CSPPLAZA光熱發電網訊：近日，北京佳潔(jie)能新節能技(ji)術有限公司董事長陳金環出席了(le)于(yu)杭州召(zhao)開的2023中國國際光熱(re)大(da)會(hui)暨CSPPLAZA第十屆年會(hui)，并作主(zhu)題報告《塔式下降管大(da)壓差(cha)閥組(zu)問題探討與應用》。
圖：陳金環
首批示范項目大壓差閥組問題分析
據(ju)陳金環介(jie)紹，下降管大(da)壓(ya)(ya)差調節閥(fa)組至少包括以下工(gong)況(kuang)(kuang)：既是流量調節，又是大(da)壓(ya)(ya)差壓(ya)(ya)力調節，各(ge)種工(gong)況(kuang)(kuang)熱熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)進熱罐(guan)壓(ya)(ya)力控制(zhi)在(zai)0.3MPa左右(you)，保證儲罐(guan)的安全；最大(da)流量工(gong)況(kuang)(kuang)；額定流量工(gong)況(kuang)(kuang)；最小(xiao)流量工(gong)況(kuang)(kuang)；熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)系(xi)統(tong)啟動后吸熱器充鹽(yan)(yan)工(gong)況(kuang)(kuang)；熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)介(jie)質逆流工(gong)況(kuang)(kuang)；熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)系(xi)統(tong)停運疏(shu)鹽(yan)(yan)工(gong)況(kuang)(kuang)等。工(gong)況(kuang)(kuang)繁多，下降管大(da)壓(ya)(ya)差調節閥(fa)組的復雜性和技術(shu)難度可見(jian)一斑。
▋問題分析
1、渣滓堵塞
高(gao)溫熔鹽(yan)運行(xing)不(bu)可(ke)能純凈無(wu)渣滓，孔的(de)(de)大(da)(da)小(xiao)與(yu)套筒之間的(de)(de)縫隙大(da)(da)小(xiao)，決定(ding)(ding)這些(xie)渣滓是(shi)(shi)(shi)否能流出或殘留。運行(xing)過程(cheng)中很難預知熔鹽(yan)中的(de)(de)渣滓或其他東(dong)西的(de)(de)大(da)(da)小(xiao)，且(qie)每個項目的(de)(de)渣滓也不(bu)可(ke)能完全一(yi)樣；其次閥(fa)籠上的(de)(de)孔是(shi)(shi)(shi)根據(ju)給定(ding)(ding)的(de)(de)CV值、流量特性，來確定(ding)(ding)孔的(de)(de)大(da)(da)小(xiao)、數(shu)量及排列(lie)形式(shi)，計算出一(yi)個最合(he)理的(de)(de)數(shu)據(ju)是(shi)(shi)(shi)理想化的(de)(de)情況。
渣滓(zi)堵(du)塞的情況可(ke)能會發(fa)生(sheng)的。
2、確定沖蝕臨界點
陳金環指(zhi)出，要想控(kong)制流速，就要知道熱熔鹽的(de)溫度與流速對閥內(nei)件沖蝕(shi)的(de)臨界點是多(duo)少(shao)。
當溫度一定時，流速(su)的增加熔鹽對閥內(nei)件(jian)沖蝕率成倍增加。
當流速一定時，溫度的升高熔鹽對閥內件磨損率成(cheng)倍增加。
沖(chong)蝕(shi)主要出現在大(da)壓差，含渣(zha)滓介(jie)質場(chang)(chang)合。在這些場(chang)(chang)合閥的節流(liu)口處(chu)的介(jie)質流(liu)速非常高，具(ju)有很大(da)動能，可以很快(kuai)的將閥芯、閥座(zuo)表面(mian)沖(chong)出流(liu)線行細(xi)槽(cao)，從而使密封(feng)面(mian)被破壞(huai)，造成閥出現故障或報廢。同時經常伴(ban)隨堵塞尤其(qi)當閥處(chu)于小(xiao)開(kai)度(du)工(gong)作(zuo)時，節流(liu)間隙更小(xiao)，流(liu)體(ti)速度(du)更快(kuai)，沖(chong)刷(shua)破壞(huai)作(zuo)用(yong)更大(da)，閥使用(yong)壽(shou)命則更短(duan)。因(yin)此，耐沖(chong)蝕(shi)閥應盡量避免小(xiao)開(kai)度(du)工(gong)作(zuo)。
