火力發(fā)電用高溫高壓閥門的特點和要求

 在火力發(fā)電的熱力系統(tǒng)中，高溫高壓閥門是熱力系統(tǒng)的重要組成部分。所有熱力設(shè)備都是通過閥門和管道連接形成一個系統(tǒng)。因此閥門和管道，特別是高溫高壓閥門技術(shù)水平的高低，產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響火力發(fā)電機(jī)組安全可靠和經(jīng)濟(jì)運行。

從火力發(fā)電的發(fā)展趨勢來看，其機(jī)組參數(shù)越來越高，從高壓、次高壓機(jī)組10MPa/450°C，到亞臨界機(jī)組17?19MPa/537?550°C、超臨界機(jī)組24?27MPa/566?590°C、超超臨界機(jī)組30?35MPa/ 566?650°C;機(jī)組的容量越來越大，從5萬、10萬、 20萬，到30萬、60萬，又到100萬；機(jī)組的效率越來越高，一般中小高壓機(jī)組熱效率在30%以下，亞臨界大型火電機(jī)組的熱效率在38%左右，而超臨界、 超超臨界機(jī)組的熱效率可達(dá)42%?45%。經(jīng)過對比： 一臺60萬千瓦超超臨界火電機(jī)組參數(shù)25MPa/600°C 比亞臨界火電機(jī)組參數(shù)17MPa/540°C年節(jié)約煤炭 12. 6萬噸，節(jié)約燃料費用4000多萬元左右，減少C02氣體排放37萬噸，減少S02氣體排放0. 3萬 噸，所以火力發(fā)電機(jī)組向高參數(shù)、大容量發(fā)展是必然 趨勢。從而對閥門的要求亦越來越高。

在火力發(fā)電機(jī)組上閥門主要用于汽水管道。隨著火力發(fā)電機(jī)組向高參數(shù)，大容量發(fā)展，閥門的尺寸和工作參數(shù)也愈來愈高，工作條件更加惡劣，其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，并且向單功能化方向發(fā)展，因此電站閥門可以認(rèn)為是以“高溫高壓”或“特殊結(jié)構(gòu)”為特征的閥門。閥門在火力發(fā)電機(jī)組上主要用于下列系統(tǒng)： 鍋爐給水系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)、鍋爐和蒸汽出口集箱附件、啟動系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、高壓給水加熱器保護(hù)系統(tǒng)。以上這些系統(tǒng)對某些閥門提出了非常嚴(yán)格的要求，如要求在2?5s內(nèi)快速開啟和關(guān)閉；要在高溫高 壓下工作，在高壓差下經(jīng)受汽水混合物的沖刷和侵蝕等。某些閥門將直接關(guān)系到整個設(shè)備的安全可靠性。 因此要求閥門制造廠提供產(chǎn)品，同時也要求運行人員嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)程進(jìn)行操作。

25.1. 2閥門特點及要求

（1）特點’

火力發(fā)電機(jī)組配套高溫高壓閥門以其所在部位和功能不同，其結(jié)構(gòu)、品種、型號、規(guī)格多種多樣，按照結(jié)構(gòu)形式可分為閘閥、截止閥、止回閥、球閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥、減壓閥等。

對于超臨界電站，由于主蒸汽管道和主給水管道參數(shù)比亞臨界參數(shù)機(jī)組有較大提高，上發(fā)達(dá)國家主蒸汽管道、再熱熱段管道普遍采用P91和T91鋼管道，1985年以來T91和P91鋼被世界各國廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電機(jī)組的過熱器、再熱氣管道上，與其配套的閥門采用鍛造的F91鋼閥門或鑄造的C12A鋼閥門。主給水管道普遍采用WB36高強度鋼管道。 WB36是德國瓦盧瑞克曼內(nèi)斯曼企業(yè)材料牌號， DIN標(biāo)準(zhǔn)牌號為15NiCuMoNb5，材料號為1.6368。 20世紀(jì)90年代后才在我國超臨界機(jī)組上使用，與其配套的閥門采用鍛造或鑄造的WB36鋼閥門。

