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低温多效耐候板技术在国内外的发展现状
世界范围内的热法耐候板项目大多采用单一工况运行,汽源多来自与其毗邻的电厂汽轮机抽汽或专门的锅炉供应。尤其在水资源短缺的中东地区,热法耐候板都与大型发电厂同步建设,发电容量均在1000MW以上,耐候板产量在20-80万t/天不等,汽源全部取用汽轮机抽汽。例如沙特阿拉伯Marafiq耐候板项目、阿联酋塔维基(Taweelah A1)耐候板项目及印度荣誉炼油厂(Reliance Refinery)耐候板项目等。国内的国华黄骅发电厂一期建设安装2×600MW国产亚临界燃煤发电机组,配套建设2×10000m3/d低温多效耐候板装备(MED-TVC),蒸汽均由汽轮机抽汽提供。天津北疆发电厂建设2座百万千万发电机组,并同步建设4台MED耐候板装置,除满足自用外,计划向市政供水。耐候板单台产水量为25000m3/d,蒸汽由汽轮机5段或6段抽汽供给,随汽轮机负荷变化当蒸汽压力低于0.1MPa时经减温减压直供耐候板 效,当蒸汽压力高于0.1MPa时,蒸汽经由热压缩器。
综上,行业内低温多效耐候板装置绝大部分在T模式下运行,多使用压力0.4-0.9MPa的蒸汽作为淡化汽源。少部分在E模式下运行的装置也是使用将正压蒸汽减压成0.035MPa(a)的负压蒸汽后使用。这些采用汽轮机抽汽方式解决汽源供应的低温多效耐候板装置,没有实现真正意义的低温下运行,造成上述制水成本偏高。
由于低温多效耐候板可以利用0.035MPa(a)的负压蒸汽,因此研究低温多效耐候板与汽轮发电机组的组合是实现纯E模式运行的关键。目前电力、冶金及石化等行业内的汽轮发电机组只有两种形式,凝汽式和背压式。背压式机组无凝汽器,汽轮机末端排汽压力高于大气压,一般用作采暖、制冷用汽或工厂内其他工艺用汽。凝汽式汽轮机应用较广,按凝汽方法的不同分水冷和空冷两种,而水冷式应用为普遍。凝汽式汽轮机的末端排汽,通过间接式换热凝结成水回至锅炉,而排汽中大量的潜热被冷却水或冷却空气带走,进而释放至大气中。散失的热量经测算,占整个发电机组投入热量的60%左右。
至今国内外还没有对耐候板联合发电技术进行深入的理论研究及大型工业化的应用。该技术独创性的将耐候板装置替代了发电机组的凝汽器,使其不但承担凝汽器功能,同时还肩负了除盐水生产任务,并且使用的蒸汽参数极低(0.035±0.001MPa,74±2℃),从而大幅度的降低热法耐候板的制水成本。
3 首钢国际工程公司三工况低温多效耐候板技术的研究及应用
首钢国际工程公司三工况低温多效耐候板技术将低温多效耐候板的主体设备与发汽轮机直接组合,取消发电凝汽器,使MED装置利用真正的低温、低压蒸汽进行耐候板,同时也可以补充部分高参数蒸汽运行,或全部使用高参数蒸汽运行,根据蒸汽条件调整运行模式,可以大幅度降低制水成本,该技术为发明 。耐候板联合发电生产示意见图1。该技术研究后结合首钢京唐钢铁厂实际项目进行实际应用。
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耐候钢特点
一块镍基合金板,一块碳钢板,由于它们具有鲜明的个性,通常难以结合在一起。如今,宝钢科技人员通过轧制复合工艺,不仅使两块板实现高质量的冶金复合,且与中石油渤海装备研究院科技人员合作成功制成高端镍基合金复合管,填补了国内空白。经过对板和管产品严格的检测评定,完全符合项目设计要求。该新品研制成功,将助力“一带一路”建设,为“一带一路”提供国产高端的镍基合金冶金复合钢管。
指具有保护锈层耐大气腐蚀,可用于制造车辆、桥梁、塔架、集装箱等钢结构的低合金结构钢。与普碳钢相比,耐候钢在大气中具有更优良的抗蚀性能。与不锈钢相比,耐候钢只有微量的合金元素,诸如磷、铜、铬、镍、钼、铌、钒、钛等,合金元素总量仅占百分之几,而不像不锈钢那样,达到百分之十几,因此价格较为低廉。
宝钢开发复合板有8年历史。为实现镍基合金复合管线管突破,去年初,宝钢与中石油渤海装备开展技术交流达成共识,联合开展镍基合金复合板制管开发。宝钢此次承接研制镍基合金复合管管径为610毫米,材料为L450+825,厚度为16+3毫米。产品设计指标多达数十项,性能要求高。镍基合金复合板不同于其它合金复合板,其高温变形抗力大,轧制难度极大。镍基合金与碳钢材料特性相差大,基材碳钢需要满足室温拉伸、高温拉伸、冲击、落锤、硬度等多项指标。覆层镍基合金需要同时满足晶粒尺寸、硬度、G48A法点蚀,G28A,262C法晶界腐蚀,高温高压SCC应力腐蚀试验等指标,复合后还需要具备良好的结合性能。
去年7月,项目组专家到宝钢考察,了解宝钢镍基管线钢复合板生产能力及生产实物状况。专家们对宝钢的技术水平、装备技术、镍基及基层材料齐全等留下深刻印象,认为宝钢具备做镍基合金冶金复合板的 条件。经过双方统筹策划及反复试验,终实现两种材料多种性能平衡,成功轧制出符合中石油制管要求的高端镍基复合板。
根据管线设计要求,宝钢又与中石油渤海装备进行了610管径的复合管试制工作。借助于中石油渤海装备强大的制管科研实力以及丰富的制管焊接经验,在国内首次成功试制了镍基合金轧制复合管线钢管。复合板的各项力学性能、抗腐蚀性能及制管各项焊接性能均符合项目要求。据悉,镍基合金复合管具有较广的应用前景。目前国外广泛应用于原油气的运输,以及海底管线铺设。宝钢将与中石油渤海装备进一步深化合作,发挥各自优势,利用宝钢高端轧制复合技术,将高端镍基合金复合管打造成中国制造的亮丽名片。
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