熱熔鹽的溫(wen)度(du)(du)也是吸熱器出口溫(wen)度(du)(du)，不(bu)可能通過調(diao)節(jie)閥(fa)把(ba)溫(wen)度(du)(du)降(jiang)下來，
因此(ci)就要靠降低熱熔鹽通過(guo)節流(liu)件的流(liu)速。
相同的條件下流速越(yue)快，發生(sheng)汽蝕的幾率越(yue)大，對(dui)閥(fa)內件的沖蝕就越(yue)大。
控制流(liu)速也是(shi)克服汽(qi)蝕沖刷(shua)最有(you)效的(de)途(tu)徑。熱(re)熔鹽的(de)溫度與流(liu)速對(dui)閥(fa)內件沖蝕的(de)臨界點是(shi)至關(guan)重要的(de)參(can)數(shu)，陳金環(huan)建議可以(yi)通(tong)過實驗或其他途(tu)徑來獲得(de)參(can)數(shu)。
控(kong)制流速在臨界(jie)點之內(nei)是保證(zheng)大壓差調節閥使用壽命最關鍵技術之一(yi)。
多種大壓差閥組選型對比
▋多層孔結構大壓差調節閥
多(duo)層(ceng)(ceng)套筒式調節(jie)閥典(dian)型結構(gou)(gou)特征是閥芯部(bu)分節(jie)流(liu)件由數層(ceng)(ceng)加工有(you)小孔(kong)的(de)(de)套筒構(gou)(gou)成(cheng)，每層(ceng)(ceng)套筒之間(jian)都留有(you)一定的(de)(de)間(jian)隙，使流(liu)體流(liu)經(jing)套筒時得以緩沖(chong)，從而將流(liu)體速度控制在一定范圍內。陳金環總結了多(duo)層(ceng)(ceng)孔(kong)結構(gou)(gou)大壓差調節(jie)閥的(de)(de)特點，如下：
1）多級(ji)套(tao)筒式調節(jie)閥降壓(ya)級(ji)數可以設計(ji)得較(jiao)大，降壓(ya)能(neng)力與串級(ji)式相比較(jiao)強，能(neng)夠勝任高(gao)壓(ya)差(cha)的(de)場合。
2）多(duo)層(ceng)套筒式(shi)結(jie)構既能滿(man)足較高的壓降要求，同時(shi)又能在工作(zuo)時(shi)保證較大的流量(liang)。
3）抗汽蝕(shi)性(xing)能良好，用于液體介質(zhi)時(shi)，流(liu)體由最外(wai)側(ce)(ce)套(tao)筒(tong)流(liu)向最內側(ce)(ce)，液體介質(zhi)在套(tao)筒(tong)中(zhong)(zhong)逐級(ji)降壓(ya)以減輕(qing)空化汽蝕(shi)現象的發生(sheng)，并且流(liu)體最終從內側(ce)(ce)套(tao)筒(tong)上(shang)的小孔(kong)中(zhong)(zhong)噴(pen)射至(zhi)中(zhong)(zhong)心閥(fa)腔區(qu)域，使汽泡在套(tao)筒(tong)中(zhong)(zhong)心部位(wei)破裂，不直接(jie)對閥(fa)門金屬表面產生(sheng)傷害(hai)。
4）套(tao)(tao)筒加工過程(cheng)比較(jiao)復(fu)(fu)雜，成(cheng)本較(jiao)高。但(dan)安裝與維護簡(jian)便，易(yi)(yi)于更(geng)換。由于熔鹽(yan)介質是(shi)有(you)渣滓的，很容易(yi)(yi)積存(cun)在套(tao)(tao)筒之間(jian)(jian)間(jian)(jian)隙，或者卡在套(tao)(tao)筒小孔上(shang)，造成(cheng)閥(fa)芯擦傷。渣滓堵塞改變(bian)原先流量曲(qu)線，反(fan)饋反(fan)復(fu)(fu)出(chu)現給定區間(jian)(jian)上(shang)下波動、跳變(bian)。
盡(jin)管如此(ci)，他表(biao)示(shi)在首批示(shi)范項目(mu)運行(xing)過程中，大壓(ya)差調節閥(fa)基本上都(dou)出(chu)現了(le)問題。
▋串級式結構大壓差調節閥
