疏水球閥火力發(fā)電廠疏水系統中的應用
要使疏水系統正常運行，除了保證疏水系統設計合理外，選擇合適的疏水裝置也至關重要。
在火力發(fā)電廠各系統中，疏水系統是復雜、凌亂的系統。該系統的重要性雖不及主蒸汽等大系統，但該系統正常運行與否不僅關系到整個電廠的經濟性，而且對整個電廠的安全性也會產生重大的影響。
1、發(fā)電廠疏水系統特點和疏水閥使用現狀
1.1 蒸汽疏水的產生機制及危害
蒸汽在傳輸中不可避免地要損失熱量，當趨于飽和溫度時就會析出凝結水即疏水，特別是在蒸汽完全停止流動的區(qū)域，盡管蒸汽有過熱度，但仍然會產生疏水。蒸汽管道中形成的疏水對機組的安全性和經濟性都會產生影響。
一方面管道中的疏水是形成水沖擊和水錘的根源，是設備的安全隱患，疏水在蒸汽管線中輸送雜質，易使換熱設備結垢;另一方面，根據道爾頓分壓定律，如果蒸汽中混有疏水，就會使蒸汽額定壓力降低，導致蒸汽做功能力下降，使系統的效率下降。因此，及時將蒸汽系統中的疏水排走，不僅是蒸汽管線及設備的安全要求，也是蒸汽系統節(jié)能增效的需要。
1.2 火力發(fā)電廠疏水系統特點
火力發(fā)電廠疏水可分為啟動性疏水和經常性疏水2部分，按疏水所在系統又可分為廠內管道的疏水、熱力設備的疏水、鍋爐附屬設備的疏水、汽機本體范圍內的疏水以及防止汽輪機進水的疏水系統等。
眾所周知，火力發(fā)電廠的疏水系統是非常復雜 的，要保證疏水系統的正常運行，除了必須根據各個疏水部分的特點合理設計系統和布置管線外，選擇合適的疏水裝置也是至關重要的。
1.3 疏水閥的使用現狀
目前，火電廠疏水裝置較多采用自動疏水器，該裝置能及時、自動排出蒸汽系統中的疏水及不凝結氣體。疏水器按作用原理的不同大致可分為熱動力型、熱靜力型、機械型以及混合型。這4種類型的疏水器都有其各自的優(yōu)、缺點及適用范圍，選型時需根據實際疏水部分的疏水溫度、壓力以及疏水量來綜合選定。
啟動性疏水是在機組點火啟動階段的疏水，因為暖管凝水量較大，同時汽-水兩相流的沖刷也很嚴重，因此，目前國內機組的疏水裝置一般采用口徑大且耐沖刷的Y形截止閥。
亞臨界及以上參數機組的主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、軸封蒸汽管道、抽汽管道上等防止汽輪機進水疏水系統中使用的疏水閥門，均屬于高端閥門。
目前，我國有773家產值500萬元以上的閥門制造廠，其產值約占全國閥門總產值的70%，由于受技術、設計制造、金屬材料等因素的制約，國內閥門生產企業(yè)在節(jié)能、環(huán)保、安全、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略上與國際先進企業(yè)相比尚有差距，不能生產滿足要求的疏水閥。所以，在較苛刻的工況下，進口閥門仍占據閥門市場的主導地位。
隨著金屬密封球閥技術的進一步發(fā)展，金屬密封球閥在啟動疏水閥領域開始占有一席之地，尤其是在超臨界及超超臨界機組中，隨著蒸汽疏水閥工作參數的提高，金屬密封球閥的優(yōu)勢越來越明顯。
2 金屬密封球閥的特點及應用
2.1 球閥的特點
球閥是工業(yè)領域廣泛采用的閥門，它具有流體阻力小、結構簡單、密封可靠、適用范圍廣以及操作靈活等優(yōu)點。但由于早期的球閥普遍采用普通軟密封，其使用溫度受到限制(低于200)，這就限制了球閥在火力發(fā)電廠(尤其是高溫、高壓疏水系統)中的應用。
近年來，隨著球閥技術的發(fā)展，開發(fā)出了適用于更高溫度的金屬密封球閥，大大拓展了球閥在火力發(fā)電廠的應用范圍。
