高參數大容量火力發電廠熱力系統主要調節閥門選型

張玲　鄧成剛　石佳

摘 要：依據實際工程應用和設計經驗，提出了常規大容量火力發電廠熱力系統主要調節閥選型時材料、閥內流速、結構、密封、安裝、計算參數等需要注意的事項，重點給出了主要調節閥設計計算選型工況數據的計算原則，可供相似工程設計參考。

關鍵詞：火力發電廠；熱力系統；調節閥；閥門材料

中圖分類號：TK223.7+1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.103

隨著我國設計、建設的一批超臨界、超超臨界機組陸續投產運行，現場反饋了一些閥門在實際運行中的諸多問題，尤其是調節閥反應問題。總結電廠調節閥的這些問題，主要表現在如下幾個方面：①調節閥型式選擇不當；②調節閥關閉不嚴，泄漏量比設計的大，嚴重影響了機組效率；③調節閥選材不當；④調節閥選型工況不合理；⑤調節閥調節范圍達不到設計值；⑥調節閥運行工況與理論值存在較大偏差，實際特性與調節特性不匹配；⑦噪聲大；⑧容易與管道共振；⑨執行器選擇不當。

統計表明，閥門出現的95%以上的問題都是由于閥門選型不當造成的。由于調節閥選型計算都采用專用軟件，計算出現的問題很小，所以主要問題是設計條件和參數給定不準確造成的。本文依據實際工程應用和設計經驗，提出調節閥選型時應注意的事項和可參考的設計參數。

1 電廠常見調節閥選型

大容量火力發電廠熱力系統常用的調節閥門有冷段供輔汽調節閥、輔汽至除氧器調節閥、熱井補水調節閥、凝結水再循環閥、除氧器水位調節閥、高加壓熱器疏水閥、低壓加熱器疏水閥、給水再循環閥、省煤器進口主給水旁路調節閥、輔機冷卻水調節閥、汽包連續排污調節閥和汽包定期排污調節閥等。由于汽包連續、定期排污調節閥一般由鍋爐廠配套，所以在此不另詳細分析。調節閥種類繁多，各廠家的選型計算軟件也不相同，下面從設計角度出發簡單介紹上述各閥門選型時的注意事項和典型設計計算工況。

1.1 閥門材料的選擇

閥體的耐壓等級、使用溫度和耐腐蝕性能等方面應滿足工藝連接管道的要求，并優先選用制造廠定型產品。如果遇到水蒸氣或含水較多的濕氣體和易燃易爆介質，或當環境溫度低于-30 ℃時，不宜選用鑄鐵閥。當遇到特別工作條件時，閥體要比相連管道更高。如果要提高閥體的抗沖蝕性能（閥內流速過高、氣蝕等），所選材料需提高一級，例如從碳鋼改為C9、CF8M等。常用材料和溫度限制可參考相關文件和手冊。

1.1.1 閥內件材質的選擇

非腐蝕性介質一般選用304（例如06Cr19Ni10）或其他不銹鋼。在汽蝕、沖蝕較為嚴重的情況下，或在介質溫度與壓差構成的直角坐標中，溫度為300 ℃、壓差為1.5 MPa的兩點連線以外的區域，應選用耐磨材料，例如鈷基合金或表面堆Stellite合金。要求泄漏很小時，應選用軟密封，例如四氟橡膠。常用閥內件材料的溫度限制可參見相關文件和手冊。

1.1.2 耐蝕材料的選擇

對于腐蝕性介質，應根據介質的種類、濃度、溫度和壓力，選擇合適的耐腐蝕材料，同時，還要考慮閥的經濟性。在選擇襯里材料（橡膠、塑料）時，工作介質的溫度、壓力和濃度都必須在該材料的使用范圍內，并考慮閥動作時對其的物理和機械破壞。

1.1.3 高、低溫材料的選擇

當溫度為-200～-60 ℃時，選用銅或304（例如06Cr19Ni10）；當溫度為-450～600 ℃時，選用含鈦鉬不銹鋼。

1.2 閥門流速

閥門的閥體內流速通常有限制，選擇閥門時，主要根據已知條件計算出閥門的Cv值，從而確定閥門的口徑。但由于壓降取值不同，不同閥門的Cv值有很大的區別，所以一些閥門廠給出了簡單的判斷條件，即根據閥體喉徑流速判斷其口徑是否合適，下面給出兩個典型閥門流速選擇條件。

當碳鋼（WCB）的連續調節閥狀態或壓差大于3.4 MPa時，流速要小于6.1 m/s；當間斷調節閥狀態或壓差小于3.4 MPa時，流速要小于9.1 m/s；2%的間歇流量流速要小于12.2 m/s。

當合金鋼或不銹鋼的連續調節閥狀態或壓差大于3.4 MPa時，流速要小于13.7 m/s；當間斷調節閥狀態或壓差小于3.4 MPa時，流速要小于18.3 m/s；2%的間歇流量流速要小于27.4 m/s。

這說明，如果閃蒸或存在氣蝕現象時，應選用合金或不銹鋼閥門；超過上述限制速度時，閥體內就會出現腐蝕并產生噪聲。

壓縮性介質的速度：大于或等于0.5馬赫的噪聲不可測；碳鋼的限值是0.35馬赫；合金鋼或是不銹鋼的限值是0.9馬赫。

1.3 注意事項

在滿足使用需求的前提下，所選閥應盡量簡單、可靠、價廉、壽命長、維修方便、備件有來源。需考慮的主要因素如下：①最基本的條件應該是滿足工藝的壓力、流量、溫度要求。一般按ASME B16.34a計算出磅級，直接放在招標文件中。②閥的密封性、可靠性和經濟性。③閥的工作壓差小于閥的許用（設計）壓差。④通過閥內的不潔介質、易結垢介質和強腐蝕介質。⑤閥的動作速度、流量特性、作用方式和流向。⑥執行機構的形式、輸出力、剛度和彈簧范圍。⑦附件及其成套性、特殊閥的特殊性能和要求。例如凝結水、給水再循環閥等的高壓差；防汽蝕的閥門要有多級套筒，應在招標文件中就應給出最低層數，以防廠家在投標時故意減少層數。

1.4 主要調節閥的典型工況設置

根據設計經驗和實際工程應用，火力發電廠主要調節閥的典型工況設置推薦如下。

1.4.1 冷段供輔汽調節閥

冷段供輔汽調節閥的典型工況設置如表1所示。

1.4.2 凝結水再循環管道調節閥

凝結水再循環管道調節閥的典型工況設置如表2所示。

1.4.3 除氧器水位主調節閥

除氧器水位主調節閥的典型工況設置如表3所示。

1.4.4 高、低加正常疏水閥

高、低加正常疏水閥的典型工況設置如表4所示。

2 結束語

通過實際工程華海門電廠、潮州電廠、汕尾電廠、臺山電廠、平海電廠、惠來電廠等的應用，基本上消除了調節閥因閥門設計選型不當而引起的現場修改，達到了預期目標，可供相似工程設計參考。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