串級式多級降(jiang)壓(ya)結構(gou)這(zhe)種結構(gou)把原本的(de)(de)一個整體的(de)(de)節(jie)(jie)流區(qu)域以(yi)多個分開的(de)(de)節(jie)(jie)流區(qu)域互相串聯，從而使較(jiao)大的(de)(de)壓(ya)差轉換(huan)為多個較(jiao)小(xiao)的(de)(de)壓(ya)差，使每一次的(de)(de)降(jiang)壓(ya)范圍都控制(zhi)在飽和蒸(zheng)汽壓(ya)以(yi)上，使空(kong)化(hua)現象不再出現。下為串級式結構(gou)大壓(ya)差調(diao)節(jie)(jie)閥的(de)(de)特(te)點：
1）啟閉過程中(zhong)能夠減輕持續壓(ya)差(cha)，每一級節(jie)流(liu)口的動作均滯后于上一級節(jie)流(liu)口，可以使
在(zai)啟閉過程時(shi)作用于閥口的持續(xu)高壓逐級減輕，分擔了第(di)一級節流口的壓力。
2）流(liu)(liu)(liu)阻較小，可以(yi)勝任流(liu)(liu)(liu)體(ti)清潔度不高，甚至固液兩相流(liu)(liu)(liu)的場合。
3）串級式閥芯一般進行碳(tan)化鎢噴涂硬化處理，抗沖(chong)刷汽蝕(shi)性能(neng)良好。
4）制(zhi)造過程與其他多級降壓調節閥(fa)相比工藝較為簡單(dan)，加工方便，制(zhi)造成本也較為低廉。
5）串(chuan)級(ji)(ji)式調節(jie)閥一般降壓級(ji)(ji)數有限，多為3～4級(ji)(ji)，不能應用于壓差過高的場合(he)。
但熔鹽介質帶有渣滓的，如果存在較大渣滓或(huo)其他焊渣，會導致閥芯擦傷(shang)或(huo)卡死。
▋迷宮式結構大壓差調節閥
迷宮(gong)(gong)(gong)盤片式多級降壓結(jie)構如(ru)圖所示，其核心節流部分由(you)多個開有迷宮(gong)(gong)(gong)式溝(gou)槽的金屬(shu)盤片疊加而成(cheng)。流體流經(jing)迷宮(gong)(gong)(gong)流道(dao)中經(jing)過(guo)多次(ci)碰撞轉(zhuan)折，消(xiao)耗能(neng)量(liang)，在逐級降壓過(guo)程的同時，使流速也得到了控制。迷宮(gong)(gong)(gong)式結(jie)構大壓差調節閥特(te)點如(ru)下：
1）迷(mi)(mi)宮(gong)流道的(de)拐彎級數就(jiu)是(shi)迷(mi)(mi)宮(gong)式(shi)調(diao)節閥的(de)降壓(ya)級數，一般可(ke)達十(shi)幾(ji)到二十(shi)幾(ji)級，所以迷(mi)(mi)宮(gong)式(shi)多級降壓(ya)結構(gou)是(shi)常見多級降壓(ya)調(diao)節閥中降壓(ya)能力最(zui)強的(de)，國(guo)外有產品最(zui)高可(ke)以達40mpa。
2）出(chu)色的抗(kang)汽蝕沖刷及(ji)消聲減振性(xing)能，多級拐(guai)彎迷(mi)宮式流道可以有效地控制流體流速，避(bi)免空化、噪聲及(ji)振動等不良(liang)現象的發(fa)生。
3）通過使用不同形式的(de)迷(mi)宮(gong)盤片(pian)進行組合，迷(mi)宮(gong)式調節閥可以達到不同的(de)流量(liang)特(te)性調節曲線(xian)。
4）迷(mi)宮式盤片制造精度要求很高，一般由司太立合(he)金堆(dui)焊(han)，有較長(chang)的使(shi)用壽命；安(an)裝與維(wei)護比較簡便，盤片易更換。
5）迷(mi)宮式流(liu)道對流(liu)體介質(zhi)的清(qing)潔度要求較高，否則迷(mi)宮流(liu)道容易發生堵塞。
該(gai)結構每個流道進(jin)口截面積大，出口截面積小，加上流道拐(guai)彎(wan)多，可能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)熔鹽(yan)渣滓堵塞流道。
大壓差調節閥布置方式對比
▋一用一備
陳金環(huan)表明，一用一備(bei)是首批示范項(xiang)目典(dian)型的布置方式，后(hou)續項(xiang)目也(ye)將(jiang)延續這(zhe)種(zhong)布置。
主路(lu)和(he)旁路(lu)采(cai)用(yong)三(san)偏(pian)心金屬密封蝶(die)閥（截止閥）+大(da)壓差調節閥。
