鍋爐溫水調(diào)節(jié)閥堵塞故障解決

                         上海申弘閥門有限公司

 之前介紹自力式調(diào)節(jié)閥作用，現(xiàn)在介紹直流鍋爐主蒸汽溫度調(diào)整以“水煤比"為主，噴水減溫調(diào)節(jié)為輔。“水煤比"粗調(diào)，噴水減溫細調(diào)，共同保證主蒸汽溫度在額定范圍內(nèi)；減溫水噴水調(diào)節(jié)也作為鍋爐兩側(cè)汽溫偏差調(diào)平的一種重要手段；若過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥發(fā)生堵塞，將導(dǎo)致過熱器噴水減溫效果下降，影響機組運行的經(jīng)濟性和安全性。

    1 鍋爐溫水調(diào)節(jié)閥堵塞故障解決鍋爐過熱器減溫水系統(tǒng)布置
    北疆電廠2臺1000MW超超臨界機組，鍋爐為引進Alstom技術(shù)生產(chǎn)的超超臨界變壓直流煤粉爐，型號為SG－3102/27.56－M54X，型式為單爐膛、雙切圓、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、半露天П形鍋爐布置。
    過熱器系統(tǒng)設(shè)置三級噴水減溫，每級減溫水各有四路分支，總減溫水量按8%主蒸汽流量設(shè)計，噴水減溫能力按照200%設(shè)計，減溫水源取自省煤器進口管道；一級減溫器布置在低溫過熱器與前屏過熱器之間，二級減溫器布置在前屏過熱器與后屏過熱器之間，三級減溫器布置在后屏過熱器與末級過熱器之間。在鍋爐BMCR工況下，過熱器一、二、三級減溫水量設(shè)計值為156.5t/h、52.6t/h、39t/h，通過三級減溫噴水的控制，保證末級過熱器出口蒸汽溫度在額定值。

1.調(diào)節(jié)閥 T969Y-250 DN65（帶電動裝置） 型號：2SA3 521-0FA10-9FB2-ZMU 電機功率：550W   6臺
2.調(diào)節(jié)閥 T969H-200 DN32（帶電動裝置） 型號：2SA3 521-0FA10-9FB2-ZMU 電機功率：550W   1臺
型給水調(diào)節(jié)閥是鍋爐給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中主要設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于電站、 化工、石油、冶金等給水系統(tǒng)流量的調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)特點是采用多片帶孔圓盤疊加而成的孔板組件和其上部的籠罩構(gòu)成節(jié)流組件。通過閥芯的升降來改變孔板組件或籠罩到通流截面而實現(xiàn)給水流量的調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)過程的需要。由于調(diào)節(jié)時采用孔板組件，改變了傳統(tǒng)的一次降壓為多次降壓。大流量區(qū)由上部籠罩截面改變調(diào)節(jié)給水流量，所以壓降鍘。因此該閥抗汽蝕、噪音小。延長了調(diào)節(jié)閥的使用壽命。由于該閥采用了壓力平衡式結(jié)構(gòu)，減輕閥芯和閥桿等有關(guān)零部件的受力情況，降低了閥門密封比壓，從而延長密封面的使用壽命，減少執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動力矩，節(jié)約能源。由于該閥采用裝配式結(jié)構(gòu)，因此拆裝方便，減少了維修工作量。該閥適用于各類液體流量的調(diào)節(jié)。

鍋爐溫水調(diào)節(jié)閥堵塞故障解決用途
安裝在鍋爐的給水管道上、減溫減壓裝置管道上，供調(diào)節(jié)鍋爐給水流量用。

鍋爐溫水調(diào)節(jié)閥堵塞故障解決結(jié)構(gòu)簡述

1.主要由閥體、閥座、密封圈、閥桿、閥蓋等組成。
2.閥門的流量調(diào)節(jié)，靠針形閥瓣在閥座內(nèi)的相對上下移動改變閥座與閥桿之間的環(huán)形面積的大小來實現(xiàn)。
3.閥桿向下移動為關(guān)，反之為開。閥門與管道為焊接連接。
4.閥門采用電動執(zhí)行機構(gòu)角行程來驅(qū)動。

