50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐閥門配置設(shè)計與安裝問題探究

杜琴如，羅 璐

（太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西 太原 030008）

50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐閥門配置設(shè)計與安裝問題探究

杜琴如，羅 璐

（太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西 太原 030008）

50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐汽水系統(tǒng)管路上一般設(shè)計配置210多個不同類型、不同口徑的閥門，分布在鍋爐0～40 m及40多米標(biāo)高范圍內(nèi)。由于每個閥門工作條件不相同，同規(guī)格的閥門工作條件相差較大，因此，設(shè)計人員在進(jìn)行汽水系統(tǒng)閥門配套設(shè)計時，需認(rèn)真考慮每個閥門的工作條件，并與閥門配套廠詳細(xì)溝通，以保證閥門運行的可靠性。

循環(huán)流化床；鍋爐閥門；汽水系統(tǒng)；閥門配套

閥門是鍋爐汽水系統(tǒng)上一個重要的連接與控制元件，具有控制液體、氣體流通的功能，是司爐人員的主要操作部件，也是保障鍋爐安全與經(jīng)濟(jì)運行的主要部件，必須時刻保持正常工作。50 MW循環(huán)流化床鍋爐汽水系統(tǒng)管路上配置的閥門，通常分3大類，即關(guān)斷類、調(diào)節(jié)類和安全類。不同工作條件、不同用途的系統(tǒng)管道上配置不同特性、不同功能的閥門，這些閥門關(guān)系到鍋爐系統(tǒng)的可靠運行與安全生產(chǎn)，素有“咽喉”之稱。本文以50 MW高溫、高壓，母管制運行，閥門連接方式為焊接式的循環(huán)流化床鍋爐為例，對鍋爐閥門配置設(shè)計與安裝問題進(jìn)行探究。

1 50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐閥門概述

母管制運行的50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐汽水系統(tǒng)主要分為6大模塊，如圖1所示，即給水模塊、減溫水模塊、鍋筒模塊、集汽集箱模塊、取樣模塊和疏水模塊。

圖1 汽水管路系統(tǒng)6大模塊圖

設(shè)計配置210多個不同類別的閥門，其中關(guān)斷類閥門占90%以上，調(diào)節(jié)類與安全類及其他占不到10%.關(guān)斷類閥門有電動型和手動型，電動型配置電動執(zhí)行器，調(diào)節(jié)類閥門全部為電動型。50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床汽水系統(tǒng)如圖2所示。

2 關(guān)斷類閥門問題

50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐汽水系統(tǒng)管路上設(shè)計配置的關(guān)斷類閥門，分布在6大模塊上。關(guān)斷類閥門的主要問題為：集汽集箱模塊上的電動對空排氣閥內(nèi)漏、疏水模塊上的電動定期排污閥內(nèi)漏。

2.1 電動對空排氣閥內(nèi)漏

電動對空排氣閥安裝在鍋爐過熱器集汽集箱上，如圖3所示，主要功能是：從鍋爐啟動運行到完成并汽整個過程，為保證鍋爐參數(shù)，直接向大氣排放空氣、蒸汽。50 MW循環(huán)流化床鍋爐對空排氣閥布置在鍋爐頂部，標(biāo)高40 m以上，垂直布置，閥門參數(shù)為P54、10 V、DN100，數(shù)量2個。

鍋爐啟動運行時，注水開始前打開手動、電動對空排氣閥；鍋爐啟動點火后，升溫、升壓、升負(fù)荷整個過程，司爐人員依據(jù)操作規(guī)程要求，調(diào)節(jié)電動對空排氣閥門開度；等到過熱蒸汽溫度、壓力、流量達(dá)到規(guī)定值時，司爐人員打開主汽閥，過熱蒸汽進(jìn)入蒸汽母管，關(guān)閉電動對空排汽閥，

鍋爐并汽成功，完成整個啟動過程，正式投入運行。

圖2 50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床汽水系統(tǒng)圖

圖3 電動對空排氣閥的安裝圖

表1 50 MW循環(huán)流化床鍋爐對空排氣閥配置

表2 50 MW循環(huán)流化床鍋爐對空排氣閥內(nèi)漏原因分析

50 MW循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動時間一般4～8 h，熱態(tài)啟動時間2～4 h。在這個時間段內(nèi)，電動對空排氣閥一直處于半開閉狀態(tài)，閥芯長時間受高溫、高壓差、高流速過熱蒸汽沖刷易磨損，閥門口徑相對較大，閥桿水平移動易變性。電動對空排氣閥關(guān)閉后，長期處于工作溫度540℃、工作壓差10 MPa的環(huán)境條件下，不能發(fā)生一點內(nèi)漏。如果電動對空排氣閥發(fā)生一點內(nèi)漏，過熱蒸汽就會通過閥門從鍋爐頂部排入大氣，對閥芯的磨損很快，能源浪費也很大，因此，對空排氣閥閥芯、閥桿閥門廠必須特殊制造。表1為50 MW循環(huán)流化床鍋爐對空排氣閥配置表，表2為50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動對空排氣閥內(nèi)漏原因分析表。