圖(tu)：100%流量大壓差調節(jie)閥計算表
▋兩用一備
兩路(lu)50%運行，一路(lu)50%作為備(bei)用(yong)(yong)，采(cai)用(yong)(yong)熔鹽截止閥(fa)+大壓差調(diao)節閥(fa)模式。管(guan)徑(jing)(jing)小可以(yi)不(bu)采(cai)用(yong)(yong)三偏心(xin)金屬(shu)密封蝶閥(fa)，設(she)計成截止閥(fa)形式，可以(yi)解決蝶閥(fa)內漏問(wen)題；大壓差調(diao)節閥(fa)口徑(jing)(jing)變(bian)小，整套閥(fa)組造價也相應(ying)降低。
▋主路100%流量+旁路小流量
主路：熔鹽蝶閥(fa)+大壓(ya)(ya)差調(diao)節(jie)閥(fa)；旁路：截止(zhi)閥(fa)+大壓(ya)(ya)差調(diao)節(jie)閥(fa)
主(zhu)路100%流(liu)量，用于最(zui)大流(liu)量和額定流(liu)量調(diao)節(jie)，旁(pang)路用于小流(liu)量調(diao)節(jie)。
主路(lu)關(guan)斷依然(ran)采用三偏(pian)心(xin)金屬(shu)密(mi)封蝶(die)閥(fa)，蝶(die)閥(fa)內漏問題(ti)，大(da)壓差調節(jie)閥(fa)開度大(da)，克服了(le)沖蝕(shi)。旁(pang)路(lu)管徑(jing)較(jiao)小，關(guan)斷采用截止(zhi)閥(fa)，大(da)壓差調節(jie)閥(fa)開度大(da)，使(shi)用壽命大(da)大(da)提(ti)高(gao)。
陳金(jin)環指(zhi)出(chu)，此方式在幾種布置方案中造價最(zui)(zui)低，運行(xing)最(zui)(zui)可(ke)靠，唯一的缺點是(shi)沒有備用。
▋一用一備+節流孔板
陳金(jin)環介(jie)紹針對首批示(shi)范項目(mu)(mu)出現(xian)的問題，有(you)項目(mu)(mu)業主方提出一(yi)用一(yi)備基(ji)礎(chu)上(shang)，在下降管管道加裝幾級節流孔(kong)板(ban)，降低壓差防(fang)止調(diao)閥(fa)汽蝕(shi)。
節(jie)流(liu)孔板(ban)可(ke)用(yong)于調節(jie)管路壓力、降低流(liu)量。但如果這(zhe)些(xie)板(ban)上節(jie)流(liu)孔直(zhi)徑與來流(liu)參數匹配不(bu)當或節(jie)流(liu)孔位置(zhi)不(bu)合理(li)，則可(ke)能(neng)會出(chu)現節(jie)流(liu)過度的現象。這(zhe)將增加(jia)節(jie)流(liu)孔上下游的速(su)度差，強化管道中(zhong)的湍流(liu)和壓力波動(dong)，從而引起管路振動(dong)，產(chan)生噪聲，最終(zhong)加(jia)速(su)節(jie)流(liu)管道的疲勞(lao)。
經(jing)過對(dui)比，最后(hou)，陳金環分別按照運(yun)(yun)行可靠性(xing)和運(yun)(yun)行經(jing)濟性(xing)給上述幾(ji)種大壓(ya)差調節閥布置方式排序。
從(cong)運行可靠(kao)性依次排列：
從運(yun)行經濟性依次排列(lie)：
創新型大壓差閥組研發與應用
無論是堵塞的控制，還是流(liu)速的控制，終(zhong)歸是結構問題。
為(wei)優化大壓差閥(fa)組的結構(gou)問題，陳金環(huan)提(ti)出了(le)新的研發思路，可(ke)提(ti)煉為(wei)兩個字：避(bi)讓。避(bi)讓是最簡(jian)單(dan)、行(xing)之(zhi)有(you)(you)效的方(fang)法(fa)：改變(bian)結構(gou)是避(bi)讓堵塞最有(you)(you)效的途徑；控制流速是避(bi)讓沖(chong)蝕最有(you)(you)效的方(fang)法(fa)。兩者(zhe)結合，可(ke)以完美解決下降管調閥(fa)所(suo)遇(yu)到的主要問題。
▋循環對流盤片式大壓差熔鹽調節閥
1.避讓渣滓結構
