中國核電閥門發(fā)展趨勢及關鍵核級閥門的研發(fā)

中國核電閥門發(fā)展趨勢及關鍵核級閥門的研發(fā)

門的翻新是一項艱苦而艱難的任務。國家積極實施重大裝備國產(chǎn)化戰(zhàn)略舉措,為閥門制造業(yè)帶來了千載難逢的發(fā)展機遇,經(jīng)過多年的努力,中國閥門國產(chǎn)化已經(jīng)取得了可喜進展。特別是在有關部門努力推進下,有關生產(chǎn)廠家齊心攻克下,近幾年在某些方面已經(jīng)接近國際先進水平,實現(xiàn)了國家重大裝備項目國產(chǎn)化的突破,相應閥門業(yè)的設計制造、裝備配套能力及企業(yè)管理水平都有了全面的提升。一、紅沿空氣壓水堆核閥企業(yè)生產(chǎn)技術日開階段10年前我國核電閥門還剛起步,國產(chǎn)核閥幾乎是空白。然而經(jīng)過近幾年努力,已取得可喜的進步。我國有關閥門企業(yè)抓住機遇,走自主創(chuàng)新發(fā)展之路,充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢,依托核電項目建設,不斷提高核閥設計水平,推動我國核電建設標準化、系列化、規(guī)?；l(fā)展,為實現(xiàn)國家核電發(fā)展目標作出貢獻。中核科技、大連大高等一批骨干企業(yè)根據(jù)國家“自主發(fā)展”核電的要求,勇挑重擔,大力開發(fā)核電站用閥門,消化核電技術要求,進行了大量的可靠性技術和模擬分析,反復修改和完善設計,進行了上百次的實驗和驗證,最終完成高參數(shù)高溫高壓的核級閥門的鑒定試驗,并通過國家級鑒定,至此我國百萬千瓦核電站大部分的核級部分閥門已經(jīng)具備國產(chǎn)化能力。核電關鍵閥門如圖1。隨著紅沿河、寧德等二代改進型核電項目的開工建設和三門、海陽等三代核電技術引進后消化吸收工作的展開,核電裝備國產(chǎn)化工作已經(jīng)進入實質性階段。在國家發(fā)改委的組織協(xié)調下,中國機械工業(yè)聯(lián)合會積極配合,裝備制造業(yè)和有關業(yè)主單位共同努力,核電裝備國產(chǎn)化率近兩年來又有明顯進展。近兩年來,核電閥門制造企業(yè)分別與中廣核集團和中核集團等業(yè)主單位聯(lián)合,在一些關鍵核級閥門的研發(fā)上取得了可喜的進展。根據(jù)目前秦山、紅沿河項目核閥招標情況,結合閥門行業(yè)已有的能力及業(yè)績,紅沿河1、2號機組閥門國產(chǎn)化率將達到35%左右;再經(jīng)過1～2年的攻關和研發(fā),核閥制造將會取得更大的突破,在紅沿河3、4號機組上國產(chǎn)化率有望達到60%。中核蘇閥科技實業(yè)股份有限公司(中核科技)和中核秦山核電聯(lián)營公司聯(lián)合研制開發(fā)的大型壓水堆核電站3種核一級閥門和4種核二級閥門等7臺核電閥門樣機的聯(lián)合攻關研制并通過了國家級鑒定。其中的核一級高Cv值旋啟式止回閥和核二級電動彈簧式平行雙閘板閘閥的研制填補了國內(nèi)空白,達到國外同類產(chǎn)品水平。目前中核科技在秦山二期擴建工程中承擔了2211臺核級閥門的制造任務,其中好多是替代進口的關鍵閥門,實現(xiàn)了國產(chǎn)化,目前合同產(chǎn)品正在按期制造。