超臨界直流鍋爐再熱減溫水調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏原因及對策？

【專家解說】：0前言鍋爐再熱減溫水調(diào)節(jié)閥是火力發(fā)電廠鍋爐重要的噴水減溫調(diào)節(jié)設備之一，它安裝在鍋爐再熱器系統(tǒng)的噴水管道上，根據(jù)再熱器管道內(nèi)的蒸汽溫度等信號來控制閥門開度，從而調(diào)節(jié)噴水管的進水量，使再熱蒸汽的溫度保持在允許的范圍之內(nèi)。福建大唐國際寧德發(fā)電有限責任公司（下稱寧電）3、4號鍋爐型號為HG-1900/25.4-YM4，是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進英國三井巴布科克能源公司的鍋爐技術進行設計、制造，兩側(cè)再熱器冷段管道上級事故噴水減溫器均采用英國ABBKentIntrol調(diào)節(jié)閥。鍋爐運行過程中，再熱汽溫以尾部再熱煙氣擋板調(diào)節(jié)為主，以減溫水調(diào)節(jié)為輔。再熱器減溫水管路的最大設計通流量為BMCR工況下再熱汽流量的3%；在50%BMCR負荷下，再熱器減溫水管路上的電動球閥閉鎖，減溫水不能投用。從2006年機組投產(chǎn)到目前為止，3、4號鍋爐再熱減溫水調(diào)節(jié)閥在每次檢修中都更換閥芯密封環(huán)、閥芯，研磨閥芯、閥座。但是每次修后效果都不好，很短時間又出現(xiàn)內(nèi)漏，大大增加了備件費用和檢修人員的工作量。發(fā)生內(nèi)漏后，為減少再熱器減溫水的漏流，需要經(jīng)常關閉調(diào)節(jié)閥前電動球閥，容易造成電動頭與閥桿連接銷子脫落，缺陷頻繁出現(xiàn)。通過跟蹤紀錄，機組在低負荷時（約300MW），左、右側(cè)調(diào)節(jié)閥共漏流將近30，t嚴重降低了鍋爐的經(jīng)濟性。本文對再熱減溫水調(diào)節(jié)閥本身結(jié)構、運行參數(shù)等情況，進行了全面分析，找出了解決問題的辦法。1調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏原因分析1.1再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥運行參數(shù)每臺爐安裝2套再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥，其設計參數(shù)如下：接管規(guī)格：D76´8.5MWT；配管材料：SA-210C；設計壓力/溫度：18MPa/350℃；設計運行溫度：191℃；減溫水工作壓力/溫度為22MPa/220℃，減溫水來水溫度為150℃，最大流量為49t/h；再熱器進/出口蒸汽壓力為4.62/4.43MPa，進/出口蒸汽溫度為319/569℃，再熱蒸汽流量為1600t/h。根據(jù)設計工況，在300MW以下時，調(diào)節(jié)閥應沒有流量，而實際運行過程中，閥門的流量非常可觀，如表1所示。表1再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥運行數(shù)據(jù)1.2再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構特點調(diào)節(jié)閥閥芯閥桿采用鍛打一體式，閥芯帶有平衡孔，籠式多孔降壓閥套，平衡式節(jié)流結(jié)構。閥座與閥體為焊接結(jié)構，閥座環(huán)處為堆焊結(jié)構，閥座口尺寸很薄，閥座密封面為鑲焊硬質(zhì)合金環(huán)，結(jié)構如圖1所示。圖1調(diào)節(jié)閥改造前結(jié)構1.3內(nèi)漏的原因分析
（1）從運行參數(shù)上可以看出，調(diào)節(jié)閥門入口、出口壓差很大，為16.0-4.0MPa，由于機組投自動，再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥運行時動作頻繁，造成閥芯密封面被介質(zhì)沖蝕、沖刷。加上低負荷運行時長時間在小開度工作，流速過快，沖刷嚴重，破壞了閥門密封面，造成內(nèi)漏?？梢耘袛嚅y內(nèi)件選材及熱處理差，硬度不夠。
（2）籠式多孔降壓閥套，只能起到一級節(jié)流，閥門結(jié)構不合理，流體能量未能有效消耗。閥芯上的密封圈是聚四氟乙烯制成的，由于前后壓差大，導致閥芯上的密封圈容易被沖刷掉，造成內(nèi)漏。
（3）原閥座與閥體為焊接結(jié)構，閥座環(huán)處為堆焊結(jié)構，廠家出廠焊接時就會產(chǎn)生微裂紋，閥座焊口出現(xiàn)裂紋，會造成漏流。調(diào)節(jié)門開關動作頻繁，閥座口環(huán)尺寸太薄，閥座口環(huán)被閥芯撐裂，造成整個閥座環(huán)易脫落，造成閥門的內(nèi)漏。
