金属密封球阀在火力发电厂疏水系统中的应用.pdf

第3 3卷 第 1期 2 0 1 1 年 1月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 3 No ． 1 J a n ． 2 0 1 1 金属密封球 阀在 火力发 电厂疏水 系统 中的应用 袁雄俊 ， 傅钟萱 ， 张敏。 1 ． 华北电力设计院工程有限公司， 北京1 0 0 1 2 0 ； 2 ． 北京咸亨利贞电力设备有限公司， 北京1 0 0 0 5 5 ； 3 ． 阿尔斯通技术服务 上海 有 限公 司北京分公司 ， 北京1 0 0 0 2 7 摘要 分析了火力发电厂疏水系统的特点及疏水阀使用现状。对比了金属密封球阀与传统截止阀的技术特点以及新型 金属密封球阀与传统金属密封球阀的技术特点， 得出了在电厂启动疏水系统中， 金属密封球阀将逐步取代传统截止阀的结论。 关键词 疏水系统； 疏水阀； 金属密封球阀； 截止阀 中图分类号 T M 6 2 1 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 4 1 9 5 1 2 0 1 1 0 1 0 0 6 0 0 3 0 引言 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 。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 。 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 收稿 日期 2 0 1 0 0 83 0 ； 修 回日期 2 0 1 0 0 9 2 5 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 j 。 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 一 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 7 7 3家产值 5 0 0万元以上的阀门制造 厂 ， 其产值约 占全 国阀门总产值 的 7 0 ％ ， 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 第 1期 袁雄俊 ， 等 金属密封球 阀在火力发电厂疏水 系统中的应用 6 1 封， 其使用温度受到限制 低 于 2 0 0℃ J ， 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 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。2 0 0 9年 ， 美 国金属密封方孔球 阀进人 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 J ， 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 1 5 。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。新型金属密封方孑 L 球阀与普通金属密封 球阀性能对 比见表 2 。 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 1 0 0 0M W 机组 主汽疏水 阀、 中电投平顶 山电厂 1 0 0 0 MW 机组 主汽疏水阀 和抽汽疏水阀、 珠海电厂 6 0 0 M W 机组 主汽疏水 阀、 宝钢 自备电厂 3 3 0 MW 机组 主汽疏水阀、 中电 投平圩发电厂 6 0 0 M W 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， 6 2 华 电技 术 第 3 3卷 a开度 1 5 。时方孔球阀流道 口形状 b开度 1 5 。时圆孔球 阀流道 口形状 图 1 方子 L 金属密封球阀与传统 圆孔金属密封球 阀流道 口形状对比 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 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。 参考文献 [ 1 ] D I MT 8 3 4 --2 0 0 3 ， 火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导 则[ S ] ． [ 2 ] D L ／ T 5 0 5 4 --1 9 9 6 ， 火力发电厂汽水管道设计技术规定 [ S ] ． [ 3 ] 张勤， 胡胜利， 卢盛欣 ， 等．自动疏水器在火力发电厂中 的设计及应用[ J ] ． 河北电力技术， 2 0 0 5 4 4 7 4 9 ． [ 4 ] 尧国富． 我国火电厂高端 阀门现状与分析[ J ] ． 电力技 术 ， 2 0 0 9 2 11 2 ． [ 5 ] 王加新． 金属硬密封球阀的开发与应用[ J ] ． 阀门， 1 9 9 7 4 68 ． [ 6 ] 孙艳枝． 蒸汽疏水阀与正确选型方法 [ J ] ． 应用能源技 术， 2 0 0 3 4 3 6 ． [ 7 ] 郭铁波， 周细应 ， 林文松， 等． 纳米热喷涂技术的研究现 状与展望[ J ] ． 表面技术， 2 0 0 3 ， 3 2 4 1 3 ． 编辑 刘芳 作者简 介- 袁雄俊 1 9 7 7 一 ， 男 ， 浙江龙游人， 工程师， 工学硕士， 从事火 力 发 电厂 工 程 设 计 方 面 的 工 作 E m a i l y u a n x j n c p e ． t o m． c n 。