階梯式再熱減溫水調節閥在燃煤機組中的應用

李春梅，付 凱，陳偉豐

(廣東省能源集團有限公司沙角C電廠，廣東 東莞 523936)

0 引言

再熱減溫水噴水減溫作為再熱蒸汽輔助調溫方法，兩個再熱器減溫水調節閥安裝在通往墻式再熱器入口聯箱的冷再熱管道上，它根據再熱蒸汽的溫度、壓力等信號來控制閥門開度，調節噴水管的進水量，實現對再熱汽溫的自動調節。再熱減溫水來自給水系統，運行時要求閥門噴水壓力大、調節精度高、密封性及安全性能良好，作為輔助調溫同擺動燃燒器主要調溫相配合，保證出口再熱汽溫保持額定值。

1 存在的問題

沙角C電廠660 MW鍋爐再熱減溫水調節閥原設計為ABB Kent的調節閥，設計流量為4.64 t/h，進口壓力 9.46 MPa，出口壓力 5.63 MPa，壓差3.83 MPa，進口溫度191.67 ℃，閥門流通系數Cv值9.32 (最大)，開度68.82 %。再熱減溫水作為再熱蒸汽溫度的微調手段，長期運行開度50 %以下，多數情況是在10 %以下運行。實際運行發現：ABB Kent的調節閥由于閥門前后壓差過大，及汽蝕等原因造成閥芯、閥座使用壽命不長，通常約在半年左右發生泄漏；同時因為泄漏造成減溫水量較大，影響再熱汽溫，造成機組整體效率下降。因此，沙角C電廠決定對再熱減溫水閥重新選型改造。

2 改造方案

經多次設計，同時結合現場運行要求，最終采用在閥芯與減溫水接觸的前端增加環形槽的階梯式結構。減溫水經過環形槽時，水受階梯式結構限制多次節流，在流動的過程中逐級減壓后進入閥門密封面，從而減小了作用在閥門密封面上的壓差及流速。同時對閥芯表面進行高強度耐磨處理，防止表面發生閃蒸及汽蝕，提高了閥芯密封面的壽命。其結構如圖1所示，改造前后閥門部分參數對比如表1所示。

2.1 閥門調節部分的改造

階梯式調節件是為了解決普通閥門調節件在高壓差下存在氣蝕、振動和過度磨損而設計的，典型的應用有泵再循環、高壓加熱器冷卻水控制、亞臨界鍋爐啟動再熱器和過熱減溫控制。這種調節件針對閥芯剛離開閥座時的氣蝕、低流量控制而設計。

調節件由一個裝在閥套內的錐形閥芯和帶與錐形閥芯配合孔的閥座環組成。由于錐形的角度很小，由進口到出口的通流面積基本保持不變，相對于閥的行程來說通流面變化不大，有較高的關斷性。

表1 閥門調節部分參數

在閥芯錐體部分用機械加工有一系列的凹槽，將整個壓差分成一級一級的壓差。此閥芯針對閥壓差降低而流量增加而設計，在輕負荷時，壓差最大，閥芯緊貼閥座達到最好的效果。當負荷增加而壓差減少，閥芯提起較充分需要階梯減少。通過調節件的逐級降壓，防止高壓差通過閥芯。

2.2 閥芯與閥座的改造

該項目中對閥芯與閥座均選用高硬度合金材料，并對密封面堆焊硬質合金及滲碳處理，使其表面硬度達到HRC70，遠高于原閥門密封面硬度，提高了耐磨性，增強了密封面的抗沖刷能力，提高了閥芯的使用壽命。

2.3 控制部分改造

在控制部分，該項目采用高精度智能定位器，調節更準確、快速。氣動執行器尺寸配置相對較大，使調節更穩定。改造還增加減溫水的手動調節功能，即使在控制失靈情況下，仍能手動進行調節，提高了再熱汽溫調節的可靠性。

3 應用情況

使用上述方案對電廠3號爐進行改造，實際應用表明：再熱減溫水調節閥改造后平穩運行超過30個月，關閉嚴密，調節迅速準確。鍋爐再熱汽溫因為再熱減溫水調節閥泄漏低于設計值的情況徹底消除，再熱器溫在MCR工況保持在設計值543 ℃左右。調節閥改造后再熱汽平均溫度升高，且汽溫在不同負荷下更平穩，波動更小，有利于提高整個系統循環熱效率。改造前后機組參數對比如表2所示。減溫水調節閥改造前后相同工況對比，經統計，再熱汽溫平均提高約5—8 ℃。

4 結論

該項目對沙角C電廠原有再熱減溫水調節閥進行改造，利用流線型階梯結構，減小減溫水通過閥門密封面時的壓差，防止調節閥在小開度條件下發生氣蝕及閃蒸現象，減輕閥門密封面的沖蝕；對密封面進行表面處理，提高密封面的抗沖刷能力，提高了閥門的使用壽命。同時配合大推力智能定位氣動執行器，實現對流量的精確調節，調節步進精度達到0.01 %。改造后再熱汽溫平均提高了5～8 ℃，提高了機組的熱循環效率。

表2 改造前后機組參數對比