中核科技與中廣核工程公司在2008年聯(lián)合開發(fā)核級W型閘閥、核二級直通式隔膜閥等9臺核閥樣機。目前第一批4臺樣機已完成設計,通過了專家設計評審。并參與中廣核的工程招標,目前正在投標的有紅沿河一期的LOT190E、LOT190G等標段。中核科技核電站關鍵閥門重點攻關項目已自主研制完成,并通過科技鑒定的核閥樣機有23臺,也是目前國內(nèi)核閥樣機數(shù)量最多,范圍最廣的廠家,覆蓋了閘閥、截止閥、止回閥、控制閥、蝶閥、隔膜閥和儀表閥等核級閥門,這些核閥樣機涵蓋了百萬千瓦核電站大部分的核級閥門。2009年,大連大高閥門與中國核電工程公司簽定了秦山方家山核電工程和福建福清核電一期工程核級閥門的定貨合同,合同總額為6000余萬元,至此,大高閥門已經(jīng)承接在建核電工程2.3萬臺核閥,共計2億元的供貨合同,成為國內(nèi)生產(chǎn)核閥的最大廠家之一。大高閥承接的2億元核級閥門訂單中,核一級截止閥、核一級大口徑止回閥等兩種產(chǎn)品為國內(nèi)首次、首臺自主化供貨,是與國際頂級閥門企業(yè)競爭的唯一國內(nèi)企業(yè),實現(xiàn)了國家重大裝備項目國產(chǎn)化的突破。大高閥門的一、二、三級核閥使該核電站截止閥和止回閥閥門的國產(chǎn)化率一下子提高到50%;2009年,在紅沿河核電站國際招標的4個核級閥門包中,大高閥門與世界頂級公司公開競標,一舉拿下兩個包,核閥的國產(chǎn)化率提高到60%。目前,紅沿河、秦山三期、浙江方家山等國家在建的九大核電站項目,每個項目至少包括兩個以上的大型壓水堆,大高閥門是當仁不讓的閥門主要供應商。近期又承接了EPR三代核電(臺山)項目國內(nèi)首個核閥供貨合同。江蘇神通閥門和中廣核工程有限公司聯(lián)合研制開發(fā)的百萬千瓦壓水堆核電站核二級安全殼隔離蝶閥通過鑒定。專家組認為閥門的各項性能滿足了技術和相關標準要求,各項技術指標均達到國際先進水平。目前,江蘇神通已開發(fā)出球閥、蝶閥、截止閥及各類冶金、核閥共85個系列2000多個規(guī)格產(chǎn)品。其核閥不僅廣泛應用于我國嶺澳、秦山、田灣核電站等。特別是該公司核閥成功應用于嶺澳核電工程,使我國嶺澳核電工程閥門設備首次實現(xiàn)了國產(chǎn)化。石家莊閥門一廠自主研制的百萬千瓦核電站核二級“安全殼隔離閥”,并通過國家級鑒定,開發(fā)的另一項核三級大口徑閘閥,用于壓水堆核電廠一回路輔助系統(tǒng)中,執(zhí)行系統(tǒng)的安全功能,切斷或接通管路,從而保證了系統(tǒng)正常運行,該閥門驅動、密封結構達到國際同類產(chǎn)品的先進水平。與此與中核電工程公司簽訂了“方家山核電廠擴建項目”和“福建福清核電廠一期工程”核島通風空調——核風閥國產(chǎn)化訂貨的合同。涉及的核閥包含了:截斷型隔離閥、對開式隔離閥、電磁式快速隔離閥、氣動快速隔離閥和平衡閥等安全級的共計17個品種,320個規(guī)格,2298臺核閥。浙江三方控制閥與中廣核工程公司簽訂1200萬元核電項目控制閥供貨合同(紅沿河、寧德、陽江LOT190BC—2項目)。該單項目中包括遼寧紅沿河核電廠一期工程、福建寧德核電廠一期工程、陽江核電站一期工程。河南開封高壓閥門2009年贏得紅沿河核電工程LOT45E閘閥/截止閥/止回閥合同和寧德核電工程LOT45E閘閥/截止閥/止回閥的核電合同。