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疏水球阀在火力发电厂疏水系统中的应用
时间:2016-04-19 点击次数:4050
疏水球阀火力发电厂疏水系统中的应用
要使疏水系统正常运行,除了保证疏水系统设计合理外,选择合适的疏水装置也至关重要。
  在火力发电厂各系统中,疏水系统是最复杂、最凌乱的系统。该系统的重要性虽不及主蒸汽等大系统,但该系统正常运行与否不仅关系到整个电厂的经济性,而且对整个电厂的安全性也会产生重大的影响。
  1、发电厂疏水系统特点和疏水阀使用现状
  1.1 蒸汽疏水的产生机制及危害
  蒸汽在传输中不可避免地要损失热量,当趋于饱和温度时就会析出凝结水即疏水,特别是在蒸汽完全停止流动的区域,尽管蒸汽有过热度,但仍然会产生疏水。蒸汽管道中形成的疏水对机组的安全性和经济性都会产生影响。
  一方面管道中的疏水是形成水冲击和水锤的根源,是设备的安全隐患,疏水在蒸汽管线中输送杂质,易使换热设备结垢;另一方面,根据道尔顿分压定律,如果蒸汽中混有疏水,就会使蒸汽额定压力降低,导致蒸汽做功能力下降,使系统的效率下降。因此,及时将蒸汽系统中的疏水排走,不仅是蒸汽管线及设备的安全要求,也是蒸汽系统节能增效的需要。
  1.2 火力发电厂疏水系统特点
  火力发电厂疏水可分为启动性疏水和经常性疏水2部分,按疏水所在系统又可分为厂内管道的疏水、热力设备的疏水、锅炉附属设备的疏水、汽机本体范围内的疏水以及防止汽轮机进水的疏水系统等。
  众所周知,火力发电厂的疏水系统是非常复杂 的,要保证疏水系统的正常运行,除了必须根据各个疏水部分的特点合理设计系统和布置管线外,选择合适的疏水装置也是至关重要的。
  1.3 疏水阀的使用现状
  目前,火电厂疏水装置较多采用自动疏水器,该装置能及时、自动排出蒸汽系统中的疏水及不凝结气体。疏水器按作用原理的不同大致可分为热动力型、热静力型、机械型以及混合型。这4种类型的疏水器都有其各自的优、缺点及适用范围,选型时需根据实际疏水部分的疏水温度、压力以及疏水量来综合选定。
  启动性疏水是在机组点火启动阶段的疏水,因为暖管凝水量较大,同时汽-水两相流的冲刷也很严重,因此,目前国内机组的疏水装置一般采用口径大且耐冲刷的Y形截止阀。
  亚临界及以上参数机组的主蒸汽管道、再热蒸汽管道、轴封蒸汽管道、抽汽管道上等防止汽轮机进水疏水系统中使用的疏水阀门,均属于高端阀门。
  目前,我国有773家产值500万元以上的阀门制造厂,其产值约占全国阀门总产值的70%,由于受技术、设计制造、金属材料等因素的制约,国内阀门生产企业在节能、环保、安全、可持续发展战略上与国际先进企业相比尚有差距,不能生产满足要求的疏水阀。所以,在较苛刻的工况下,进口阀门仍占据阀门市场的主导地位。
  随着金属密封球阀技术的进一步发展,金属密封球阀在启动疏水阀领域开始占有一席之地,尤其是在超临界及超超临界机组中,随着蒸汽疏水阀工作参数的提高,金属密封球阀的优势越来越明显。
  2 金属密封球阀的特点及应用
  2.1 球阀的特点
  球阀是工业领域广泛采用的阀门,它具有流体阻力小、结构简单、密封可靠、适用范围广以及操作灵活等优点。但由于早期的球阀普遍采用普通软密封,其使用温度受到限制(低于200),这就限制了球阀在火力发电厂(尤其是高温、高压疏水系统)中的应用。
  近年来,随着球阀技术的发展,开发出了适用于更高温度的金属密封球阀,大大拓展了球阀在火力发电厂的应用范围。
