鍋爐給水調節閥改造與運行周期探討

史文懷

（陜西神木化學工業有限公司，陜西 榆林 719319）

0 引言

本公司目前二期兩臺鍋爐每臺鍋爐采用改造后的3 臺國產閥門調節鍋爐給水量，即主給水調節閥（DN150）、大旁路調節閥（DN100）、小旁路調節閥（DN50）并列運行。根據鍋爐實際情況調配3 臺閥門，工作溫度175℃左右，閥前壓力14Mpa，閥后壓力9.4Mpa。設計主給水調節閥正常流量220T/h，大旁路調節閥正常流量160T/h，小旁路調節閥正常流量44T/h；設計主給水調節閥最大流量260T/h，大旁路調節閥最大流量185T/h，小旁路調節閥最大流量52T/h。

給水調節閥調節性能良好，運行穩定，滿足鍋爐給水需要，而且運行周期較長。但改造前給水調節閥問題就較多，運行周期差異較大。下面就給水閥改造前后做以闡述。

1 改造前給水閥運行狀況

1）原來采用Fisher 閥門套筒調節閥，閥內件316L。由于閥內件結構形式選型和材質選型有問題，當時閥前壓力達到18MPa,對閥芯、閥座產生嚴重的汽蝕和沖蝕，導致整閥的壽命極短，調節閥性能差，工藝反應給水流量無法調節。改造前拆解如圖1 所示。

圖1 改造前閥內件拆解圖Fig.1 Disassembly of the valve trim before transformation

圖2 對沖式窗口主要特點圖Fig.2 Main features of the hedge window

圖3 對沖式窗口主要優點圖Fig.3 Main advantage map of the hedge window

圖4 流速控制結構圖Fig.4 Flow rate control structure

2）由于是進口閥門，閥門內件價格昂貴、維修費用高，切供貨周期很長，很難滿足生產需要。

3）檢修維護工作量大。小旁路調節閥小流量運行期間出現過閥內件沖透，給水流量控制一度以工藝手動閥被動人為控制為主，檢修周期短。

4）由于隨鍋爐配套設備成套提供，閥門的原始數據表給水溫度220℃，給水閥閥前壓力18MPa，閥后壓力9.4Mpa；給水流量主給水，大旁路、小旁路最大流量、正常流量、最小流量都是空白。應該是根據經驗值選的閥內件，跟實際工況差別較大。所以CV 值的計算沒有依據，這么大差壓調節閥，采用簡單套筒調節閥門，而不是根據實際工況選型，最終造成調節閥不好使用，壽命很短。

2 給水閥改造過程

1）工藝優化。公司設計的鍋爐負荷為220t/h，但在前期的運行過程中鍋爐負荷最大可以帶到160t/h 左右，后期經過脫硝改造和吹灰器改造，目前的負荷正常在210T/h 左右。給水壓力的改變，之前運行的給水泵（兩開一備，其中3#號給水泵液力耦合變頻泵，1#、2#給水泵）工頻運行。此種情況下，給水壓力在16MPa ～17MPa 左右，后經過升級改造，將1#、2#給水泵轉為變頻控制，給水壓力降至13MPa ～14MPa 左右，為閥門良好運行打下良好基礎。

2）將原來進口Fisher 的閥門改為國產蘇州德蘭閥門替代，德蘭給水調節閥門采用新技術，即閥內件環流對沖式結構調節閥，有效克服了汽蝕現象，延長了閥門的壽命；其次，實際跟工藝技術人員溝通，最終確認給水調節閥：主給水最大流量260T/h，正常流量220T/h，大旁路最大流量185T/h，正常流量160T/h，小旁路最大流量52T/h，正常流量44T/h，實際溫度175℃左右，閥前壓力14Mpa 左右,閥后壓力10Mpa ～9.4Mpa,根據工藝提供的實際參數數據，廠家根據閥門選型合理計算出CV 值和閥門開度。

3）德蘭給水調節閥門采用新技術，新的閥門在結構上有最大的改進。由原來的套筒結構改為多級降壓環流對沖式窗口形式的結構，結構上的改變遏制減弱高壓中溫給水對閥內件的沖刷和氣蝕的破壞作用。對沖式窗口主要特點圖如圖2 所示，對沖式窗口主要優點圖如圖3 所示，流速控制結構圖如圖4 所示，降壓對比結構示意圖如圖5 所示，降壓效果圖如圖6 所示，抗堵塞結構圖如圖7 所示，抗卡死結構圖如圖8 所示。

環流對沖式窗口結構形式的特點如圖2 ～圖8 所示。

3 改造后鍋爐給水閥運行情況

目前閥門運行良好，二期給水流量180t/h（設計正常流量220T/h)，主給水閥門開度48%（設計實際開度53%），大旁路調節閥全關，小旁爐調節閥全關，說明閥內件沒有損傷、沖蝕，閥內件完好，從現場圖片也可以看出閥內件完好，經閥門泄漏量試驗達GBT4213-2008 的技術指標，運行一年閥內件拆解圖如圖9 所示。

