浅议汉川电厂3号炉减温水调节阀的改进措施及经济效益分析

发布时间:2011-02-15  点击数:2971
    汉川电厂4台锅炉的过热器汽温的调节主要采用二级喷水减温和摆动燃烧器,再热蒸汽的汽温调节主要采用燃烧器摆动和过量空气系数调节,另外,在再热器冷端进口管道装有事故紧急喷水减温器。主蒸汽与再热蒸汽的汽温是机组运行的一个很重要的指标,汽温过高时将引起过热器、再热器、蒸汽管道以及汽轮机汽缸、调节阀、转子等部分金属强度降低,导致设备使用寿命缩短,严重时甚至造成设备损坏事故;汽温过低时,则会使汽轮机最后几级叶片的蒸汽湿度增加,对机组的安全性和经济性带来不良后果。
一、3号炉减温水投运情况
    3号炉自1998年投运以来,因燃烧器摆动不灵等原因,主蒸汽及再热蒸汽的汽温主要靠减温水调节,其系统见图1~2。
    在以上的减温系统中,减温水的流量控制主要由调节阀完成。3号炉投产以来,调节阀的内漏情况一度极为严重,其中过热器一级减温调节阀内漏量达到10t/h,二级减温内漏量达到8t/h,再热器减温水的总内漏量达到11t/h。


    过大的内漏量将导致主蒸汽和再热蒸汽汽温偏低,从而使机组经济性降低,尤其是再热器减温水内漏,使得中、低压缸工质流量增加,这些蒸汽仅在中、低压缸作功,就整个回热系统而言,当机组负荷不变时,限制了高压缸的出力。据计算,再热器减温水每增加1t/h,相当于煤耗增加0.86g/(kWh)。因此调节阀的内漏对机组的经济性的影响是比较大的。
二、3号炉减温水调节阀状况
    3号炉减温水调节阀原来均为ABB公司生产的12-835型阀门,规格见表1。该型号阀门按照“等百分比”的流量开启特性生产。在结构设计上,该阀门将与阀芯配套的阀座环以周向点焊的方式固定在阀座本体上。从理论上讲,固定的阀座环可避免阀座环受阀杆或水流的作用力而异动,从而保证调整门在操作过程中的可靠性。但是,该调整门在运行当中曾多次出现阀座环与阀座本体固定部位产生周向裂纹的情况,由于阀座本体的壁比较厚,导热快,难以保证焊接工艺的实施,因此几次检修均因焊接时产生较大的应力,未能从根本上消除裂纹。该裂纹在运行中进一步扩大,导致减温水内漏严重。因此,经厂部研究决定,在3号炉大修中对减温水阀门换型。

表1 3号炉减温水调节阀规格表
序号 阀门名称 系列号 通径/mm 行程/mm
1 一级减温 L0112V16P1 100 57
2 二级减温 L0112V17P2 50 27
3 再热器甲侧 L0112V18P2 50 27
4 再热器乙侧 L0112V18P1 50 27

三、调节阀的选型
    1、再热器减温水调节阀选型
    (1)阀门形式。
    该调节阀的工作状况为介质温度176C,工作压力9MPa,阀门进出口计算压差为5MPa。在较高的压降下,阀门在开启时极易发生气蚀,尤其在较低流量时,对阀门密封面威胁极大。因此,在阀门形式上,选择了一种被称为“globe”的结构,该结构目前应用比较成熟,可将气蚀与阀座隔绝。
    (2)阀门流量的选择。
    根据设计,再热器减温水的流量一般为最大蒸发量的5%,即单台调节阀的流量最低为:
    835×5%÷2=21t/h
    一般调节阀的调节最佳范围为流量的5~85%,根据3号炉长期运行情况来看,单台减温水的流量一般在5~20t,为保证在该流量范围有较好的调节性能,故选取了单台41.4t的最大流量。
    (3)阀门其它参数的选取,见表2。
    (4)阀门的选型
    根据以上参数,结合1~3号炉减温水调节阀运行的情况,最后选取了FISHER的667-ES型5.08cm通径气动控制调节阀。该阀门除在运行上能较好满足要求外,因其阀座可拆卸,避免了ABB阀门因结构上的缺陷导致的泄漏,也极大的方便阀门的检修。

表2 再热器减温水调节阀参数
部位 名称 规咯
阀体 连接方式 法兰
材质 碳钢
阀口数 单阀口
流向 向上
阀体内件 阀笼材质 17-4PH SST
阀座材质 416SST
阀芯材质 416SST
泄漏等级 ∧NSI Ⅳ
喉径/cm 38.1/40.64
阀杆材质 316 SST STR HDH
阀盖形式 盘根 单层聚四氟乙烯
阀盖紧固件 B7/2H ∧LLOY STL
执行器 规规 667/45

    2、过热器减温水调节阀的选型
    (1)阀门形式的选择。
    过热器一、二级减温水调节阀的工作状况为介质温度180C,工作压力19MPa,一级减温计算压差为2.6MPa,二级减温计算压差为2.9MPa,为简化阀门结构,选取了直通式结构。
    (2)阀门流量的选择。
    根据设计,过热器减温水的最大流量一般在最大蒸发量的8%左右,即一、二级减温调节阀的总流量最低为:
    1025×89/6=82t/h
    考虑到二级减温只作为主蒸汽汽温的微调,以及运行中实际的减温水量,为保证在该流量范围有较好的调节性能,一级减温最大流量选为80t/h,二级减温的最大流量选为20t/h。
    (3)一级减温其它参数的选取,见表3。
表3 过热器一级减温水调节阀参数
部位 名称 规咯
阀体 连接方式 焊接
材质 碳钢
阀口数 单阀口
流向 向上
阀体内件 阀笼材质 17-4PH SST
阀座材质 416SST
阀芯材质 416SST
泄漏等级 ∧NSI Ⅳ
喉径/cm 2.54
阀杆材质 316 SST STR HDH
阀盖形式 盘根 单层石墨
阀盖紧固件 B7/2H ∧LLOY STL
执行器 规规 667/70

    (4)二级减温其它参数的选取,见表4。

表4 过热器二级减温水调节阀参数
部位 名称 规咯
阀体 连接方式 焊接
材质 碳钢
阀口数 单阀口
流向 向上
阀体内件 阀笼材质 17-4PH SST H1075
阀座材质 416SST
阀芯材质 416SST
泄漏等级 ∧NSI Ⅳ
喉径/cm 7.62/10.16
阀杆材质 Nitronic 50
阀盖形式 盘根 单层石墨
阀盖紧固件 B7/2H ∧LLOY STL
执行器 规规 667/46

    (5)阀门的选型。
    根据以上参数,结合1~3号炉减温水调节阀运行的情况,最后一级减温调节阀选取了FISHER的EHS型15.24cm通径气动控制调节阀。二级减温调节阀选取了FISHER的HPS型5.08cm通径气动控制调节阀。这两种阀门与再热器减温调节阀一样,除在运行上能较好满足要求外,因其阀座可拆卸,避免了ABB阀门因结构上的缺陷导致的泄漏,也极大的方便阀门的检修。
三、经济效益分析
    从阀门安装后的运行情况看来,减温水的流量得到了较好地控制,主蒸汽及再热蒸汽的气温得到了很好地调节。减温水调节阀的更换,整个费用约为20多万元,按原来再热器减温水内漏量8t/h,机组每年发电1TWh算,可节约标准煤6880t。仅此一项就可节约100多万元,经济效益十分的可观。