有關火力發電廠閥門泄漏與堵漏原因的探討

孫禹

摘? 要：火力發電廠是我國社會電力供應的主要企業，閥門泄漏不僅會造成非計劃停機事故，還嚴重威脅著電力機組的正常運轉。文章以300MW機組為研究對象，分析火力發電廠閥門泄漏的造成原因及對應堵漏措施，以供參考借鑒。

關鍵詞：火力發電安全;閥門泄漏原因;堵漏措施;300MW機組

中圖分類號：TM621? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0132-02

Abstract： Thermal power plants are the main enterprises of power supply in our country. Valve leakage will not only cause unplanned outages， but also seriously threaten the normal operation of power units. Taking the 300MW unit as the research object， this paper analyzes the causes of valve leakage in thermal power plant and the corresponding plugging measures for reference.

Keywords： safety of thermal power generation; causes of valve leakage; leakage plugging measures; 300MW unit

引言

根據國家統計局2019年發布數據，全國發電量為71422億千瓦時，其中火力發電量為46522.1億千瓦，同比增長1.6%，約占全國各類發電量的65.14%，這意味著在綠色電能未能形成規模化效應之前，火力發電仍然是保障電力供應的主要途徑。就火力發電廠內部設備運行而言，存在最多的單體設備就是閥門，其種類多樣、功能繁多、規格不一，其中與發電機組運行影響最為密切的就是高壓閥門、高溫閥門。就閥門功能而言，它在整套設備系統中主要發揮著介質阻斷、介質流通、介質調節三種功能，更是相關管道、壓力容器的保護機制[1]。由此，就不難判斷閥門泄漏的主要發生部位，除閥門本體之外，較多的是閥門法蘭結合密封面、閥蓋閥體連接密封處等;本質上，閥門泄漏是一個量變到質變的過程，但如果閥門處在長時間泄漏狀態而沒有及時處理，就會造成一系列安全事故，如介質泄露（含毒、含腐蝕性、易燃易爆等介質）造成的人員傷害、非計劃停機、資源浪費等。以300MW機組為例，非計劃停機以及重啟所造成的損失約在25萬（人民幣）左右[2]，因此，火力發電廠應高度重視閥門泄漏問題，并根據具體情況制定針對性地堵漏措施，一旦發現類似問題及時反映，將損失控制在最小范圍。

1 火力發電廠300MW機組常見閥門泄漏原因分析

1.1 閥門本體泄漏原因分析

閥門在現代工業體系中屬于管路附件，主要發揮著調節、控制、輸送、開閉等功能，長期處在介質浸泡與接觸狀態下，因此自身出現泄漏問題是較為普遍的。但從泄漏原因上分析，火力發電廠閥門本體導致的事故類型較為單一，主要是流體介質在通過閥門的狀態下，介質在高溫、高壓狀態下形成的沖刷作用，以截至具備的腐蝕性造成的破壞，再有就是外力形成的破壞，如撞擊、銹蝕等。大致上，可以將閥門本體泄漏原因歸為兩類，其一是閥門生產過程中存在的隱患，如鍛造過程中，閥門內部存在氣孔、裂縫、砂眼等[3]，其二就是閥門生產過程中受到的各種影響。

1.2 閥桿與盤根接觸面泄漏原因分析

盤根即密封填料，工業系統中將其作為軸封使用，可有效組織介質外泄，材質也非常多樣化，如芳綸、石墨、碳纖維等材料，但在應用方法上比較統一，將其填充到設備的密封腔體內即可。但對于火力發電廠部分單體設備的閥門而言（如電動總門、水側手動二次門等），使用過程中往往伴隨著閥桿的頻繁操作（關閉、開啟），閥桿運動過程中必然造成盤根磨損現象，時間一長，盤本與閥桿之間的摩擦力變大、解除壓力反而變小，當彼此之間的空隙達到一定程度，機組內的高溫高壓介質就會從空隙內流出，造成嚴重的泄漏問題;同時，盤根本身也面臨著老化問題，當腐蝕性、高溫性介質與其接觸后，密封性的破壞速度會迅速增減，從而出現突發性泄漏問題。

1.3 閥蓋與法蘭結合面泄漏原因分析

法蘭是工業設備系統中用于連接的部件，多出現在管端，300MW機組中閥蓋與法蘭結合處是出現泄漏的重災區，造成的原因也很多。其中，較為常見的是連接螺栓不夠緊密，法蘭與閥蓋之間的密封性不足，這容易造成嚴重的蒸汽泄漏問題。此外，法蘭及閥蓋制造工藝也存在隱患，如兩者之間的密封面不夠光滑整潔，加上配件不符合要求（如金屬繞墊變形、材料老化等）。整體上看，閥蓋與法蘭結合面泄漏的原因，主要可歸結為安裝操作問題，人為因素占據很大部分，加上檢修不嚴謹、技術不過關等，出現泄漏的幾率就會增加。

