核電閥門就是核電站專用閥門。是指在核電站中核島N1、常規島CI和電站輔助設施BOP系統及其他火力電站中使用的閥門,起到了切斷或接通管路介質的作用。從安全級别上分為核安全Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、非核級。其中核安全Ⅰ級要求zui高。核電閥門在核電站中是使用數量較多的介質輸送控制設備,是核電站安全運行中的必不可少的重要組成部分。
據統計目前全世界共有447個核電機組正在運行,總裝機容量為3.8億KW,約占全球總發電量的16.2%。有17個國家核電站裝機容量占其本國總發電量的25%以上。其中法國占77%,韓國占38%,日本占36%,英國占28%。美國也達到了20%。在所運行的核電機組中,50%以上為壓水堆,其次有重水堆、沸水堆、石墨堆、快中子增殖堆、高溫氣冷堆。我國zui早應用核動力技術的領域是軍事工業。20世紀70年代初海軍diyi艘壓水堆核動力潛艇正式投入使用。從1985年我國自行設計建造秦山一期30萬KW核電機組以來,先後通過自主設計建造,引進國外技術方式又建了大亞灣秦山二期、秦山三期、嶺澳、田灣共6座核電站,總裝機容量達到870萬KW。占全國發電裝機容量的2%。我國計劃到2020年核電裝機容量将由現在的870萬KW增加到4000萬KW,屆時占全國電力裝機總量的4%左右,即從現在起,平均每年至少建造兩個百萬KW的核電機組。已建成的核電站中,除秦山三期采用加拿大重水堆型外,其它均為壓水堆。由俄羅斯提供的田灣核電站單機功率參數zui大,為106萬KW。
中國原子能科學研究院、清華大學等單位建造的快中子增殖反應堆,先進堆、高溫氣冷堆等在國内尚屬研究試驗堆,取得經驗後将擴大建造商業用堆。值得關注的是由美國西屋公司設計的超第三代壓水堆核電機組AP600、AP1000具有更高的運行安全性,其設計采用了非能動原理如重力、對流、冷凝等,用來做為安全系統中的驅動力,大大減少了電、液、氣等能動驅動力。同時閥門使用量減少50%,泵減少35%、電纜用量減少80%,抗震等級要求設備數量下降了45%,電站壽期可達60年(現為30~40年)。但這種核電站目前世界上還沒有建成運行的範例。我國目前也在進行第三代核電站的研究和實驗工作。
核電站中閥門的數量分布以大亞灣核電站為例,核島部分占43.5%、常規島部分占45%、輔助設施占11.5%。其核島部分使用的各類閥門共有1.3萬台。以閥門配置情況看,截止閥占33.6%,隔膜閥占26.2%、球閥占12.8%。這三項占核島閥門的72.6%。從安全等級分布看,核Ⅰ級的僅有2.3%、核Ⅱ、Ⅲ級的合計有52%,而非核級的占了45.7%。核電閥門在核電站中的投資比例占核電站建成價的1.6%左右。按嶺澳兩台百萬KW機組核電站建成價35億美元計算,閥門投資為0.56億美元,折合人民币約4.6億元。按國家核電發展規劃,到2020年新建核電站中閥門總投資累計将達到70多億元人民币(若将材料等物價上漲因素考慮在内将達到近百億元人民币)。核電閥門的維修、更換費用在核電站維修總額中約占50%。一座具有兩台百萬千瓦機組的核電站每年總維修費用将在1.35億元人民币左右。閥門維修、更換費用每年達到約6700萬元人民币。當我國運行的百萬千瓦核電機組裝機容量達到2000萬KW時,每年核電閥門的維修、更換費用就将達到6.7億元人民币。目前,我國核電站中使用的閥門,除秦山一期、二期中使用部分國産閥門外,其它核島和常規島部分所用閥門幾乎全部進口。這種狀況和國家到2020年發展核電的規劃,為中國的閥門行業提供了良好的發展機遇,同時也是對中國閥門行業的一個嚴峻的考驗。
與國内核電閥門比較而言,國外核電閥門種類齊全、技術先進、性能優良、可靠性較高。美國1942年建造了世界上diyi座實驗性核反應堆,前蘇聯于1954年建成世界上diyi座核電站。在60多年的核動力技術發展過程中,僅就核電閥門而言,國外形成了完整的設計、實驗、制造、檢測體系,積累了大量的經驗,産品成熟、技術可靠。美國的西屋公司、加拿大的維蘭公司、法國的法瑪通公司等西方公司掌握着當代先進的核電技術。維蘭公司的核電閥門幾乎在世界上90%以上的核電站中都有着良好的供貨記錄。世界上核電站中的核島和常規島中許多重要的核級、非核級閥門,如先導式安全閥、主蒸氣隔離閥,調節閥等的核電閥門技術和市場均被發達國家著名的閥門公司所壟斷,而且價格十分昂貴。
國外主要生産核電閥門公司
1.美國洛克威爾國際公司(RockwellInternationalCorp.)
洛克威爾國際公司總部設在美國賓夕法尼亞州的匹茲堡,職工總數12萬餘人。該公司有200多個工廠及辦事處,在美國以外的30多個國家裡約有100多家附屬公司、聯合公司和分公司。公司由宇航、汽車、電子及通用工業四大生産部門組成。産品品種繁多,廣泛地為高精度工程提供設備與部件。洛克威爾國際公司的通用工業部門中的流量控制設備産品,包括公用事業用閥門、石油、天然氣及原子能工業用閥門。該公司1974年生産diyi台核電站用金屬密封隔膜閥。
2.德國的蘇爾壽KSB公司
該公司創建于1871年,原名法蘭肯塔爾廠,1972年1月瑞士的蘇爾壽公司與KSB公司在該廠原址成立蘇爾壽——KSB公司,并投資34萬馬克,專門從事核電站泵和閥門的設計與制造。該廠占地面積57400㎡,職工人數3000餘人。該公司的主要産品有原子能反應堆用截止閥、截止止回閥、閘閥、彈簧安全閥、隔膜閥。以及化工用耐酸鋼截止閥,閘閥,隔膜閥等。
3.加拿大維蘭工程公司(VelenEngineeringco.ltd.)
維蘭工程公司創建于1950年,目前已經發展成為世界閥門行業的先驅。現有十家專業制造廠,2000餘名雇員。該公司在60個國家設有代表處。維蘭工程公司的閥門制造廠除三家在本國外,其餘七家在英國、美國、法國、德國、葡萄牙及韓國。維蘭工程公司作為核電閥門的主要供貨廠商,以其優異的質量樹起了信譽。公司在北美的三家工廠持有ASME核電站“N”許可證。公司生産大量的包括核電閥門在内的各種類型和參數的電站閥門。核電閥門中具有代表性的有核Ⅰ級閘閥DN350,設計壓力17.6Mpa,zui高工作溫度350℃;核Ⅱ級主蒸氣隔離閥DN800,1500磅級。世界上有24個國家在使用該公司的核電閥門。
4.英國HaatterleyHeaton公司(哈特利海通)
HaatterleyHeaton公司具有六十年生産鋼制閥門的經驗,也是核電站用閥門的主要供貨商。40餘年來,該公司高度完善的多種類型的波紋管密封閥門被廣泛應用于世界各地的核電站,也被應用于核動力潛艇上。
5.美國費希爾控制公司
美國的費希爾控制公司以研制和生産控制閥著稱,在各國核電站中廣泛采用其生産的先導調節閥、籠式調節閥、球形調節閥、減壓閥等各類控制閥門,調節壓力或流量平穩、噪音小、執行機構動作靈敏。