火力發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)改進方案

 火力發(fā)電廠為防止過熱器系統(tǒng)管道超溫,，均在過熱器系統(tǒng)上設(shè)置有減溫水調(diào)節(jié)系統(tǒng),，通過調(diào)節(jié)減溫水流量的大小來控制過熱器管內(nèi)工質(zhì)的溫度,。過熱器減溫水系統(tǒng)作為防止超溫主要調(diào)節(jié)手段一直被火力發(fā)電廠所采用,，機組容量的增大，介質(zhì)參數(shù)的提高,，相應(yīng)的對于過熱器減溫水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥的要求也越來越高,。皖能銅陵發(fā)電有限公司5號機組鍋爐采用一次中間再熱，單爐膛單切圓燃燒,，平衡通風(fēng),，露天布置、固態(tài)排渣,、全鋼構(gòu)架,，全懸吊結(jié)構(gòu)塔式布置。主蒸汽參數(shù)壓力為27．9MPa,，主蒸汽和再熱蒸汽溫度分別為605℃/605℃,。5號鍋爐（1000MW）于2011年5月6日通過168h滿負荷試運行，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn),，是安徽省*超超臨界1000MW機組,。
本實用新型采用了多級減溫減壓結(jié)構(gòu)，選用優(yōu)質(zhì)材料并進行固化處理,，有效防止了因高溫,、高壓差工況下出現(xiàn)氣蝕，并設(shè)計成裝配式結(jié)構(gòu),，拆卸十分方便,，改進了通流面積的設(shè)計，使驅(qū)動力矩大為降底,，減少了驅(qū)動機構(gòu)的成本,，該閥門的結(jié)構(gòu)特點是，采用多片帶孔圓盤疊合而成的節(jié)流環(huán)和上部均流罩構(gòu)成節(jié)流件,，通過閥芯的升降來改變節(jié)流環(huán)的通流截面,，從而達到調(diào)節(jié)減溫水流量的目的。由于采用節(jié)流環(huán)使減溫水節(jié)流由一級降壓到多級降壓,，從而降低了壓差,，從根本上解決了噪聲大，氣化沖蝕的缺點,。提高了調(diào)節(jié)精度，抗氣蝕,，低噪聲,，使用壽命長，并且能夠有效地調(diào)節(jié)和控制溫度,。
鍋爐的過熱器受熱面布置在爐膛上方,，采用臥式布置方式,，過熱器系統(tǒng)按蒸汽流向主受熱面分為三級：吊掛管和屏式過熱器、第二級過熱器,、第三級過熱器,。來自分離器出口的四根蒸汽管道引入二根級過熱器進口集箱，經(jīng)由爐內(nèi)懸吊管從上到下引到爐膛出口處的第一級屏式過熱器,，進入級過熱器出口集箱,。過熱蒸汽系統(tǒng)的汽溫調(diào)節(jié)采用燃料/給水比和兩級八點噴水減溫，在第一級過熱器和第二級過熱器,、第二級過熱器和第三級過熱器之間設(shè)置二級噴水減溫并通過兩級受熱面之間的連接管道的交叉,，一級受熱面外側(cè)管道的蒸汽進入下一級受熱面的內(nèi)側(cè)管道，來補償煙氣側(cè)導(dǎo)致的熱偏差,。

    1 火力發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)改進方案設(shè)計結(jié)構(gòu)

    5號機組過熱器系統(tǒng)在鍋爐左右兩側(cè)分別布置有Ⅰ級,、Ⅱ級噴水減溫裝置，每級左右布置各兩只,，共計8只減溫水調(diào)節(jié)閥,，每只調(diào)節(jié)閥前后各裝有一只隔離閥，過熱器噴水的總流量為6%過熱蒸汽流量,。減溫水調(diào)節(jié)閥具有良好的調(diào)節(jié)性能,，過熱器減溫水水源由給水泵提供，減溫水進水壓力設(shè)計32MPa,，給水溫度297℃,；過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥由美國Copes-Vulcan公司生產(chǎn)，為平衡式單閥座調(diào)節(jié)閥,，規(guī)格：3"（80mm）,，接口采用焊接式。

    2 火力發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)改進方案在運行中出現(xiàn)的問題
    5號機組過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障是2012年3月1日,，右側(cè)過熱器Ⅱ級減溫水#1調(diào)門,，運行中填料函發(fā)生嚴(yán)重泄漏，調(diào)節(jié)閥進出口隔離閥電動裝置進水無法進行遠操,，人工現(xiàn)場將進出口閥隔絕,，對調(diào)節(jié)閥進行解體，更換填料函填料,、金屬纏繞墊,，碳環(huán)。隨后在2012年的3～5月的檢修期間對8只調(diào)節(jié)閥全部進行解體檢查,，更換填料函填料,、金屬纏繞墊，碳環(huán),。

    2012年7月25日,，右側(cè)過熱器Ⅰ級減溫水#1調(diào)門在運行中發(fā)生填料函泄漏,，隔絕前后隔離閥后更換填料函填料、金屬纏繞墊,，碳環(huán),；2012年8月2日，右側(cè)過熱器Ⅰ級減溫水#2調(diào)門和左側(cè)過熱器Ⅰ級減溫水#1調(diào)門在運行中發(fā)生填料函泄漏,，隔絕前后隔離閥后更換填料函填料,、金屬纏繞墊，碳環(huán),。
    據(jù)統(tǒng)計在2012年7月～2013年5月的運行及計劃檢修期間,，檢修人員分別對8只過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥填料函缺陷進行處理共計47次，其中運行中隔離處理31次,；尤其是過熱器右側(cè)一,、二級減溫水調(diào)門泄漏頻繁，過熱器減溫水填料函泄漏缺陷,，已經(jīng)嚴(yán)重的影響了百萬機組的安全穩(wěn)定運行,。