合同總金額達3100萬元。以及嶺澳II期核電項目。常州電站輔機總廠自主研發(fā)的“核1E級K1類閥門電動裝置、核1E級K3類閥門氣動裝置”新品樣機鑒定,填補了國內(nèi)1E級閥門電動裝置的空白;產(chǎn)品先后為秦山一期、二期、三期、巴基斯坦C1項目、C2項目、大亞灣、田灣、卡拉奇、核一院試驗管線等核電站和其他核設施提供核級閥門電動裝置。揚州電力設備修造廠最近研發(fā)成功1E/K2類SDZH2核級閥門電動裝置,也于2009年通過了國家級技術鑒定,該核級閥門電動裝置性能可靠,達到了該核級閥門電動裝置產(chǎn)品的國產(chǎn)化。揚州電力設備修造廠生產(chǎn)的核級電動、氣動執(zhí)行機構如圖2。田灣核電有限公司已采用訂貨,安裝于分布在核島和常規(guī)島(JET系統(tǒng))的26161、26524型截止閥上。同時,自主研發(fā)1E級K3類膜片式氣動執(zhí)行機構(HQ3D—24ZHS)樣機并鑒定,滿足了核閥核級氣動執(zhí)行機構國產(chǎn)化發(fā)展需求。上海自儀股份自動化儀表七廠自主研發(fā)的核級調節(jié)閥——核島通用單座調節(jié)閥DN25母閥2009年獲得成功并采用在紅沿河核電工程上。江蘇吳江市東吳機械公司為秦山核電二期提供了一批核級國產(chǎn)化安全閥。二、全焊接管路控制閥由于我國閥門行業(yè)對高端球閥開發(fā)的能力不足,歷年來,我國能源領域長輸管線上的全焊接球閥幾乎清一色是從國外進口,特別是1m以上的大口徑全焊接球閥,更是國外企業(yè)的“專利”。為了打破這種局面,2008年,國家發(fā)改委和能源局聯(lián)合向國務院提交報告,提出了能源裝備國產(chǎn)化的口號,重點攻克。國家能源局和中國石油著手推動重大裝備制造業(yè)國產(chǎn)化,這給我們國內(nèi)企業(yè)帶來了曙光。五洲閥門集團加大技改投入,投資8000多萬元的新增500臺(套)長輸管線全焊接生產(chǎn)項目,被正式列入國債項目計劃,將得到國家900萬元的財政補助。將有望打破中石油、中石化等我國能源領域長輸管線全焊接球閥被國外企業(yè)壟斷的歷史。項目完成后將率先進入西氣東輸二線東段240億元以上的全焊接球閥市場。五洲閥門還將上馬1.2m口徑、壓力更大的長輸管線全焊接球閥。目前符合國家要求天然氣長輸管道關鍵設備國產(chǎn)化、有能力生產(chǎn)全焊接大口徑球閥的國內(nèi)企業(yè)有5家,分別是五洲閥門、上海耐萊斯閥門、蘇州紐威閥門、成都高中壓閥門廠和自貢高壓閥門廠,其中五洲閥門和成都高閥被國家列入國債項目。自貢高壓閥門為西氣東輸淮武工程,提供了一批全焊接管線球閥。這是國內(nèi)重點特大型建設項目中首次應用國產(chǎn)的全焊接球閥,結束了國外產(chǎn)品在該領域的壟斷歷史,與世界著名企業(yè)同臺競技,2008年在“川氣東送”項目站全焊式球閥產(chǎn)品的競標而贏得訂單。在國家的重點工程中石油蘭(州)→鄭(州)→長(沙)成品油管道工和中海油上海LNG項目輸氣管線工程兩項所需全焊接球閥中中標,此次由自貢高閥中標的球閥是中國石油管道首次通過公開招標的項目,產(chǎn)品規(guī)格分別為16-32in(1in=25.4mm,下同)150磅級,共計46臺。