2.2 電動定期排污閥內(nèi)漏

電動定期排污閥安裝在疏水模塊上，如圖4所示。

電動定期排污閥的主要功能是：將鍋爐運行過程中由于水汽化的原因而形成的固體顆粒物從鍋爐中排出。50 MW循環(huán)流化床鍋爐定期排污閥布置在鍋爐底部，閥門參數(shù)為PN20、DN20，數(shù)量20個。

50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐中，PN20、DN20截止閥配置最多，有150多個，用在鍋爐汽水系統(tǒng)各個模塊中，其中，疏水模塊上20個PN20、DN20電動定期排污閥內(nèi)漏問題最關(guān)鍵。

疏水模塊PN20、DN20電動定期排污閥具有以下特點：①工作壓差大，在11.3 MPa左右；②工作頻率高，每班工作一兩次；③流通介質(zhì)不干凈，含有雜質(zhì)，特別是運行初期，鍋爐內(nèi)含有鐵屑、焊渣、泥沙等雜質(zhì)。基于上述3個特點，閥芯非常容易磨損，導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)，發(fā)生內(nèi)漏。

電動定期排污閥發(fā)生內(nèi)漏后，浪費能源，增加噸蒸汽能耗，增加鍋爐運行成本，降低司爐人員的收入，因此電動定期排污閥閥芯必須是特殊制造的。表3為50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動定期排污閥配置表，表4為50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動定期排污閥內(nèi)漏原因分析表。

圖4 電動定期排污閥安裝圖

表3 50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動定期排污閥配置

表4 50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動定期排污閥內(nèi)漏原因分析

3 調(diào)節(jié)類閥門問題

給水模塊上的調(diào)節(jié)閥門主要保障鍋爐水位平衡，一般分主給水、副給水、啟動給水3路，工作介質(zhì)為水，鍋爐正常運行時工作壓差不大，故障率不高。主、副給水調(diào)節(jié)閥目前采用國產(chǎn)、進(jìn)口2種，進(jìn)口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能優(yōu)于國產(chǎn)。啟動給水調(diào)節(jié)閥開始工作時，工作壓差大、汽化率高，不能自動調(diào)節(jié)，必須司爐人員手動控制，因此建議采用帶點動功能的電動截止閥，既經(jīng)濟(jì)又可靠。

減溫水模塊上的調(diào)節(jié)閥主要控制過熱蒸汽溫度，工作介質(zhì)為水，工作壓差不大，鍋爐運行正常負(fù)荷下故障率不高，當(dāng)鍋爐過熱蒸汽低時不需要投減溫水，調(diào)節(jié)閥容易發(fā)生關(guān)閉不嚴(yán)內(nèi)漏問題。

4 安全類閥門問題

安全類閥門主要用在鍋筒模塊和集汽集箱模塊上，是鍋爐上一個非常重要的安全部件，工作介質(zhì)為飽和蒸汽和過熱蒸汽。當(dāng)鍋爐運行壓力超過規(guī)定壓力時，蒸汽通過安全閥排入大氣，保證鍋爐受壓件承壓在規(guī)定范圍內(nèi)。安全類閥門形式有多種，目前50 MW循環(huán)流化床鍋爐普遍采用彈簧式安全閥。

彈簧式安全閥主要問題如下：閥門內(nèi)、外泄漏蒸汽，起跳和回座不及時，排汽時沖擊振動損壞設(shè)備。彈簧式安全閥內(nèi)漏、外漏，起跳、回座不及時屬于安全閥質(zhì)量問題，應(yīng)加強對安全閥制造廠合格分供方控制和提高服務(wù)要求；排汽時沖擊振動損壞設(shè)備，主要損壞的是受壓件上的安全閥管座。沖擊振動使受壓件上的安全閥管座焊縫發(fā)生疲勞破壞，導(dǎo)致受壓件發(fā)生泄漏，產(chǎn)生的主要原因有鍋爐廠安全閥附件設(shè)計問題、安裝公司安全閥附件支撐安裝問題。

5 結(jié)束語

鍋爐節(jié)能減排是一項系統(tǒng)工程，從鍋爐燃燒到鍋爐受熱面，從鍋爐主機到鍋爐輔機，從鍋爐運行到鍋爐控制，每個環(huán)節(jié)都要到位。閥門是一個鍋爐控制元件，鍋爐設(shè)計人員在閥門方面投入精力有限，因此，循環(huán)流化床鍋爐因閥門內(nèi)漏問題導(dǎo)致能源浪費，阻力增大問題導(dǎo)致鍋爐汽水系統(tǒng)電耗增加，以及維修問題導(dǎo)致非計劃停爐已成為主要問題，將來必然需高度重視。

［1］青島電站閥門廠.JB/T 4018—1999電站閥門型號編制方法［S］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.

［2］哈爾濱電力設(shè)備制造廠.DLT 531—1994電站高溫、高壓截止閥、閘閥技術(shù)條件［S］.北京：中國電力出版社，1994.

〔編輯：劉曉芳〕

TK229.6+6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.133

2095-6835（2017）24-0133-03