    3 火力發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)改進方案原因分析
    為避免出現(xiàn)第一次發(fā)生減溫水大量泄漏故障，檢修與運行人員加強了對該設(shè)備的巡檢力度,，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥填料函部位出現(xiàn)飄汽現(xiàn)象就及時通知檢修,，利用機組夜間負荷較低時對泄漏的調(diào)節(jié)閥填料函進行處理。同時對發(fā)生故障的原因進行分析：

    原因分析1：填料的安裝,、使用不當(dāng),，同一臺調(diào)節(jié)閥連續(xù)出現(xiàn)兩次泄漏時，懷疑是檢修人員在安裝填料時對填料環(huán)進行切割時導(dǎo)致填料受損失效,，但對填料函同樣按不切割填料環(huán)也同樣出現(xiàn)泄漏,，排除因切割原因?qū)е碌男孤弧?br />  原因分析2：填料函下部的碳環(huán)損壞造成,，對損壞的碳環(huán)和填料更換后還會出現(xiàn)泄漏,；見圖4、圖5,；原因分析3：閥桿彎曲,，經(jīng)對泄漏次數(shù)較多的閥門閥桿解體檢查未發(fā)現(xiàn)閥桿有彎曲變形和表面損傷現(xiàn)象；
    原因分析4：填料函填料的壓緊力不夠,，按照Copes-Vulcan公司提供的維護說明,，采用扭力扳手對壓緊螺栓使用規(guī)定的力矩，也同樣會出現(xiàn)泄漏,；
    原因分析5：閥內(nèi)組件在加工過程中未使用專用工裝,、工位器具，形成整體同軸度偏差過大或因為閥門與執(zhí)行機構(gòu)連接時不同心而造成卡澀，磨損填料現(xiàn)象,，經(jīng)檢查排除因此原因?qū)е碌男孤?br />    原因分析6：調(diào)節(jié)閥內(nèi)套筒結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，直接影響閥門的使用壽命,，經(jīng)對閥門解體檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)套筒上設(shè)計有兩道活塞環(huán),，過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥為套筒平衡式結(jié)構(gòu)，其起平衡密封作用的密封圈為碳材質(zhì)密封圈（碳質(zhì)）,?；钊h(huán)作為閥門內(nèi)部工質(zhì)的密封，對填料的使用壽命影響較大,，活塞環(huán)的材質(zhì)為碳質(zhì),，厚度只有1mm極易碎裂，新活塞環(huán)的安裝難度大,，在安裝時極易因操作不當(dāng)導(dǎo)致活塞環(huán)碎裂,，活塞環(huán)的價格昂貴，且采購周期長,。

4 火力發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)改進方案解決方案
（1）內(nèi)套筒密封設(shè)計改造,。改造密封尺寸、密封材質(zhì),、增加密封圈擋圈,、彈簧擋圈（由于原閥門設(shè)計使用的閥門籠套密封圈設(shè)計尺寸較窄、密封材料不理想,、不易于裝卸,，且易于斷裂而造成套筒內(nèi)壁卡澀，易造成閥門內(nèi)漏以及運行卡澀,、不順暢等故障）,；見圖7；
    （2）將原密封圈部位進行改造,，使用特殊石墨材料密封圈,。（由于原內(nèi)套筒結(jié)構(gòu)限制，只能將原內(nèi)套筒上安裝密封圈的部位進行機械加工改造,，考慮到石墨密封圈的動態(tài)密封性能不是很好,，采用密封擋圈加工螺紋與內(nèi)套筒進行連接，能使得密封圈有效地壓緊,，并在密封圈擋圈后面切槽用來安裝彈簧擋圈）,；
    （3）復(fù)合套（導(dǎo)向套）改造。CV調(diào)節(jié)閥裝填料函底部有一個復(fù)合套（導(dǎo)向套）,，此套在該閥門中本應(yīng)起保護填料,、抗壓等作用，由于在長時間運行中，它和閥桿之間的長期摩擦以及長期承壓,，造成磨損,、變薄，以致出現(xiàn)裂紋等,，容易造成填料外漏,，將此處材料改為金屬套。

    5 火力發(fā)電廠減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)改進方案改造后效果
 利用機組檢修時間將8只減溫水調(diào)節(jié)閥內(nèi)套筒做了技術(shù)改造,，碳環(huán)更換為耐蝕高鎳鑄鐵材料,，盤根，裝復(fù)后投入運行,，改造投運后使用至今,，未出現(xiàn)過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥泄漏，運行情況良好,。本實用新型安裝在給水泵至鍋爐的管道上,，當(dāng)鍋爐溫度高于上限值時，由傳感器發(fā)出信號,，驅(qū)動機構(gòu)接到指令開始工作,，將閥門迅速打開，液流進入本閥門,，通過本裝置調(diào)節(jié)降壓,，將液流供給鍋爐，當(dāng)接到正常設(shè)置溫度的信號后,，驅(qū)動機構(gòu)反轉(zhuǎn),，使閥門減少流量或者關(guān)閉。本實用新型內(nèi)部零件均選用優(yōu)質(zhì)不銹鋼和合金材料制成,，適應(yīng)溫度250～300℃,，承受壓力25～32Mpa。