在中海油上海LNG項目上,自貢高閥以國內(nèi)唯一取得國際投標資格的民族品牌,與國外幾大著名公司同臺競爭,取得預中標的產(chǎn)品規(guī)格分別為12in、16in、20in、28in國產(chǎn)化管線閥門,壓力為600磅級。2008年自貢高閥在中標“西氣東輸”二線工程和中石化榆林→濟南天然氣管道項目訂單基礎上,又取得乳山→文登→榮成天然氣輸氣系統(tǒng)工程國產(chǎn)化鍛鋼球閥訂單。近期國內(nèi)首臺1.6m大口徑、高4m、長6m、50余噸重的兩體結構水電球閥成功下線,目前完成2臺發(fā)往云南省文山拉氣電站國家重點工程建設工地。僅2009年就新增訂貨1.5億元,為“西氣東輸二線”的國產(chǎn)化全焊接鍛鋼球閥再立新功。56in超大球閥有兩人高,是球閥產(chǎn)品里的“巨無霸”,多年來為歐美閥門巨頭所壟斷。紐威56in全焊接球閥如圖3。2008年蘇州紐威閥門一舉打破了伊朗市場原本由歐美產(chǎn)品獨占的局面,贏得了25%的份額,在世界超大閥門領域占據(jù)了一席之地。在國內(nèi)市場,西氣東輸工程原本全是從美國進口的超大球閥,而紐威憑借自身的高性價比優(yōu)勢,在最近的招標中獲得超億元的訂單。紐威投資1億元建成了現(xiàn)代化的冶煉廠,研制出了適合超低溫閥門的生產(chǎn)材料,成為國內(nèi)首家生產(chǎn)可耐-196℃低溫閥門的企業(yè),并通過了殼牌等石油巨頭的嚴格試驗,已經(jīng)廣泛應用于國內(nèi)外的重大項目。中石油物資裝備總公司組織的澀寧蘭輸氣管道復線工程項目的招標,上海耐萊斯·詹姆斯伯雷閥門在眾多國內(nèi)外知名投標廠家中脫穎而出,以高質量產(chǎn)品、合適價格、優(yōu)質服務一舉贏得投標,選用國產(chǎn)化球閥200多臺,其中102臺全焊接球閥,最大口徑達26in,壓力級為600磅級,合同總金額近6000萬元。伯特利閥門集團開發(fā)成功48in—900lb全焊接鍛鋼球閥樣機,技術含量高,核心就是解決焊接變形和應力。該球閥閥體毛坯重達幾十噸,也是國際上目前最尖端的閥門產(chǎn)品,在國內(nèi)同類產(chǎn)品中是首臺首套,價格高達700萬元,目前國內(nèi)僅生產(chǎn)出13臺,而中國→哈薩克斯坦輸油主管線需用100多臺閥門。伯特利閥門接到“西氣東輸”工程沈陽段支線油氣管道使用閥門的1000多萬元訂單。投入1000萬元的設備完成柔性加工生產(chǎn)線以提高產(chǎn)能,還購入了當?shù)赝袠I(yè)間首臺臥式數(shù)控加工中心設備,重點開發(fā)全焊接球閥和高參數(shù)高壓力蝶閥系列。2009年8月23日溫家寶總理考察伯特利集團時,對他們成功開發(fā)48in—900lb全焊接鍛鋼球閥表示贊賞,強調“以前俄羅斯客戶很相信德國的產(chǎn)品,而現(xiàn)在伯特利的產(chǎn)品成功打入了俄羅斯市場,說明我們的產(chǎn)品有過硬的質量。要堅定信心,走產(chǎn)學研結合的路子,努力實現(xiàn)重大裝備的國產(chǎn)化?！比?、開發(fā)天然氣閥門、壓閥等超低溫閥門,導致裝配式建筑材料的國產(chǎn)化我國閥門行業(yè)的一批骨干企業(yè)大膽創(chuàng)新,積極推進閥門國產(chǎn)化的步伐,推進重大裝備閥門產(chǎn)品的國產(chǎn)化工作,為重點項目節(jié)省了大量外匯,使用戶服務和維修更加方便,重要的是掌握了高端技術的自主權。