安裝說明
1.閥門必須垂直安裝在水平管道上，閥桿向上。
2.必須按圖示箭頭所指介質(zhì)流向進行安裝。
3.沖洗管路時，閥門為全開狀態(tài)。

鍋爐系統(tǒng)智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥的選用。

1、給水閥：主、副鍋爐給水調(diào)節(jié)閥 控制要求：控制鍋爐進水，維持汽鍋液位與蒸汽流量。 工況要求：鍋爐啟動時閥門壓差可達10-30MP，流量較小，正常運行時壓差較小，流量大，流量可調(diào)比為75：1-100：1. 運行中調(diào)節(jié)閥動作頻繁。為解決調(diào)節(jié)閥動作頻繁采用智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥，兩次動作時間設(shè)定在1秒以上，軟起動時間設(shè)定1~8秒即可。智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥門要求：閥體材質(zhì)為WCB/WC9(需要留意的是一般給水中為消除溶解其中的氧會加進聯(lián)胺進行處理，它會對SALITE 6號合金或其它的類似合金產(chǎn)生不良反應(yīng)，所以不使316+SLITE堆焊的方法處理閥內(nèi)件，可直接選用416不銹鋼材料)。調(diào)節(jié)閥門具有快速跟蹤，克服靜差微調(diào)功能強的特點。故障狀態(tài)選擇為故障關(guān)。 帶動閥的電動執(zhí)行器應(yīng)增檔使用。

2、鍋爐給水泵小流量循環(huán)閥控制要求：使鍋爐給水泵安全啟動及運行，消除因流量過小、溫升增加、水強烈氣蝕使泵損壞。 工況情況：壓降達16-35MP，是電站系統(tǒng)中承受壓差大的閥門，流量一般為正常流量的30%. 智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥門要求：智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥，兩次動作時間設(shè)定在1秒以上，軟起動時間設(shè)定略長即可。抗氣蝕，防堵結(jié)構(gòu)，V級密封等級，泵啟動與停止運行時閥門連續(xù)工作，閥門通常為故障開。 閥門材質(zhì)為WCB/WC9也可直接選用416不銹鋼材料。帶動閥的電動執(zhí)行器應(yīng)增檔使用。

3、高/低加熱器疏水閥 給水加熱器疏水、冷凝水加熱器疏水 控制要求：控制加熱器中冷凝水的位置，及時將冷凝水排放，即高水位排放，正常水位疏水。 工況情況：介質(zhì)為飽和水，加熱器之間的控制閥壓差一般為0.6-3MP公斤，后一級疏水閥直接連接冷凝器或除氧器。 智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥門要求：抗閃蒸沖洗，V或VI級密封等級，閥門通常為故障開。

4、除氧器水位控制閥 控制要求：提供流量保持除氧器正常水位，通過加進蒸汽進步水溫消除溶解在水中的氣體。 工況情況：啟動階段流量較小，壓差較大，正常情況流量大，壓差小，工況類似給水閥。 智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥門要求：較低流量時有效抗氣蝕。

5、減溫閥 (減溫器) 控制要求：將高壓水噴射進蒸汽中使蒸汽溫度達到控制要求。 工況情況：介質(zhì)為水，壓差較大。智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥門要求：類型可多樣，單雙座，球閥、自我包容型及對夾型蝶閥。

6、減溫減壓閥(高、低壓旁路閥) 控制要求：將高溫高壓蒸汽調(diào)整到一定溫度壓力的蒸汽;給汽機提供一個旁路通道，鍋爐能夠獨立汽機而工作。 工況情況：高溫高壓蒸汽減溫減壓。 閥智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)門要求：帶散熱片、抗熱沖擊，降噪，反應(yīng)迅速。

換熱站系統(tǒng)智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥

1、換熱站汽—水蒸汽流量控制控制要求：將高溫蒸汽調(diào)整到一定溫度壓力的蒸汽，以板式換熱器出口溫度，控制蒸汽輸進量，供換熱站節(jié)能運行使用。工況情況：高溫蒸汽減壓運行。智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥門要求：帶散熱片、抗熱沖擊，降噪，反應(yīng)迅速。

2、換熱站水——水流量控制 控制要求：以板式換熱器出口溫度，控制進進板式換熱器輸進熱水量，多于熱水量經(jīng)旁路回鍋爐房，供換熱站節(jié)能運行使用。工況情況：高溫水運行。智能型變頻電動控制調(diào)節(jié)閥門要求：分流型三通閥、抗熱沖擊，降噪，反應(yīng)迅速。

    2 減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞情況
    鍋爐過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥采用德國Hora調(diào)節(jié)閥（見圖1），為保證調(diào)節(jié)閥良好流量特性，調(diào)節(jié)閥閥芯采用籠套式結(jié)構(gòu)，對不同流量要求的調(diào)節(jié)閥，籠套節(jié)流孔徑不同，且籠套的節(jié)流孔徑隨調(diào)節(jié)閥開度增加而變大。

