50 MW高温、高压循环流化床锅炉阀门配置设计与安装问题探究
摘 要：50 MW高温、高压循环流化床锅炉汽水系统管路上一般设计配置210多个不同类型、不同口径的阀门，分布在锅炉0～40 m及40多米标高范围内。由于每个阀门工作条件不相同，同规格的阀门工作条件相差较大，因此，设计人员在进行汽水系统阀门配套设计时，需认真考虑每个阀门的工作条件，并与阀门配套厂详细沟通，以保证阀门运行的可靠性。关键词：循环流化床；锅炉阀门；汽水系统；阀门配套
阀门是锅炉汽水系统上一个重要的连接与控制元件，具有控制液体、气体流通的功能，是司炉人员的主要操作部件，也是保障锅炉安全与经济运行的主要部件，必须 时刻保持正常工作。50 MW循环流化床锅炉汽水系统管路上配置的阀门，通常分3大类，即关断类、调节类和安全类。不同工作条件、不同用途的系统管道上配置不同特性、不同功能的阀 门，这些阀门关系到锅炉系统的可靠运行与安全生产，素有“咽喉”之称。本文以50 MW高温、高压，母管制运行，阀门连接方式为焊接式的循环流化床锅炉为例，对锅炉阀门配置设计与安装问题进行探究。
1 50 MW高温、高压循环流化床锅炉阀门概述
母管制运行的50 MW高温、高压循环流化床锅炉汽水系统主要分为6大模块，如图1所示，即给水模块、减温水模块、锅筒模块、集汽集箱模块、取样模块和疏水模块。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/55muld1MCekzVRsdyeU3cFDmoO4AqmDicicwnickV3s2Zp5ia6tdYwF3wbSVZWYxO8ISp3c39rm6iaPgVCE6C7Y2q2A/640?wx_fmt=png图1汽水管路系统6大模块图设计配置210多个不同类别的阀门，其中关断类阀门占90%以上，调节类与安全类及其他占不到10%.关断类阀门有电动型和手动型，电动型配置电动执行器，调节类阀门全部为电动型。50 MW高温、高压循环流化床汽水系统如图2所示。
2 关断类阀门问题
50 MW高温、高压循环流化床锅炉汽水系统管路上设计配置的关断类阀门，分布在6大模块上。关断类阀门的主要问题为：集汽集箱模块上的电动对空排气阀内漏、疏水模块上的电动定期排污阀内漏。
2.1 电动对空排气阀内漏电动对空排气阀安装在锅炉过热器集汽集箱上，如图3所示，主要功能是：从锅炉启动运行到完成并汽整个过程，为保证锅炉参数，直接向大气排放空气、蒸汽。 50 MW循环流化床锅炉对空排气阀布置在锅炉顶部，标高40 m以上，垂直布置，阀门参数为P54、10 V、DN100，数量2个。
锅炉启动运行时，注水开始前打开手动、电动对空排气阀；锅炉启动点火后，升温、升压、升负荷整个过程，司炉人员依据操作规程要求，调节电动对空排气阀门开 度；等到过热蒸汽温度、压力、流量达到规定值时，司炉人员打开主汽阀，过热蒸汽进入蒸汽母管，关闭电动对空排汽阀，锅炉并汽成功，完成整个启动过程，正式 投入运行。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/55muld1MCekzVRsdyeU3cFDmoO4AqmDicZDicC7gv9pM6l6xnr9ObPicwcbwBMoJ7SCjtibQPDPdK9hxD4h9NNsLUg/640?wx_fmt=png（1）区—给水模块区；（2）区—减温水模块区；（3）区—锅筒模块区；（4）区—集汽集箱模块区；（5）区—取样模块区；（6）区—疏水模块区图2 50 MW高温、高压循环流化床汽水系统图https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/55muld1MCekzVRsdyeU3cFDmoO4AqmDicOESfZTicRudY8DDhNMWStiaSXXIbdviavnZ6B7yABWFibjicEbh36eBicHPA/640?wx_fmt=png图3电动对空排气阀的安装图表1 50 MW循环流化床锅炉对空排气阀配置https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/55muld1MCekzVRsdyeU3cFDmoO4AqmDicTt2uaKuX0LJPTZJyIAgFF11mgSMhsrDFK1d7IkyANWrd2jGgwP4tHQ/640?wx_fmt=png表2 50 MW循环流化床锅炉对空排气阀内漏原因分析https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/55muld1MCekzVRsdyeU3cFDmoO4AqmDic48hUeRro0ELBwiaKKa9Ejbvm70Px2H6DEYT2JA50mc9Y0UH67gc10MQ/640?wx_fmt=png
