鍋爐給水調(diào)節(jié)閥改造與運行周期探討

史文懷

（陜西神木化學(xué)工業(yè)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(chǎn)閥門調(diào)節(jié)鍋爐給水量，即主給水調(diào)節(jié)閥（DN150）、大旁路調(diào)節(jié)閥（DN100）、小旁路調(diào)節(jié)閥（DN50）并列運行。根據(jù)鍋爐實際情況調(diào)配3 臺閥門，工作溫度175℃左右，閥前壓力14Mpa，閥后壓力9.4Mpa。設(shè)計主給水調(diào)節(jié)閥正常流量220T/h，大旁路調(diào)節(jié)閥正常流量160T/h，小旁路調(diào)節(jié)閥正常流量44T/h；設(shè)計主給水調(diào)節(jié)閥最大流量260T/h，大旁路調(diào)節(jié)閥最大流量185T/h，小旁路調(diào)節(jié)閥最大流量52T/h。

給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能良好，運行穩(wěn)定，滿足鍋爐給水需要，而且運行周期較長。但改造前給水調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥，閥內(nèi)件316L。由于閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)形式選型和材質(zhì)選型有問題，當時閥前壓力達到18MPa,對閥芯、閥座產(chǎn)生嚴重的汽蝕和沖蝕，導(dǎo)致整閥的壽命極短，調(diào)節(jié)閥性能差，工藝反應(yīng)給水流量無法調(diào)節(jié)。改造前拆解如圖1 所示。

圖1 改造前閥內(nèi)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(yōu)點圖Fig.3 Main advantage map of the hedge window

圖4 流速控制結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Flow rate control structure

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

3）檢修維護工作量大。小旁路調(diào)節(jié)閥小流量運行期間出現(xiàn)過閥內(nèi)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(shè)備成套提供，閥門的原始數(shù)據(jù)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(yīng)該是根據(jù)經(jīng)驗值選的閥內(nèi)件，跟實際工況差別較大。所以CV 值的計算沒有依據(jù)，這么大差壓調(diào)節(jié)閥，采用簡單套筒調(diào)節(jié)閥門，而不是根據(jù)實際工況選型，最終造成調(diào)節(jié)閥不好使用，壽命很短。

2 給水閥改造過程

1）工藝優(yōu)化。公司設(shè)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(jīng)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(jīng)過升級改造，將1#、2#給水泵轉(zhuǎn)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(chǔ)。

2）將原來進口Fisher 的閥門改為國產(chǎn)蘇州德蘭閥門替代，德蘭給水調(diào)節(jié)閥門采用新技術(shù)，即閥內(nèi)件環(huán)流對沖式結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥，有效克服了汽蝕現(xiàn)象，延長了閥門的壽命；其次，實際跟工藝技術(shù)人員溝通，最終確認給水調(diào)節(jié)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(jù)工藝提供的實際參數(shù)數(shù)據(jù)，廠家根據(jù)閥門選型合理計算出CV 值和閥門開度。

3）德蘭給水調(diào)節(jié)閥門采用新技術(shù)，新的閥門在結(jié)構(gòu)上有最大的改進。由原來的套筒結(jié)構(gòu)改為多級降壓環(huán)流對沖式窗口形式的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上的改變遏制減弱高壓中溫給水對閥內(nèi)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(yōu)點圖如圖3 所示，流速控制結(jié)構(gòu)圖如圖4 所示，降壓對比結(jié)構(gòu)示意圖如圖5 所示，降壓效果圖如圖6 所示，抗堵塞結(jié)構(gòu)圖如圖7 所示，抗卡死結(jié)構(gòu)圖如圖8 所示。

環(huán)流對沖式窗口結(jié)構(gòu)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(shè)計正常流量220T/h)，主給水閥門開度48%（設(shè)計實際開度53%），大旁路調(diào)節(jié)閥全關(guān)，小旁爐調(diào)節(jié)閥全關(guān)，說明閥內(nèi)件沒有損傷、沖蝕，閥內(nèi)件完好，從現(xiàn)場圖片也可以看出閥內(nèi)件完好，經(jīng)閥門泄漏量試驗達GBT4213-2008 的技術(shù)指標，運行一年閥內(nèi)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(jié)構(gòu)圖Fig.7 Anti-blocking structure

圖8 抗卡死結(jié)構(gòu)圖Fig.8 Anti-dead structure diagram

圖9 運行一年閥內(nèi)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(diào)節(jié)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(jù)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(guān)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(jù)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(nèi)件運行使用情況。一般閥門密封組件的平衡密封環(huán)磨損比較嚴重，需要更換。

2）在維護過程中發(fā)現(xiàn)閥桿和閥芯設(shè)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(yōu)化閥門的分配使用，之前誤區(qū)運行（大旁路或主路）加小旁路給水調(diào)節(jié)閥運行，反而調(diào)節(jié)精度不穩(wěn)定，閥門設(shè)備沖刷使用壽命短，現(xiàn)在正常運行小旁路調(diào)節(jié)閥全關(guān)。

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

5）定期檢查執(zhí)行機構(gòu)及減速機構(gòu)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(zhí)行機構(gòu)選型不合適進行更換（扭矩?。绤^(qū)設(shè)置較大進行調(diào)整，給水管道閥體規(guī)范保溫，減少熱輻射傳導(dǎo)對減速機、執(zhí)行機構(gòu)帶來的不利影響。

5 總結(jié)

1）工藝提供的閥門參數(shù)與實際現(xiàn)場一致，為閥門正確選型提供了依據(jù)。

本公司工藝技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場正常運行提供了正確參數(shù)，主給水調(diào)節(jié)閥最大流量260T/h，正常流量220T/h，大旁路調(diào)節(jié)閥最大流量185T/h，正常流量160T/h，小旁路調(diào)節(jié)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(chǔ)，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(jié)流間隙小，節(jié)流速度達到最大值，沖刷破壞也相應(yīng)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(diào)節(jié)閥門為什么要避免小開度工作的原因。

2）閥內(nèi)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(nèi)。給水閥門采用環(huán)流對沖式結(jié)構(gòu)，降低介質(zhì)流速，減少大差壓對閥內(nèi)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(xiàn)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(chǎn)生氣阻塞流，影響流量的增加；二是產(chǎn)生汽蝕（壓力由降低到恢復(fù)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(nèi)件材質(zhì)選用合理

閥內(nèi)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(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)功能難以實現(xiàn)，起不到調(diào)節(jié)作用。選擇調(diào)節(jié)閥內(nèi)件材料的主要依據(jù)是耐磨性、耐腐蝕性和耐溫性。由于閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)采用環(huán)流對沖式結(jié)構(gòu)，閥門內(nèi)件材質(zhì)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(zhì)要求降低，不需要特別耐沖刷的材質(zhì)，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(yīng)，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(diào)節(jié)閥門開度（20%～30%）～（80%～90%）之間的要求，使得調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)品質(zhì)良好，從而延長調(diào)節(jié)閥的使用壽命。