圖5 降壓對比示意圖Fig.5 Comparison of the buck comparison

圖6 降壓效果圖Fig.6 Buck effect diagram

圖7 抗堵塞結構圖Fig.7 Anti-blocking structure

圖8 抗卡死結構圖Fig.8 Anti-dead structure diagram

圖9 運行一年閥內件拆解圖Fig.9 Dismantling diagram of valve trim for one year of operation

4 如何延長鍋爐給水調節閥使用周期探討

1）基本摸索閥門運行周期可以維持在兩年左右。以兩年為周期，遇裝置大修解體檢查閥門，評估閥門運行情況，然后根據評估情況制定閥門檢修方案。由于閥門沒有副線，加之往往給水閥門工藝前后截止閥門關不死，鍋爐閥門平常解列不出來等因素，所以基本上每年大修都對閥門填料進行更換，然后根據工藝反映的情況決定是否提前檢修閥門，即整體解體閥門，全面檢查閥內件運行使用情況。一般閥門密封組件的平衡密封環磨損比較嚴重，需要更換。

2）在維護過程中發現閥桿和閥芯設計上的缺陷進行了消除（將銷子連接改為滿焊連接，杜絕閥芯與閥桿運行期間脫落）。

3）優化閥門的分配使用，之前誤區運行（大旁路或主路）加小旁路給水調節閥運行，反而調節精度不穩定，閥門設備沖刷使用壽命短，現在正常運行小旁路調節閥全關。

4）定期比對閥位并記錄運行數據，通過閥位的變換及工藝運行操作人員的反饋預判閥門使用情況。建議其他給水閥閥門不用時，關閉前后電動截止閥，減少對閥門的沖刷。

5）定期檢查執行機構及減速機構的連接固定、潤滑和閥門零位檢查，保證閥位與閥門行程一致。

6）執行機構選型不合適進行更換（扭矩小），死區設置較大進行調整，給水管道閥體規范保溫，減少熱輻射傳導對減速機、執行機構帶來的不利影響。

5 總結

1）工藝提供的閥門參數與實際現場一致，為閥門正確選型提供了依據。

本公司工藝技術人員根據現場正常運行提供了正確參數，主給水調節閥最大流量260T/h，正常流量220T/h，大旁路調節閥最大流量185T/h，正常流量160T/h，小旁路調節閥最大流量52T/h，正常流量44T/h，實際溫度175℃左右，閥前壓力14Mpa 左右,閥后壓力10Mpa 左右，為閥門計算Cv 值和和閥門開度提供了基礎，避免了給水閥閥門在小開度工作。尚若閥門在小開度工作，節流間隙小，節流速度達到最大值，沖刷破壞也相應達到最大值，巨大的沖刷力將使閥門的壽命成倍下降，這就是高壓調節閥門為什么要避免小開度工作的原因。

2）閥內件型式選型正確

閥門按公稱壓力PN 分為五類，即真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥，公稱壓力在PN100 ～PN800之間屬于高壓閥，目前本廠鍋爐給水閥閥門壓力在14Mpa（140kgf/cm2)左右，屬于高壓閥（100kgf/cm2～800kgf/cm2）范圍內。給水閥門采用環流對沖式結構，降低介質流速，減少大差壓對閥內件的沖蝕，有效避免汽蝕，大大延長閥門使用壽命。高差壓流速突然急劇增加，部分液體汽化成氣體，形成氣液兩相共存的現象，這種想象稱為閃蒸。對閥芯、閥座材料開始有侵蝕破壞作用，而后形成液體—氣體—液體空化作用帶來的影響：一是產生氣阻塞流，影響流量的增加；二是產生汽蝕（壓力由降低到恢復正常），這種沖擊力會慢慢撕裂材料表面，形成類似于煤渣的粗糙表面。

3）閥門及內件材質選用合理

閥內件的工作十分苛刻，這些零部件的表面絕對不能有損壞，不能有壓痕、沉渣、氧化和塑變，否則調節閥調節功能難以實現，起不到調節作用。選擇調節閥內件材料的主要依據是耐磨性、耐腐蝕性和耐溫性。由于閥內件結構采用環流對沖式結構，閥門內件材質選擇較寬，目前閥芯閥座選用410+STL 堆焊。由于閥座和閥芯之間壓差減小，材質要求降低，不需要特別耐沖刷的材質，閥芯閥座處理不需要碳化鎢噴涂，從某一方面也就降低了費用。加之CV計算正確，閥門開度一一對應，保證閥門在正常流量下和正常行程中。運行目前鍋爐閥門開度48%，給水流量180t/h，滿足調節閥門開度（20%～30%）～（80%～90%）之間的要求，使得調節閥調節品質良好，從而延長調節閥的使用壽命。