2.2 金屬密封球閥的特點及應用
2.2.1 傳統金屬密封球閥的特點
對于火力發(fā)電廠疏水閥，金屬密封球閥逐步取代傳統的截止閥已成為必然趨勢，這是由金屬密封球閥相比于傳統截止閥的優(yōu)勢所決定的。進口疏水球閥采用因科鎳爾作為球體材料，噴涂碳化鉻涂層(俗稱熱溶噴涂工藝)，具有抗高溫、抗腐蝕、抗沖刷、抗熱沖擊以及可頻繁操作的特點，適合在鍋爐疏水、鍋爐排汽、定排連排、汽包排氣、過熱器排氣和疏水、吹灰器隔離、減溫水隔離及汽機疏水、主蒸汽疏水、抽氣疏水、再熱疏水、一次汽隔離、二次汽隔離等工況中使用。金屬密封球閥與截止閥的性能對比見表1。
表 1 金屬密封球閥與截止閥的性能對比
金屬密封球閥與截止閥
從表1可以看出，金屬密封球閥在密封性能、耐沖刷能力、噪聲和維護方式等諸多方面都比傳統的截止閥具有較大的優(yōu)勢。
以對介質的要求為例，截止閥要求流過的是純凈的介質，不能含有雜質，這一點正是目前許多電廠投運時間不長就出現進口疏水截止閥泄漏的主要原因。電廠在安裝維護過程中不可避免地會在蒸汽管道內留存焊渣、氧化鐵、金屬顆粒等雜物，當這些金屬雜物通過截止閥時，會對截止閥閥芯帶來較大的沖擊和磨損，進而引起泄漏，嚴重時會把閥芯和閥座上的司太立合金沖刷掉，此時閥芯不能再研磨維護，只能重新更換。而金屬密封球閥具有自清潔功能，允許閥門流過含雜質顆粒的介質。
2.2.2 新型金屬密封球閥的特點及應用
隨著科技的發(fā)展，金屬密封球閥技術也在不斷創(chuàng)新，早期的球閥技術已無法滿足當前苛刻工況的要求，逐漸被淘汰。2009年，美國金屬密封方孔球閥進入中國閥門市場，該球閥采用了新的專利方孔技術及金屬表面硬化處理技術(特別是納米涂層工藝)，增強了金屬密封球閥在更高需求和更苛刻工況的應用能力。方孔金屬密封球閥是對現有的圓孔金屬密封球閥的重大革新，圓孔的月牙形小截面變?yōu)榉娇椎姆叫未蠼孛妗D1為開度15時新型方孔金屬密封球閥與傳統圓孔金屬密封球閥流道口形狀的比較。從圖1可以發(fā)現，在相同開度下，方孔球閥的流通面積比普通的圓孔球閥更大，降低了流速，減小了球體和閥座在開關過程中的沖刷，保護動密封內件。新型金屬密封方孔球閥與普通金屬密封球閥性能對比見表2。
a 開度15°時方孔球閥流道口形狀 b 開度15°時圓孔球閥流到口形狀
金屬密封球閥流道口形狀對比
圖1 方孔金屬密封球閥與傳統圓孔金屬密封球閥流道口形狀對比
新型金屬密封方孔球閥
表2 新型金屬密封方孔球閥與普通金屬密封球閥性能對比
目前，該新型球閥已在國內多個電廠疏水系統中使用，如華能海門電廠(1000MW機組)主汽疏水閥、中電投平頂山電廠(1000MW機組)主汽疏水閥和抽汽疏水閥、珠海電廠(600MW機組)主汽疏水閥、寶鋼自備電廠(330MW機組)主汽疏水閥、中電投平圩發(fā)電廠(600MW機組)主汽疏水閥等，為用戶解決了高溫、高壓疏水工況時的內漏及外漏問題，減少了維護工作量、降低了費用、減少了熱損耗、提高了經濟效益。
3 結束語
火力發(fā)電廠疏水系統是非常復雜的系統，對整個電廠的經濟、安全運行有很大影響，因此，必須保證該系統的正常運行。要使疏水系統正常運行，除根據各個疏水部分的特點合理設計系統和布置管線外，還應合理選擇疏水裝置。金屬密封球閥比傳統截止閥在密封性能、耐沖刷能力、噪聲和維護方式等方面都有優(yōu)勢，尤其是新型金屬密封方孔球閥的出現，將使金屬密封球閥取代傳統截止閥成為一種趨勢。
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