循環(huan)對(dui)流迷宮式盤片的進口截面積尺(chi)寸和出口截面積尺(chi)寸相同，大(da)顆渣滓(zi)不(bu)會進去，小顆渣滓(zi)也不(bu)會卡在(zai)流道內部(bu)。盤片內的流道為圓(yuan)環(huan)形，拐角無死區(qu)，保證雜質(zhi)不(bu)會堆積，長久產(chan)生(sheng)堵塞(sai)。
底部可以根據(ju)小流量(liang)要求(qiu)，將(jiang)流道設計(ji)得小一點，并提(ti)高小流量(liang)時調(diao)閥(fa)的開度。
2.控制流速
流(liu)體在盤片內部經(jing)過(guo)轉(zhuan)彎和碰(peng)撞后，逐級降壓和減(jian)速，消(xiao)耗能量(liang)，從而(er)起到減(jian)速的效果。
出口流速是由壓差和降壓級數經(jing)過計算而得(de)。公式為：
其中：v—盤片出口(kou)速(su)度（m/s）
△P=ρgh，壓差（m）
n—流體轉彎次數
3.降壓效果
上圖為(wei)壓(ya)力(li)分布云圖，經過流體分析軟件模(mo)擬而得。從圖中可以看出，顏色深的為(wei)高壓(ya)（入口壓(ya)力(li)），藍(lan)色為(wei)低壓(ya)（出口壓(ya)力(li)）。出口壓(ya)力(li)是根據設計(ji)提供的參數確定的。壓(ya)力(li)的分布是逐(zhu)級減小(xiao)，而在兩股液體相撞時會偏高。
4.防止閥芯卡死
盤(pan)(pan)片組件與閥芯(xin)(xin)接(jie)觸(chu)面有相(xiang)應的(de)溝(gou)槽，如果有小顆粒流到與閥芯(xin)(xin)接(jie)觸(chu)面，會被(bei)閥芯(xin)(xin)擋(dang)住，并(bing)暫時儲存(cun)在盤(pan)(pan)片的(de)溝(gou)槽內，當閥芯(xin)(xin)打開后(hou)，顆粒便被(bei)沖走，從而克服了閥芯(xin)(xin)的(de)卡死問題。
5.抗流體沖刷
在經過循環對流(liu)迷宮盤(pan)片組件多級降壓減速(su)后，流(liu)經密(mi)封面的(de)速(su)度(du)控制臨(lin)界點(dian)之(zhi)內(nei)。同(tong)時閥(fa)座和(he)閥(fa)芯密(mi)封面堆焊stellite6合金，硬(ying)度(du)達到(dao)40-45HRC，高硬(ying)度(du)和(he)耐腐蝕密(mi)封面提高了閥(fa)門的(de)抗沖刷性(xing)能(neng)。
陳金環總結(jie)，以上改進和創新效果(guo)顯(xian)(xian)著，自應(ying)用于某10MW光(guang)熱項目并運行三年以來，原本明顯(xian)(xian)的振動(dong)小時(shi)，調(diao)節性能良好，反饋不再反復出現(xian)給定(ding)區間上下波動(dong)、跳變，并未出現(xian)任何故障。
關于大壓差閥組切斷閥問題
▋三偏心金屬密封蝶閥
首(shou)批示范項目均采(cai)用三偏心金屬密封蝶(die)閥，幾乎(hu)都出現(xian)內漏現(xian)象。
高溫熔鹽的溫度接近材料(liao)回火溫度，加上(shang)運行工(gong)況長(chang)期溫變(bian)，閥座與閥板變(bian)形是(shi)不可避免的，即遲(chi)早會出現(xian)蝶閥內(nei)漏現(xian)象。
▋雙桿式金屬密封蝶閥
蝶閥(fa)(fa)內漏現象避無(wu)可(ke)(ke)避，可(ke)(ke)在(zai)閥(fa)(fa)體(ti)上直接(jie)加(jia)工(gong)閥(fa)(fa)座密封面，再(zai)堆焊司(si)太立合金(jin)，代替(ti)鑲嵌的(de)閥(fa)(fa)座，只(zhi)要閥(fa)(fa)體(ti)不(bu)變形(xing)，閥(fa)(fa)座也不(bu)會(hui)變形(xing)。也可(ke)(ke)在(zai)閥(fa)(fa)板上直接(jie)加(jia)工(gong)閥(fa)(fa)板密封面，再(zai)堆焊司(si)太立合金(jin)，代替(ti)螺栓固定的(de)密封圈(quan)，閥(fa)(fa)板整塊鑄造或鍛造，只(zhi)要有足(zu)夠的(de)強度(du)，閥(fa)(fa)板是不(bu)會(hui)變形(xing)的(de)，如此一(yi)來(lai)，蝶閥(fa)(fa)在(zai)目前熔鹽(yan)的(de)工(gong)況就可(ke)(ke)以(yi)得(de)到滿足(zu)。
