种特殊的连接已经在主隔离阀上进行了，例如，将材料为1.4952的短管从1.4901焊接到阀体上。研发项目为了在极端条件下观察和测试创新的高强度锅炉和管道材料，已经建立了几个研究和开发项目，希望从这些研究中获得的见解将用于帮助开发安全、控制和针型截止阀、密封或涂层系统等组件，这些组件可以在700°C以上的温度下以可靠和经济的方式使用。其中一个由欧盟委员会设立的项目是COMTES700(700°C发电厂组件测试设施)。该项目于2004年7月启动，并通过欧洲发电厂运营商和制造商的合作而成为可能。在AS-Schn eider公司成功制造出高温组件并安装到E.ON Kraftwerke公司位于德国的Scholven燃煤电厂后，测试工厂于2005年7月至2011年12月运行。该装置的运行条件是蒸汽温度535℃，压力230巴。2200 t/h的蒸汽流量产生了676 MW的净输出能力。
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