好多產(chǎn)品的成功研制,大大提高了石化行業(yè)特種閥門國產(chǎn)化的設計和制造水平,使我國特種閥門的設計和制造達到了國際先進水平,并為我國石油化工、煤化工和煤制油等重要工業(yè)的發(fā)展提供了優(yōu)良的閥門裝備,為部分閥門產(chǎn)品全面替代進口,為高端閥門產(chǎn)品實施國產(chǎn)化打下了堅實的基礎。中核科技承擔了中石化裝備總公司2009年重點攻關百萬噸乙烯國產(chǎn)化閥門項目,并配套天津百萬噸乙烯重點裝置項目,主要包括3-18in、1500-2500磅級、耐高溫540℃的Y截止閥、止回閥、斜瓣式止回閥等17種規(guī)格型號特種高端閥門,共計138臺高溫高壓國產(chǎn)化閥門新品,目前已全部運用于該項目上。中核科技自主研發(fā)的DN56in(DN1400mm)特大口徑錐齒輪低溫閘閥最近試制成功。直接采用在中國石油遼陽石化有限公司乙烯及配套工程裝置國產(chǎn)化項目上。保一集團與浙大合作自主研發(fā)超低溫液化天然氣閥門及深冷工藝開發(fā)應用的可耐-196℃低溫的固定球閥、蝶閥等閥門超低溫系列閥門,經(jīng)過攻關終獲成功。填補了國內(nèi)超低溫閥門的空白,也為該類閥門國產(chǎn)化作了貢獻。該項目的研制成功,不但給保一集團每年帶來數(shù)百萬元的訂單,目前這類閥門產(chǎn)品已經(jīng)應用到中石化、廣西中油能源公司和廣東、福建等地的液化天然氣站上,并廣泛應用在國內(nèi)和國外的一些重大工程項目中。蘭州高壓閥門實施名牌戰(zhàn)略,公司產(chǎn)品連續(xù)4年穩(wěn)居“中石化”閥門銷售額排名第一,在重大裝備閥門國產(chǎn)化中也做了很大貢獻。與蘭州理工大學進行技術合作,聯(lián)合成立閥門研發(fā)中心,重點開發(fā)并研制成功高低溫、高壓、耐磨硬密封球閥、抗硫平板閘閥、高磅級鍛鋼加氫閥門等多種國產(chǎn)化新品。2008年由蘭高閥研制的抗高硫高酸的高壓國產(chǎn)化平板閘閥已大量應用于“川氣東送”工程中。2009年7月,公司成功簽訂目前國際最大級別的“茂名石化180萬t/a蠟油加氫精制裝置高壓閘閥、截止閥、止回閥”項目國產(chǎn)化合同,此舉打破了CL1500LB高壓、ASTMA351CF8C不銹耐蝕高溫鋼高壓臨氫閥門依賴進口的“神話”,開創(chuàng)了高壓臨氫閥門國產(chǎn)化的新領域。蘭高閥承接了中石化普光氣田主體開發(fā)地面集輸工程項目的“碳鋼和不銹鋼平板閘閥”和“碳鋼截止閥”用抗高硫的高壓平板閘閥的全部訂單,也是當今世界上使用工況最苛刻、最惡劣的的天然氣用高壓閥門。生產(chǎn)供中石化普光氣田主體開發(fā)地面集輸工程項目的國產(chǎn)化閥門的關鍵,填補了我國抗高硫天然氣用閥門的空白。蘭高閥又為大連石化“新功能大口徑截止止回閥”(超低壓0.02MPa止回閥CL150LB—DN600);為青島石化和齊魯石化的延遲焦化裝置電動大口徑高溫“油氣隔斷閥”等一批高端國產(chǎn)化項目提供產(chǎn)品。浙江超達閥門為打破煤汽化裝置用鎖渣閥原被國外閥門企業(yè)壟斷歷史,自主研發(fā)成功煤汽化裝置用鎖渣閥后,在淮化集團及魯南化肥廠的汽化裝置上現(xiàn)場使用考核。