該結構既解(jie)決了(le)熔鹽(yan)內漏問題，同(tong)時也(ye)克服了(le)三偏心蝶閥的兩個漏點；執行機構扭(niu)矩(ju)小(xiao)了(le)，閥桿無需電伴熱，節省了(le)能源。
▋先導式熔鹽截止閥
截止(zhi)(zhi)閥是強制密封(feng)的(de)，不平衡(heng)力結構，特別是口徑≥DN300的(de)截止(zhi)(zhi)閥重量大(da)，閥桿粗，開(kai)啟和關閉需要執(zhi)行器力矩非常(chang)大(da)。
可通過對閥芯的(de)結(jie)構(gou)的(de)改(gai)變，把不平衡力(li)(li)改(gai)為平衡力(li)(li)；閥門啟閉為平衡力(li)(li)，閥桿(gan)就不那么(me)粗(cu)大了，所需執行(xing)器(qi)的(de)扭力(li)(li)就大大減小了；力(li)(li)可控(kong)，則閥門的(de)可控(kong)性增強。但也要需要考慮熔鹽結(jie)構(gou)上殘留的(de)解決辦法(fa)。
關于大壓差閥組密封問題
大壓差調(diao)節閥(fa)和其他(ta)熔鹽閥(fa)一樣(yang)，外漏部分主(zhu)要(yao)(yao)為(wei)兩(liang)個地方：閥(fa)桿密(mi)(mi)封填料(liao)處(chu)與閥(fa)體與閥(fa)蓋密(mi)(mi)封處(chu)，主(zhu)要(yao)(yao)是密(mi)(mi)封的結構與密(mi)(mi)封材(cai)料(liao)選擇的問題(ti)。
石(shi)墨墊片在高(gao)溫下(xia)的氧化(hua)燒失，由于石(shi)墨的氧化(hua)，石(shi)墨墊片會發生應力(li)損失。溫度(du)越高(gao)，應力(li)損失越快。
如(ru)果閥(fa)頸(jing)加長，使得閥(fa)桿(gan)密封填(tian)料(liao)處(chu)的(de)溫度低(di)(di)于300℃，采用石墨作為密封材料(liao)。熔鹽(yan)(yan)系統運行(xing)，565℃的(de)熔鹽(yan)(yan)溫度加上(shang)熔鹽(yan)(yan)閥(fa)外部保(bao)溫，傳熱的(de)作用很難把閥(fa)桿(gan)填(tian)料(liao)處(chu)溫度降低(di)(di)到300℃，高溫造成石墨材料(liao)氧化，導致閥(fa)桿(gan)填(tian)料(liao)處(chu)漏鹽(yan)(yan)。
佳潔能參(can)考國外材料對比(bi)了石墨墊(dian)(dian)片(pian)和蛭(zhi)石墊(dian)(dian)片(pian)的(de)泄露率。
圖：石墨墊片泄漏率
圖：蛭石墊片泄漏率
蛭(zhi)石墊(dian)片(pian)(pian)泄(xie)漏率在(zai)40 bar氦(hai)氣條件，160 MPa墊(dian)片(pian)(pian)應(ying)力(li)下(xia)(xia)(xia)為1×10-7 mg/(s·m-1)；石墨(mo)墊(dian)片(pian)(pian)在(zai)同等條件下(xia)(xia)(xia)，160 MPa墊(dian)片(pian)(pian)應(ying)力(li)作(zuo)用下(xia)(xia)(xia)，泄(xie)漏率為5.6×10-5 mg/(s·m-1)。石墨(mo)墊(dian)片(pian)(pian)和蛭(zhi)石墊(dian)片(pian)(pian)在(zai)安(an)裝和應(ying)用工況下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)密(mi)封性(xing)能(neng)(neng)表(biao)現，而上圖很好地(di)顯示了蛭(zhi)石墊(dian)片(pian)(pian)更優(you)異的(de)(de)密(mi)封性(xing)能(neng)(neng)。其性(xing)能(neng)(neng)曲線的(de)(de)平行(xing)段，表(biao)現的(de)(de)是墊(dian)片(pian)(pian)在(zai)應(ying)力(li)減(jian)小的(de)(de)情況下(xia)(xia)(xia)密(mi)封性(xing)能(neng)(neng)表(biao)現，蛭(zhi)石墊(dian)片(pian)(pian)表(biao)現出在(zai)這(zhe)種(zhong)情況下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)優(you)異密(mi)封性(xing)能(neng)(neng)。作(zuo)為填料或墊(dian)片(pian)(pian)，明顯看(kan)出在(zai)熔鹽(yan)系(xi)統閥(fa)門上，石墨(mo)材料是不可(ke)取的(de)(de)，蛭(zhi)石材料能(neng)(neng)適應(ying)各種(zhong)高(gao)溫工況。