2 火力發電廠300MW機組閥門泄漏后的堵漏措施

2.1 閥門本體堵漏措施

直觀上看，閥門本體出現泄漏問題，最有效的方式就是直接更換新閥門，但這就需要機組停運，會造成巨大的經濟損失和安全風險。在不停機狀態下進行堵漏操作，火力發電廠通常可用的三種措施，分別為模具法、密封盒和焊接法。

第一，模具法就是根據泄漏閥門規格制作頂壓模具，這種方法雖然不能從根本上消除泄漏，但可以有效地減少截至外泄量，將其控制在一個安全范圍內。具體做法是，將頂壓模具固定在閥門一側，正對泄漏點頂壓密封材料，直到介質泄露消失或處在不影響正常運轉的狀態下。但模具法措施有一個前提，就是要綜合考量閥門的負荷能力，對于一些陳舊、老化的閥門不宜采用。

第二，密封盒則是一種分離機制，在出現泄漏問題閥門的兩端，假裝一個大小合適的密封盒裝置，內部配置介質分流閥門，開放問題閥門以減輕分離壓力，處理完畢之后再拆除即可。例如，作者在某火力發電廠300MW機組堵漏措施實踐中，該機組中脫硫系統閥門本體出現泄漏問題，經排查為15mm的孔洞，在強大壓力下介質呈現噴射狀態，通過制作密封盒的方式，將泄漏截至通過DN50介質分流閥門改變流向，為有效處理創造了寶貴時機。

第三，焊接法是一種典型的彌補機制，它適用于閥門泄漏情況微小的狀態，如1-3mm的泄漏點，可利用一倍以上的螺紋短管進行介質引流，短管焊接在閥門本體之上，在另一端焊死，以達到有效的堵漏效果。

2.2 閥桿與盤根接觸面堵漏措施

結合作者實踐經驗，閥桿與盤根接觸面是300MW火力發電機組運行過程中出現泄漏現象最多的部位，包括過熱器減溫水調節閥門、主機水旁路調節門、鍋爐定期排污電動總門等環節，這些環節均處在高溫高壓環境下，大部分時間零星存在滴水、蒸汽噴射等現象。在輕微狀態下，只需要再度緊固盤根壓蓋螺栓就可以解決，定期檢修足以保障避免閥門泄漏問題。當然，檢修過程中如果替換密封材料，閥門在壓蓋、填料室等位置會留下一些間隙（幾乎是必然的），但在運行過程中受到熱緊效應，可以保證壓蓋壓緊盤本，因此不需要過度強調前期檢修密中密封程度;然而，如果閥門處在長期運轉狀態，從未進行解體檢修，這種狀態下的堵漏措施就不能僅從外部施加壓力解決，需要綜合判斷閥門運行工況，再決定是否更換，其中采取焊接連接方式的閥門需要停車檢修。

2.3 閥蓋與法蘭結合面堵漏措施

閥蓋與法蘭結合面是機械性的，出現泄漏之后一般不會造成嚴重問題，緊固螺栓可以解決絕大部分問題，尤其是壓力不高、滲透量較低的狀態下，檢修人員通過對較均勻緊固螺栓法即可化解[4]。但需要注意的是，這種方法具有很大的局限性，即密封墊片必須是金屬纏繞墊類型的法蘭，其他規格、材質并不適用。此外，由于閥蓋與法蘭結合面出現泄漏的幾率很高、危害不大，因此在堵漏措施制定上，通常會采用帶壓補漏原則，這樣可以最大程度上減少經濟損失。但是，帶壓補漏的專業程度很高，不僅需要操作人員具備專業機械、工具知識技能，現場控制能力、反應能力也很關鍵，除非泄漏問題嚴重影響到火力發電廠運轉，否則不建議采用這種堵漏方式，且操作過程中可以采用外包的方式，由專業施工團隊進行。

3 結束語

整體上看，泄漏問題在火力發電廠閥門部位經常發生，但一般影響不大，企業管理的重心不應該放在泄漏處理上，而是如何進行預防和規避，全體成員要形成防微杜漸的責任感，并根據火力發電廠自身情況，歸納出常見問題，總結最適合自身的堵漏措施，在此基礎上配備專業設備、人員，制定應急預案、方法，將發電機組安全事故發生率降到最低。

參考文獻：

[1]高倩霞.閥門泄漏故障特征量提取技術及其工程應用[J].熱能動力工程，2018，33（01）：138-143.

[2]李國慶.火力發電廠高壓閥門泄漏原因及處理方法[J].重慶電力高等專科學校學報，2017，22（02）：50-52.

[3]高倩霞，向賢兵.火力發電廠閥門泄漏故障聲發射檢測系統研究[J].熱能動力工程，2017，32（03）：75-81+136.

[4]楊進.有關火力發電廠閥門泄漏與堵漏原因的探討[J].工業設計，2012（02）：112.