按上火電運行經(jīng)驗，當(dāng)溫度超過600°C， P91和T91鋼管道和F91/C12A鋼閥門不能滿足長期安全運行要求，應(yīng)選更高一級的材料，就是P92和T92鋼管道和F92鋼閥門。且考慮超超臨界閥門超高的溫度壓力，用鍛造（是模鍛）閥門更為可靠， 因此選用F92。F92是在F91基礎(chǔ)上開發(fā)的，在化學(xué)成分上適當(dāng)降低了 Mo的含量，同時加入了一定的W,將材料的鉬當(dāng)量從F91/C12A的0.85%?1.05%降低到0.30%?0.60%，還加人了微量的硼，形成細(xì)小的回火馬氏體鎢強化鋼。它600°C許用應(yīng)力比 F91/C12A增加30%，閥門厚度減少，重量減輕，成本降低。2000年美國鍋爐壓力容器標(biāo)委會將F92/ P92納入ASME標(biāo)準(zhǔn)中。

追蹤上對耐熱鋼的研究成果，對于超臨界主蒸汽閥門采用F91鍛鋼閥或C12A鑄鋼閥；對于超超臨界主蒸汽閥門采用F92鍛鋼閥；對于超臨界和超超臨界機(jī)組給水閥門采用WB36鑄鋼或鍛鋼閥。

（2）要求

①所有高溫高壓閥門密封面都應(yīng)采用司太立硬質(zhì)合金或其他鐵基或鈷、鎳基硬質(zhì)合金，高溫下硬度高，使用壽命長。

②對于口徑大于DiVlOO的高溫高壓閥門，閥門中腔設(shè)計成壓力自密封結(jié)構(gòu)?？拷橘|(zhì)壓力密封，高壓狀態(tài)密封效果更好。體積小、重量輕、安全可靠。

③閘閥的關(guān)閉件采用楔式彈性單閘板或雙閘板密封結(jié)構(gòu)，經(jīng)使用后磨損的閘板產(chǎn)生泄漏超標(biāo)時，可重新調(diào)整到原始合格密封狀態(tài)，大大延長了閥門的使用壽命。

④截止閥閥瓣連接要可靠，閥體與閥瓣的配合應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向，避免閥瓣卡死，大口徑截止閥可以采用高進(jìn)低出反向流。

⑤高溫高壓止回閥盡量采用內(nèi)掛式的閥瓣結(jié)構(gòu)， 以減少閥瓣銷軸處的泄漏。

⑥給水泵出口閥、高壓加熱器旁路閥，按設(shè)計要求設(shè)置旁通閥和中腔與進(jìn)口、出口的平衡閥，以防止介質(zhì)汽化超壓。

⑦汽輪機(jī)抽氣緊急切斷保護(hù)閥，在失氣失電狀態(tài)下能夠自動緊急關(guān)閉；在事故狀態(tài)時，緊急切斷保護(hù)時間不超過o. 5s。

⑧鍋爐給水旁路用髙壓差調(diào)節(jié)閥，采用多級節(jié)流閥瓣，能承受鍋爐啟動時給水泵輸出高壓力和大壓差。所有調(diào)節(jié)閥應(yīng)在全行程啟閉過程的動作平穩(wěn)，無有害的振動、噪聲，能防止零件的汽蝕損壞。

⑨高溫高壓安全閥應(yīng)設(shè)置閥瓣導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向套耐磨損，以保證啟閉動作和密封性；開啟高度、排量應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，安全閥動作過程無頻跳和顫振，回座壓差符合GB/T 12241以及ASME鍋爐動力規(guī)范要求；彈簧載荷安全閥應(yīng)防止排出的高溫高壓介質(zhì)直接沖蝕彈簧。

⑩所有高溫高壓閥門要求維修方便，盡可能不必從管道上割下來，就可在現(xiàn)場直接研磨和修復(fù)，以減少維護(hù)工作量。