圖：云母與蛭石對比
從圖表(biao)上可以看出，隨著填料或墊(dian)片(pian)(pian)表(biao)面應力(li)的(de)(de)增(zeng)加，蛭石(shi)板(ban)材(cai)(cai)的(de)(de)泄漏率(lv)持(chi)續下(xia)降到(dao)可以忽(hu)略不計的(de)(de)數(shu)值。而(er)同樣(yang)的(de)(de)測試條件(jian)下(xia)，云母板(ban)材(cai)(cai)墊(dian)片(pian)(pian)即(ji)使在50 MPa的(de)(de)應力(li)下(xia)，泄漏率(lv)任(ren)然大于200 mL/min.同樣(yang)的(de)(de)溫(wen)壓工況、測試條件(jian)、安裝(zhuang)載荷、墊(dian)片(pian)(pian)尺寸等測試條件(jian)下(xia)，膨化蛭石(shi)為基(ji)礎的(de)(de)墊(dian)片(pian)(pian)的(de)(de)密封性都遠(yuan)遠(yuan)好于云母墊(dian)片(pian)(pian)。
通過(guo)以上試驗數(shu)據對比，可以總(zong)結出以下幾點，作為(wei)熔鹽介質閥桿密封材料：
1.不可以(yi)選擇(ze)石墨(mo)材(cai)料。
2.慎(shen)重選(xuan)擇云母+石(shi)墨(mo)材料(liao)。
3.云母是一種較好的選擇(ze)。
4.高純(chun)度蛭石是(shi)最佳選擇。
閥芯與閥籠密(mi)封、閥體(ti)與閥蓋密(mi)封自適應密(mi)封技術是解決這兩處(chu)熔鹽內漏和閥體(ti)與閥蓋密(mi)封處(chu)漏鹽的關鍵。
O型金屬密封圈
需要(yao)計(ji)算(suan)各(ge)種溫度變化的膨脹量來(lai)配(pei)合(he)密封(feng)結構(gou)，以及螺栓的預(yu)緊力，才不會(hui)導致O型圈變形(xing)，失去密封(feng)效果。材料選擇625或(huo)718.需要(yao)復雜的彈(dan)力計(ji)算(suan)和預(yu)緊力的計(ji)算(suan)。
C型金屬密封圈
C形環密封(feng)(feng)屬于自緊(jin)式密封(feng)(feng)，一方面密封(feng)(feng)環回彈張開(kai)，另(ling)一方面在內壓作(zuo)用下，線接觸(chu)處(chu)越壓越緊(jin)。
選擇適當的C形(xing)環，并保(bao)證(zheng)(zheng)其具有(you)合適的預緊，即可(ke)保(bao)證(zheng)(zheng)C形(xing)環接觸壓力(li)大(da)于(yu)被密封介質壓力(li)，實(shi)現密封。
C型(xing)圈材料(liao)可選擇625或718.彈力計(ji)算和預緊力的計(ji)算比O型(xing)圈簡單。
關于北京佳潔能新節能技術有限公司
2016年(nian)，北京佳潔(jie)能新(xin)節(jie)能技術有限公司(si)（以下(xia)簡稱“佳潔(jie)能”）與(yu)蘇州德蘭建立研(yan)發團隊(dui)，并(bing)與(yu)科研(yan)院所加(jia)強合作(zuo)，通過(guo)持(chi)續的人力(li)物力(li)財力(li)的投入，已(yi)獲得(de)十多項熔(rong)鹽(yan)閥國(guo)家(jia)授權專(zhuan)利。其中與(yu)中科院上海應用(yong)物理研(yan)究所合作(zuo)研(yan)發，熔(rong)鹽(yan)制(zhi)備(bei)上截止閥，MCSH超高溫(wen)熔(rong)鹽(yan)調(diao)節(jie)閥等先后應用(yong)在各自系統上。MCSH超高溫(wen)熔(rong)鹽(yan)調(diao)節(jie)閥工(gong)作(zuo)溫(wen)度達(da)到720℃，也(ye)是行業里從未(wei)涉及到的熔(rong)鹽(yan)高溫(wen)工(gong)況。