（4）一體式閥芯閥桿為了減少開門的力，在設計上有一個平衡孔，當開門時平衡孔也會產(chǎn)生漏流。2鍋爐再熱減溫水調(diào)節(jié)閥的改造通過原因分析，對調(diào)節(jié)閥進行了改造，方法如下：（1）為了解決閥內(nèi)件選材、熱處理差，硬度不夠，閥座的焊接性能差造成的漏流，閥座改用0Cr17Ni4Cu4Nb材質(zhì)，熱處理后整體硬度提高，加厚閥座口環(huán)尺寸，耐沖蝕，強度提高。提高閥桿閥瓣的材質(zhì)，材料的性能比原來的進口備件410（Cr13）提高很多。這樣提高了閥門的使用壽命，防止電動頭過力矩撐壞閥座口環(huán)。（2）為了解決再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥運行動作頻繁，易沖蝕閥瓣密封面，將閥門原來一級節(jié)流改為三級節(jié)流，降低每一級節(jié)流部位的壓差，從而減小每級節(jié)流部位的流速，減小介質(zhì)對閥瓣及閥座密封面的沖蝕，避免內(nèi)漏。各級節(jié)流面積根據(jù)運行需要的參數(shù)進行計算，保證閥門改造后的調(diào)節(jié)特性和流量滿足了機組運行要求。下面對三級節(jié)流閥門的流量特性進行計算，閥門的流通能力KV值由公式（1）計算：（1）經(jīng)過計算，可知每一級閥門的KV值和節(jié)流面積，如表2所示。表2閥門KV值和節(jié)流面積考慮到閥門通常在80%~85%開度即可達到全開流量，閥門的節(jié)流面積取適當設計余量，因此三級閥門的節(jié)流面積均取1.2余量，流量特性采取等百分比特性，可滿足閥門在小開度下有較好的調(diào)節(jié)特性，特性曲線見圖2。圖2閥門調(diào)節(jié)特性曲線（3）將閥座改為活閥座，適當增強閥座口強度，閥座與閥體密封采用壓纏繞墊片密封。采用活閥座后，當運行一段時間閥座被沖刷產(chǎn)生漏流后，截斷來水前、后電動球閥，手動閘閥，可以在運行中方便地更換調(diào)整閥閥座，保證無漏流，又能節(jié)能降耗。（4）通過控制閥體、閥蓋、節(jié)流套及閥座的軸向尺寸公差來保證纏繞墊片的壓縮量，保證各配合面的同軸度及垂直度，使墊片壓縮均勻，從而保證閥門無內(nèi)、外漏。在加工工藝上閥芯和閥座成分子級咬合，關閉嚴密，完全做到了零泄漏。
（5）原平衡式閥瓣不但密封面需要保證密封，閥瓣上的密封圈也要保證密封，這樣閥門才能確保不內(nèi)漏，但是密封圈是聚四氟乙烯制成的，在運行過程中很容易被介質(zhì)沖刷損壞，造成閥門內(nèi)漏，針對這點取消閥瓣上密封圈，減少發(fā)生內(nèi)漏的概率。由于閥瓣變成不平衡結(jié)構，需加大閥門在零位開啟的驅(qū)動力，大概需要增加300kN的力，經(jīng)過查看電動頭auam的標準，可以使用過力矩，所以電動執(zhí)行機構的力是夠用的。
（6）原閥瓣上平衡孔是保證調(diào)節(jié)閥開關自如不被卡澀的，現(xiàn)把閥瓣上的平衡孔取消，這樣就又減少一個漏點。綜合以上對閥體結(jié)構進行了改造，改造后的閥體結(jié)構如圖3所示。圖3改造后的調(diào)節(jié)閥結(jié)構圖（局部）
（7）減溫水調(diào)節(jié)閥采用的是auam多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器SA07.1-SA16.1AUMAMATIC，如圖4所示。圖4auma電動執(zhí)行器在每次檢修后對閥門行程進行核查發(fā)現(xiàn)，電動執(zhí)行器在運行過程中會產(chǎn)生零點漂移的現(xiàn)象，即閥門電動執(zhí)行機構已經(jīng)發(fā)出零位指令，電動頭已經(jīng)不動作，但實際上閥門還沒有完全關嚴，這時閥瓣密封面和閥座密封面之間會存在一定的間隙，介質(zhì)在很大壓力的作用下會以非常高的速度流過密封面，造成密封面沖蝕嚴重。即使電動執(zhí)行器零點重新調(diào)整好，閥門還會存在內(nèi)漏現(xiàn)象，而且會隨著時間的推移，內(nèi)漏量會越來越大。此外閥門密封面還需要保持一定的密封比壓，才能保證密封，這需要電動執(zhí)行機構在閥門關嚴的情況下，還必須給閥桿一定的向下作用力，才能保證密封。在調(diào)整閥門零位的時候，關位用電動執(zhí)行機構的力矩關閉閥門，調(diào)整到力矩3檔位置。在閥門關閉的時候都能確保閥門關嚴，而且能保證密封面有一定的密封比壓，能有效避免零點漂移對閥門造成內(nèi)漏的影響。3結(jié)論通過對寧電3、4號鍋爐再熱減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構的分析和運行經(jīng)驗，找到發(fā)生內(nèi)漏的原因，并提出了可行的改進方法。改造后的調(diào)節(jié)閥運行情況良好，機組在300MW負荷下，電動門全開，調(diào)節(jié)閥關閉，無內(nèi)漏現(xiàn)象，使用效果良好。通過再熱器減溫水調(diào)節(jié)閥的改造，不僅延長了再熱減溫水調(diào)節(jié)門的使用壽命，而且降低了再熱減溫水調(diào)節(jié)門的維護費用。此外，由于再熱減溫水不再泄漏，達到了降低發(fā)電煤耗，提高了機組運行的經(jīng)濟性。