對于工況條件最苛刻的鎖渣罐出口部位的鎖渣閥(XV1310),超達鎖渣閥的使用壽命已經(jīng)達到進口鎖渣閥的2倍。目前已在淮化集團、魯南化肥廠、內(nèi)蒙古三維煤化科技集團等10多家企業(yè)推廣使用,運用良好。超達公司已經(jīng)承擔了神華煤液化耐磨球閥的國產(chǎn)化攻關任務,部分產(chǎn)品已經(jīng)在裝置上得到使用。超達成功開發(fā)了煤化工裝置的關鍵設備國產(chǎn)化的灰水黑水灰漿及煤漿用特種金屬硬密封球閥已在目前世界最高壓力的汽化裝置——南化德士古水煤漿汽化裝置;目前世界單套合成氨最大裝置—云南沾化50萬t合成氨煤汽化裝置;目前世界最大的煤制油項目——神華集團煤制油工程煤制氫和煤液化系統(tǒng)都采用了超達的灰水黑水灰漿及煤漿用特種金屬硬密封球閥及耐磨球閥。超達根據(jù)煤化工裝置的不同需要分別研制了金屬硬密封高溫球閥、灰漿、灰水和煤渣等介質用特種金屬硬密封球閥、鎖渣閥、黑水灰水調節(jié)閥等灰水閥門,并在國內(nèi)重點工程上得到了應用,其穩(wěn)定可靠的質量得到了用戶的好評,實現(xiàn)重大設備國產(chǎn)化。江蘇揚中閥門公司自主研發(fā)了具有節(jié)能環(huán)保作用的硫磺回收裝置國產(chǎn)化閥門和浙江寶龍閥門開發(fā)雙向壓硬密封蝶閥國產(chǎn)化新品,先后被國內(nèi)石化行業(yè)所采用。四、不利于我國大型船舶裝卸自動化系統(tǒng)的發(fā)展我國閥門行業(yè)一些骨干企業(yè)義不容辭地擔起閥門裝備國產(chǎn)化的重任,在為百萬千瓦超臨界機組項目、核潛艇配套閥門、國產(chǎn)船用閥門遙控系統(tǒng),以及國產(chǎn)化重大裝備閥門的檢測設備不懈努力,并取得了一定成果。江南閥門投入巨資研制核電、航空和軍工配套高端閥門,運用該公司兩項國家專利技術的核潛艇配套閥門樣機,還研制用于神舟飛船等飛行器的大型超聲速風洞試驗用控制閥和調速閥,該公司在國防閥門項目的投資超過2億元。華夏閥門接連中標上海鍋爐廠配套上海電力漕涇2臺100萬kW超臨界機組項目堵閥、上海電力修造廠配套安徽蕪湖2臺60萬kW機組、安徽銅陵2臺60萬kW機組、江蘇泰州電廠2臺100萬kW超超臨界國產(chǎn)閥門、神華集團國華浙江寧海2臺100萬kW機組項目堵閥等多個閥門國產(chǎn)化重點項目,為電力行業(yè)閥門國產(chǎn)化作了貢獻。中船重工第七零四研究所成功開發(fā)一套尖端技術的國產(chǎn)船用閥門遙控系統(tǒng),并已裝船成功運行數(shù)月,從此我國大型船舶結束進口設備的歷史。這百余個閥門,分布在一艘大型船舶上,相互距離不下百米,最遠的閥門可距離控制中心300多米。所以,控制它們便成了一項尖端技術,長期被國外船舶設備制造商壟斷。2009年初,對一條名叫“海明洋”的12萬t舊油輪進行改造,這套國產(chǎn)閥門遙控系統(tǒng)借此機會,首次登上了大型船舶。裝船運行至今,系統(tǒng)非常穩(wěn)定,為我國叩開大型船舶裝卸自動化系統(tǒng)高端市場的大門,邁出了堅實的第一步。洪城股份公司在水輪機進水蝶閥、水輪機進水球閥、流量調節(jié)閥、真空閥門4種特大口徑的設計制造方面具有國內(nèi)領先、國際先進水平,公司實施并完成了“開發(fā)水工環(huán)保節(jié)能設備”和“大型電站閥門裝置”兩大技改項目,年生產(chǎn)能力達到