50 MW高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐閥門配置設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)配置210多個(gè)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(gè)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(jì)人員在進(jìn)行汽水系統(tǒng)閥門配套設(shè)計(jì)時(shí)，需認(rèn)真考慮每個(gè)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(yùn)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(gè)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(yùn)行的主要部件，必須時(shí)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(yùn)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(yùn)行，閥門連接方式為焊接式的循環(huán)流化床鍋爐為例，對(duì)鍋爐閥門配置設(shè)計(jì)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(yùn)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(jì)配置210多個(gè)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(dòng)型和手動(dòng)型，電動(dòng)型配置電動(dòng)執(zhí)行器，調(diào)節(jié)類閥門全部為電動(dòng)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(jì)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(dòng)對(duì)空排氣閥內(nèi)漏、疏水模塊上的電動(dòng)定期排污閥內(nèi)漏。

2.1 電動(dòng)對(duì)空排氣閥內(nèi)漏

電動(dòng)對(duì)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(dòng)運(yùn)行到完成并汽整個(gè)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(duì)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(gè)。

鍋爐啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，注水開始前打開手動(dòng)、電動(dòng)對(duì)空排氣閥；鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火后，升溫、升壓、升負(fù)荷整個(gè)過程，司爐人員依據(jù)操作規(guī)程要求，調(diào)節(jié)電動(dòng)對(duì)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(shí)，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(dòng)對(duì)空排汽閥，

鍋爐并汽成功，完成整個(gè)啟動(dòng)過程，正式投入運(yùn)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(dòng)對(duì)空排氣閥的安裝圖

表1 50 MW循環(huán)流化床鍋爐對(duì)空排氣閥配置

表2 50 MW循環(huán)流化床鍋爐對(duì)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(dòng)時(shí)間一般4～8 h，熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)間2～4 h。在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，電動(dòng)對(duì)空排氣閥一直處于半開閉狀態(tài)，閥芯長(zhǎng)時(shí)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(duì)較大，閥桿水平移動(dòng)易變性。電動(dòng)對(duì)空排氣閥關(guān)閉后，長(zhǎng)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(diǎn)內(nèi)漏。如果電動(dòng)對(duì)空排氣閥發(fā)生一點(diǎn)內(nèi)漏，過熱蒸汽就會(huì)通過閥門從鍋爐頂部排入大氣，對(duì)閥芯的磨損很快，能源浪費(fèi)也很大，因此，對(duì)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(duì)空排氣閥配置表，表2為50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動(dòng)對(duì)空排氣閥內(nèi)漏原因分析表。

2.2 電動(dòng)定期排污閥內(nèi)漏

電動(dòng)定期排污閥安裝在疏水模塊上，如圖4所示。

電動(dòng)定期排污閥的主要功能是：將鍋爐運(yùn)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(gè)。

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(gè)，用在鍋爐汽水系統(tǒng)各個(gè)模塊中，其中，疏水模塊上20個(gè)PN20、DN20電動(dòng)定期排污閥內(nèi)漏問題最關(guān)鍵。

疏水模塊PN20、DN20電動(dòng)定期排污閥具有以下特點(diǎn)：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(yùn)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(gè)特點(diǎn)，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(dòng)定期排污閥發(fā)生內(nèi)漏后，浪費(fèi)能源，增加噸蒸汽能耗，增加鍋爐運(yùn)行成本，降低司爐人員的收入，因此電動(dòng)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(dòng)定期排污閥配置表，表4為50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動(dòng)定期排污閥內(nèi)漏原因分析表。

圖4 電動(dòng)定期排污閥安裝圖

表3 50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動(dòng)定期排污閥配置

表4 50 MW循環(huán)流化床鍋爐電動(dòng)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(dòng)給水3路，工作介質(zhì)為水，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)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(dòng)給水調(diào)節(jié)閥開始工作時(shí)，工作壓差大、汽化率高，不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，必須司爐人員手動(dòng)控制，因此建議采用帶點(diǎn)動(dòng)功能的電動(dòng)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(yùn)行正常負(fù)荷下故障率不高，當(dāng)鍋爐過熱蒸汽低時(shí)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(gè)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(yùn)行壓力超過規(guī)定壓力時(shí)，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(shí)，排汽時(shí)沖擊振動(dòng)損壞設(shè)備。彈簧式安全閥內(nèi)漏、外漏，起跳、回座不及時(shí)屬于安全閥質(zhì)量問題，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)安全閥制造廠合格分供方控制和提高服務(wù)要求；排汽時(shí)沖擊振動(dòng)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(dòng)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(jì)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(xiàng)系統(tǒng)工程，從鍋爐燃燒到鍋爐受熱面，從鍋爐主機(jī)到鍋爐輔機(jī)，從鍋爐運(yùn)行到鍋爐控制，每個(gè)環(huán)節(jié)都要到位。閥門是一個(gè)鍋爐控制元件，鍋爐設(shè)計(jì)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(fèi)，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(jì)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(hào)編制方法［S］.北京：機(jī)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