  2.2 金属密封球阀的特点及应用
  2.2.1 传统金属密封球阀的特点
  对于火力发电厂疏水阀,金属密封球阀逐步取代传统的截止阀已成为必然趋势,这是由金属密封球阀相比于传统截止阀的优势所决定的。进口疏水球阀采用因科镍尔作为球体材料,喷涂碳化铬涂层(俗称热溶喷涂工艺),具有抗高温、抗腐蚀、抗冲刷、抗热冲击以及可频繁操作的特点,适合在锅炉疏水、锅炉排汽、定排连排、汽包排气、过热器排气和疏水、吹灰器隔离、减温水隔离及汽机疏水、主蒸汽疏水、抽气疏水、再热疏水、一次汽隔离、二次汽隔离等工况中使用。金属密封球阀与截止阀的性能对比见表1。
  表 1 金属密封球阀与截止阀的性能对比
金属密封球阀与截止阀
  从表1可以看出,金属密封球阀在密封性能、耐冲刷能力、噪声和维护方式等诸多方面都比传统的截止阀具有较大的优势。
  以对介质的要求为例,截止阀要求流过的是纯净的介质,不能含有杂质,这一点正是目前许多电厂投运时间不长就出现进口疏水截止阀泄漏的主要原因。电厂在安装维护过程中不可避免地会在蒸汽管道内留存焊渣、氧化铁、金属颗粒等杂物,当这些金属杂物通过截止阀时,会对截止阀阀芯带来较大的冲击和磨损,进而引起泄漏,严重时会把阀芯和阀座上的司太立合金冲刷掉,此时阀芯不能再研磨维护,只能重新更换。而金属密封球阀具有自清洁功能,允许阀门流过含杂质颗粒的介质。
  2.2.2 新型金属密封球阀的特点及应用
  随着科技的发展,金属密封球阀技术也在不断创新,早期的球阀技术已无法满足当前苛刻工况的要求,逐渐被淘汰。2009年,美国金属密封方孔球阀进入中国阀门市场,该球阀采用了最新的专利方孔技术及金属表面硬化处理技术(特别是纳米涂层工艺),增强了金属密封球阀在更高需求和更苛刻工况的应用能力。方孔金属密封球阀是对现有的圆孔金属密封球阀的重大革新,圆孔的月牙形小截面变为方孔的方形大截面。图1为开度15时新型方孔金属密封球阀与传统圆孔金属密封球阀流道口形状的比较。从图1可以发现,在相同开度下,方孔球阀的流通面积比普通的圆孔球阀更大,降低了流速,减小了球体和阀座在开关过程中的冲刷,保护动密封内件。新型金属密封方孔球阀与普通金属密封球阀性能对比见表2。
  a 开度15°时方孔球阀流道口形状 b 开度15°时圆孔球阀流到口形状
金属密封球阀流道口形状对比
  图1 方孔金属密封球阀与传统圆孔金属密封球阀流道口形状对比
新型金属密封方孔球阀
  表2 新型金属密封方孔球阀与普通金属密封球阀性能对比
  目前,该新型球阀已在国内多个电厂疏水系统中使用,如华能海门电厂(1000MW机组)主汽疏水阀、中电投平顶山电厂(1000MW机组)主汽疏水阀和抽汽疏水阀、珠海电厂(600MW机组)主汽疏水阀、宝钢自备电厂(330MW机组)主汽疏水阀、中电投平圩发电厂(600MW机组)主汽疏水阀等,为用户解决了高温、高压疏水工况时的内漏及外漏问题,减少了维护工作量、降低了费用、减少了热损耗、提高了经济效益。
  3 结束语
  火力发电厂疏水系统是非常复杂的系统,对整个电厂的经济、安全运行有很大影响,因此,必须保证该系统的正常运行。要使疏水系统正常运行,除根据各个疏水部分的特点合理设计系统和布置管线外,还应合理选择疏水装置。金属密封球阀比传统截止阀在密封性能、耐冲刷能力、噪声和维护方式等方面都有优势,尤其是新型金属密封方孔球阀的出现,将使金属密封球阀取代传统截止阀成为一种趋势。
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