50 MW循环流化床锅炉冷态启动时间一般4～8 h，热态启动时间2～4 h。在这个时间段内，电动对空排气阀一直处于半开闭状态，阀芯长时间受高温、高压差、高流速过热蒸汽冲刷易磨损，阀门口径相对较大，阀杆水平移动易变性。
电动对空排气阀关闭后，长期处于工作温度540 ℃、工作压差10 MPa的环境条件下，不能发生一点内漏。如果电动对空排气阀发生一点内漏，过热蒸汽就会通过阀门从锅炉顶部排入大气，对阀芯的磨损很快，能源浪费也很大， 因此，对空排气阀阀芯、阀杆阀门厂必须特殊制造。表1为50 MW循环流化床锅炉对空排气阀配置表，表2为50 MW循环流化床锅炉电动对空排气阀内漏原因分析表。
2.2 电动定期排污阀内漏电动定期排污阀安装在疏水模块上，如图4所示。
电动定期排污阀的主要功能是：将锅炉运行过程中由于水汽化的原因而形成的固体颗粒物从锅炉中排出。50 MW循环流化床锅炉定期排污阀布置在锅炉底部，阀门参数为PN20、DN20，数量20个。
50 MW高温、高压循环流化床锅炉中，PN20、DN20截止阀配置最多，有150多个，用在锅炉汽水系统各个模块中，其中，疏水模块上20个PN20、DN20电动定期排污阀内漏问题最关键。
疏水模块PN20、DN20电动定期排污阀具有以下特点：①工作压差大，在11.3 MPa左右；②工作频率高，每班工作一两次；③流通介质不干净，含有杂质，特别是运行初期，锅炉内含有铁屑、焊渣、泥沙等杂质。基于上述3个特点，阀芯非常容易磨损，导致关闭不严，发生内漏。
电动定期排污阀发生内漏后，浪费能源，增加吨蒸汽能耗，增加锅炉运行成本，降低司炉人员的收入，因此电动定期排污阀阀芯必须是特殊制造的。表3为50 MW循环流化床锅炉电动定期排污阀配置表，表4为50 MW循环流化床锅炉电动定期排污阀内漏原因分析表。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/55muld1MCekzVRsdyeU3cFDmoO4AqmDiczibficRZtSK9Dsrm3COscDZicS0jqz8VfDNHKFhETK5SY0v0dVnMmibuiaw/640?wx_fmt=png图4 电动定期排污阀安装图表 3 50 MW 循环流化床锅炉电动定期排污阀配置https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/55muld1MCekzVRsdyeU3cFDmoO4AqmDicL0539wdibVoictn6Dr4P1dwK3Zm7zKQoJyOJ7T7enRAbGjyQqXc8qMOA/640?wx_fmt=png
表4 50 MW循环流化床锅炉电动定期排污阀内漏原因分析https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/55muld1MCekzVRsdyeU3cFDmoO4AqmDicKj1V7icoKWQoiabEFtkyfcdfGDHRIzcaFgm8IcH9tZrclS8bBagtqQSQ/640?wx_fmt=png
3 调节类阀门问题
给水模块上的调节阀门主要保障锅炉水位平衡，一般分主给水、副给水、启动给水3路，工作介质为水，锅炉正常运行时工作压差不大，故障率不高。主、副给水调节阀目前采用国产、进口2种，进口调节阀调节性能优于国产。启动给水调节阀开始工作时，工作压差大、汽化率高，不能自动调节，必须司炉人员手动控制，因此建议采用带点动功能的电动截止阀，既经济又可靠。
减温水模块上的调节阀主要控制过热蒸汽温度，工作介质为水，工作压差不大，锅炉运行正常负荷下故障率不高，当锅炉过热蒸汽低时不需要投减温水，调节阀容易发生关闭不严内漏问题。
4 安全类阀门问题
安全类阀门主要用在锅筒模块和集汽集箱模块上，是锅炉上一个非常重要的安全部件，工作介质为饱和蒸汽和过热蒸汽。当锅炉运行压力超过规定压力时，蒸汽通过安全阀排入大气，保证锅炉受压件承压在规定范围内。安全类阀门形式有多种，目前50 MW循环流化床锅炉普遍采用弹簧式安全阀。
弹簧式安全阀主要问题如下：阀门内、外泄漏蒸汽，起跳和回座不及时，排汽时冲击振动损坏设备。弹簧式安全阀内漏、外漏，起跳、回座不及时属于安全阀质量问 题，应加强对安全阀制造厂合格分供方控制和提高服务要求；排汽时冲击振动损坏设备，主要损坏的是受压件上的安全阀管座。
冲击振动使受压件上的安全阀管座焊缝发生疲劳破坏，导致受压件发生泄漏，产生的主要原因有锅炉厂安全阀附件设计问题、安装公司安全阀附件支撑安装问题。
5 结束语
锅炉节能减排是一项系统工程，从锅炉燃烧到锅炉受热面，从锅炉主机到锅炉辅机，从锅炉运行到锅炉控制，每个环节都要到位。阀门是一个锅炉控制元件，锅炉设 计人员在阀门方面投入精力有限，因此，循环流化床锅炉因阀门内漏问题导致能源浪费，阻力增大问题导致锅炉汽水系统电耗增加，以及维修问题导致非计划停炉已 成为主要问题，将来必然需高度重视。
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