2017年(nian)，哈鍋與(yu)浙江大學(xue)、山東(dong)電力建設(she)第三工程公司共同合作(zuo)，在浙江大學(xue)校(xiao)內聯合搭建了一個塔(ta)式光熱(re)實驗(yan)(yan)平(ping)臺，該(gai)平(ping)臺主要(yao)進(jin)行(xing)熔鹽(yan)(yan)儲(chu)熱(re)釋熱(re)試驗(yan)(yan)，試驗(yan)(yan)運行(xing)過程中(zhong)熔鹽(yan)(yan)最低溫度(du)為235攝氏度(du)，最高溫度(du)為565攝氏度(du)，所用(yong)熔鹽(yan)(yan)閥門26臺全部采用(yong)佳潔(jie)能(neng)的產品。試驗(yan)(yan)臺從(cong)2018年(nian)6月(yue)開始運行(xing)至今，運行(xing)期間(jian)無出(chu)現內漏和外漏，無出(chu)現動(dong)作(zuo)滯澀等(deng)質量問題，啟(qi)閉順暢，調節(jie)性能(neng)較好(hao)，達到設(she)計要(yao)求。佳潔(jie)能(neng)熔鹽(yan)(yan)閥可以滿足光熱(re)發(fa)電集熱(re)儲(chu)熱(re)換熱(re)系統使用(yong)，該(gai)項目負責人浙江大學(xue)熱(re)能(neng)工程研究(jiu)所教授周昊對佳潔(jie)能(neng)熔鹽(yan)(yan)閥給予高度(du)評價。
2019年4月15日，蘭州(zhou)(zhou)大成敦煌(huang)(huang)50兆瓦(wa)發電(dian)(dian)示范項(xiang)目首批(pi)運(yun)行(xing)集熱(re)系統建成，并成功實現550攝氏度高溫運(yun)行(xing)測試，系統各(ge)項(xiang)指標均(jun)達到設計要求。該系統所用熔(rong)鹽閥(fa)(fa)門皆為佳(jia)潔能(neng)國產熔(rong)鹽閥(fa)(fa)。在此基礎上(shang)，蘭州(zhou)(zhou)大成敦煌(huang)(huang)50兆瓦(wa)光熱(re)發電(dian)(dian)示范項(xiang)目采用了佳(jia)潔能(neng)近200臺(tai)閥(fa)(fa)門，這也(ye)是(shi)國內首批(pi)光熱(re)發電(dian)(dian)示范項(xiang)目較大規模采用國產熔(rong)鹽閥(fa)(fa)。
2021年，首航高(gao)科與西交大合作的高(gao)溫吸熱器項目，所涉及的是另(ling)一種(zhong)熔點更高(gao)的熔鹽，使用溫度更高(gao)。佳潔能和德(de)蘭團隊從材料選(xuan)擇，閥門結構的設計，以及密封填料等方面進行優化，并(bing)于2021年年底順利交貨。
表：佳潔能相關業績
月前，北京佳(jia)潔(jie)能新(xin)節能技術有限(xian)公司收到中國電力(li)工程顧(gu)問集團華東電力(li)設計院有限(xian)公司發來(lai)的四個(ge)中標通知書，確定其中標阿克塞哈(ha)薩克族自治縣匯東新(xin)能源有限(xian)責任公司750MW光熱+光伏試點項(xiang)目EPC工程總承包項(xiang)目熔鹽(yan)止回閥、熔鹽(yan)下(xia)塔(ta)大壓差(cha)調閥、熔鹽(yan)截止閥、熔鹽(yan)調節閥。
此外，不(bu)得不(bu)提的(de)是，針對(dui)大基地(di)光(guang)熱光(guang)熱項目，佳(jia)潔能推出了一(yi)個熔鹽閥門增值計劃：
1、整個光熱項目除熔(rong)鹽安全閥(fa)外，我們提(ti)供其他所有(you)熔(rong)鹽閥(fa)總承(cheng)包(bao)（不包(bao)括安裝），承(cheng)諾熔(rong)鹽閥(fa)總價低于進口品牌近3000萬；
2、佳潔能(neng)承諾運(yun)行(xing)5年之內所有配件是免費提供并提供免費現場服務；
3、定(ding)(ding)期不定(ding)(ding)期派出技(ji)術服(fu)務人員到現場，與現場運維技(ji)術人員對熔鹽閥進行維護；
4、運(yun)行5年后配件(jian)收取成本(ben)費，并(bing)派技(ji)術人員協作現(xian)場運(yun)維人員進行更(geng)換或維修。
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