高參數(shù)大容量火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)閥門選型

張玲　鄧成剛　石佳

摘 要：依據(jù)實際工程應用和設計經(jīng)驗，提出了常規(guī)大容量火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)閥選型時材料、閥內(nèi)流速、結(jié)構(gòu)、密封、安裝、計算參數(shù)等需要注意的事項，重點給出了主要調(diào)節(jié)閥設計計算選型工況數(shù)據(jù)的計算原則，可供相似工程設計參考。

關鍵詞：火力發(fā)電廠；熱力系統(tǒng)；調(diào)節(jié)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(xù)投產(chǎn)運行，現(xiàn)場反饋了一些閥門在實際運行中的諸多問題，尤其是調(diào)節(jié)閥反應問題?？偨Y(jié)電廠調(diào)節(jié)閥的這些問題，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：①調(diào)節(jié)閥型式選擇不當；②調(diào)節(jié)閥關閉不嚴，泄漏量比設計的大，嚴重影響了機組效率；③調(diào)節(jié)閥選材不當；④調(diào)節(jié)閥選型工況不合理；⑤調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)范圍達不到設計值；⑥調(diào)節(jié)閥運行工況與理論值存在較大偏差，實際特性與調(diào)節(jié)特性不匹配；⑦噪聲大；⑧容易與管道共振；⑨執(zhí)行器選擇不當。

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

1 電廠常見調(diào)節(jié)閥選型

大容量火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)常用的調(diào)節(jié)閥門有冷段供輔汽調(diào)節(jié)閥、輔汽至除氧器調(diào)節(jié)閥、熱井補水調(diào)節(jié)閥、凝結(jié)水再循環(huán)閥、除氧器水位調(diào)節(jié)閥、高加壓熱器疏水閥、低壓加熱器疏水閥、給水再循環(huán)閥、省煤器進口主給水旁路調(diào)節(jié)閥、輔機冷卻水調(diào)節(jié)閥、汽包連續(xù)排污調(diào)節(jié)閥和汽包定期排污調(diào)節(jié)閥等。由于汽包連續(xù)、定期排污調(diào)節(jié)閥一般由鍋爐廠配套，所以在此不另詳細分析。調(diào)節(jié)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(fā)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(yōu)先選用制造廠定型產(chǎn)品。如果遇到水蒸氣或含水較多的濕氣體和易燃易爆介質(zhì)，或當環(huán)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(nèi)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(nèi)件材質(zhì)的選擇

非腐蝕性介質(zhì)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(zhì)溫度與壓差構(gòu)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(qū)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(nèi)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(zhì)，應根據(jù)介質(zhì)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(jīng)濟性。在選擇襯里材料（橡膠、塑料）時，工作介質(zhì)的溫度、壓力和濃度都必須在該材料的使用范圍內(nèi)，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(nèi)流速通常有限制，選擇閥門時，主要根據(jù)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(qū)別，所以一些閥門廠給出了簡單的判斷條件，即根據(jù)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(xù)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)或壓差大于3.4 MPa時，流速要小于6.1 m/s；當間斷調(diào)節(jié)閥狀態(tài)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(xù)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)或壓差大于3.4 MPa時，流速要小于13.7 m/s；當間斷調(diào)節(jié)閥狀態(tài)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(xiàn)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(nèi)就會出現(xiàn)腐蝕并產(chǎn)生噪聲。

壓縮性介質(zhì)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(jīng)濟性。③閥的工作壓差小于閥的許用（設計）壓差。④通過閥內(nèi)的不潔介質(zhì)、易結(jié)垢介質(zhì)和強腐蝕介質(zhì)。⑤閥的動作速度、流量特性、作用方式和流向。⑥執(zhí)行機構(gòu)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(jié)水、給水再循環(huán)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(shù)，以防廠家在投標時故意減少層數(shù)。

1.4 主要調(diào)節(jié)閥的典型工況設置

根據(jù)設計經(jīng)驗和實際工程應用，火力發(fā)電廠主要調(diào)節(jié)閥的典型工況設置推薦如下。

1.4.1 冷段供輔汽調(diào)節(jié)閥

冷段供輔汽調(diào)節(jié)閥的典型工況設置如表1所示。

1.4.2 凝結(jié)水再循環(huán)管道調(diào)節(jié)閥

凝結(jié)水再循環(huán)管道調(diào)節(jié)閥的典型工況設置如表2所示。

1.4.3 除氧器水位主調(diào)節(jié)閥

除氧器水位主調(diào)節(jié)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(jié)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(diào)節(jié)閥因閥門設計選型不當而引起的現(xiàn)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〕