圖1 減溫水調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)圖
    機組投產(chǎn)1年后，鍋爐過熱器一級、二級、三級減溫水調(diào)節(jié)閥發(fā)生不同程度的堵塞：
    （1）在相同負荷、相同調(diào)節(jié)閥開度下，過熱器一級、二級、三級減溫水流量逐步降低，減溫能力逐步下降。
    （2）一級減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞速度比二級、三級調(diào)節(jié)閥慢。
    （3）在機組停運期間，對流量降低嚴重的減溫水調(diào)節(jié)閥進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥籠套節(jié)流孔堵塞嚴重（見圖2）。

圖2 調(diào)節(jié)閥籠套堵塞情況
    （4）堵塞的減溫水調(diào)節(jié)閥籠套經(jīng)清理，投入運行1個月后，再次發(fā)生調(diào)節(jié)閥堵塞現(xiàn)象。
    由于減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞，終造成以下后果：
    （1）不足以消除鍋爐左、右側(cè)蒸汽溫度偏差，末級過熱器出口蒸汽溫度達不到額定值。
    （2）減溫水量裕度不足，機組升、降負荷或啟、停制粉系統(tǒng)時，導(dǎo)致末級過熱器頻繁超溫，嚴重威脅鍋爐安全運行。
    （3）機組低負荷運行時，受制粉系統(tǒng)運行方式或煤質(zhì)影響，鍋爐經(jīng)常被迫轉(zhuǎn)入濕態(tài)運行。
    （4）影響機組升（降）負荷速率。
    3 減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞原因
    對過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥解體檢查時發(fā)現(xiàn)：有黑色物質(zhì)堵塞籠套節(jié)流孔，小孔徑比大孔徑堵塞嚴重，堵塞物質(zhì)相對密實，不易清理掉。
    對于減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞原因，可作如下推斷：
    （1）籠套堵塞物為細小顆粒，沉積在節(jié)流孔內(nèi)外側(cè)，并逐步聚集加厚，終*堵塞，堵塞物主要成分為Fe3O4。而在機組運行中沒有發(fā)生過凝結(jié)水泵進口濾網(wǎng)和給水泵進口濾網(wǎng)堵塞現(xiàn)象，因此可排除由于給水中的大顆粒雜質(zhì)堵塞調(diào)節(jié)閥籠套的可能。
    （2）超臨界工況下水的特性決定了在不同壓力、溫度階段，在爐前系統(tǒng)不同區(qū)域內(nèi)磁性氧化鐵（Fe3O4）的溶解特性不同。從凝結(jié)水精處理裝置出口到給水泵進口，系統(tǒng)處于Fe3O4穩(wěn)定區(qū)，給水中的Fe2＋含量較小；從給水泵出口到省煤器進口，系統(tǒng)處于Fe3O4溶解區(qū)，其溶解度達到峰值，給水中Fe2＋含量會顯著增加；在省煤器和水冷壁中，系統(tǒng)處于Fe3O4沉積區(qū)，F(xiàn)e2＋含量逐步降低。北疆電廠2號機組2010年熱力系統(tǒng)Fe2＋的測定結(jié)果（見圖3）和2011年10月受熱面結(jié)垢檢查結(jié)果（見圖4）可以說明上述特性。

圖3 熱力系統(tǒng)中Fe的分布情況

圖4 各受熱面內(nèi)管壁結(jié)垢量
    （3）鍋爐過熱器減溫水源取自省煤器進口，水溫約295℃，壓力接近30MPa，F(xiàn)e3O4溶解度較高，當(dāng)減溫水流經(jīng)調(diào)節(jié)閥籠套時，由于節(jié)流孔（直徑為1～3mm）的作用，壓力突然降低，水中的Fe3O4溶解度降低，在節(jié)流孔上集中析出、沉積，后堵塞整個節(jié)流孔，造成減溫水流量的降低。
    4 過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞治理
    對調(diào)節(jié)閥堵塞采取的治理措施有：
    （1）減溫水調(diào)節(jié)閥反沖洗。機組啟動初期和機組低負荷運行期間，利用減溫水進口電動閥前放水管道，使主蒸汽倒流經(jīng)過減溫水調(diào)節(jié)閥，進行長時間蒸汽反沖洗（流程見圖5），使沉積在籠套節(jié)流孔的沉積物脫落，降低調(diào)節(jié)閥堵塞程度。

T969Y電動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)簡述

    1.閥體、閥座、密封圈、閥桿和電動執(zhí)行器等組成。
    2.閥門的流量調(diào)節(jié)，靠針形閥瓣在閥座內(nèi)的相對上下移動改變閥座與閥桿之間的環(huán)形面積的大小來實現(xiàn)。
    3.閥門采用電動執(zhí)行機構(gòu)來驅(qū)動。其開、關(guān)范圍，由閥門上的執(zhí)行器機構(gòu)的開關(guān)指示板指示。
T969Y電動調(diào)節(jié)閥的安裝說明

1.閥門必須垂直安裝在水平管道上，閥桿向上。
    2.必須按圖示箭頭所指介質(zhì)流向進行安裝。
    3.沖洗管道時，要采取適當(dāng)?shù)拇胧悦忾y瓣與閥座因臟物而卡死，降低使用壽命。需更進一步了解

圖5 調(diào)節(jié)閥反沖洗圖
    經(jīng)過多次反沖洗發(fā)現(xiàn)：對于輕度堵塞的調(diào)節(jié)閥，反沖洗后在一定程度上能降低調(diào)節(jié)閥的堵塞程度，但在反沖洗一個星期后就恢復(fù)原狀；對于嚴重堵塞的調(diào)節(jié)閥幾乎沒有效果。因此可以得出結(jié)論：通過減溫水調(diào)節(jié)閥反沖洗無法解決調(diào)節(jié)閥的堵塞問題。
    （2）超聲波除垢儀在線除垢。選擇一臺中等堵塞程度的調(diào)節(jié)閥，本體上安裝一臺超聲波除垢儀，利用超聲波的空化、剪切效應(yīng)，使調(diào)節(jié)閥籠套節(jié)流孔積聚的結(jié)垢產(chǎn)生疲勞而脫落，并在一定程度上抑制結(jié)垢的產(chǎn)生。通過一個多月的在線除垢試驗，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的堵塞程度沒有減輕，反而加重，只是在一定程度延緩調(diào)節(jié)閥的堵塞速度。
    （3）人工清理。機組停運期間，對堵塞的調(diào)節(jié)閥全部進行清理。在機組運行過程中，對堵塞嚴重的減溫水調(diào)節(jié)閥進行在線隔離清理，但在線隔離對減溫水系統(tǒng)截止閥嚴密性要求高，部分減溫水調(diào)節(jié)閥因無法*隔離而不能清理。
    采用人工清理方式，不能從根源上解決減溫水調(diào)節(jié)閥的堵塞問題，且檢修費用較高，全面清理一臺鍋爐減溫水調(diào)節(jié)閥材料費需要近10萬元。
    （4）調(diào)節(jié)閥籠套結(jié)構(gòu)改造。在機組運行中發(fā)現(xiàn)：與二級、三級減溫水調(diào)節(jié)閥相比，一級減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞速度慢，其原因為一級減溫水調(diào)節(jié)閥籠套節(jié)流孔徑大，減溫水流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時，壓力變化相對較小，F(xiàn)e3O4析出少，且節(jié)流孔徑大，不易造成沉積、堵塞。為此選擇機組日常運行中堵塞為嚴重的一級、二級減溫水調(diào)節(jié)閥（共計4臺）進行籠套改造（見圖6）。改造后的調(diào)節(jié)閥流量特性能滿足減溫水調(diào)節(jié)要求，經(jīng)過半年多的運行檢驗，沒有發(fā)生堵塞現(xiàn)象。調(diào)節(jié)閥流量特性見圖7。

圖6 改造后調(diào)節(jié)閥籠套

圖7 二級減溫水調(diào)節(jié)閥流量特性曲線（改造后）
    （5）改變水處理方式。根據(jù)2010年2號機組測定結(jié)果，給水中Fe質(zhì)量分數(shù)為5.62×10-9，低于DL/T 912—2005《超臨界火力發(fā)電機組水汽質(zhì)量標準》（ω（Fe）≤10×10-9）規(guī)定的標準，但高于GB/T12145—2008《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量》（ω（Fe）≤5×10-9）規(guī)定的標準。由于鍋爐過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥的堵塞，影響鍋爐的安全運行，北疆電廠積極開展機組給水加氧工作，1、2號機組分別2012年8月和2011年12月進行了給水加氧工作，水處理方式由AVT方式改為CWT（加氧）方式。2號機組AVT和CWT兩種水處理方式下機組熱力系統(tǒng)含F(xiàn)e質(zhì)量分數(shù)的測定結(jié)果見表1，從中可以看出：機組采用CWT水處理方式后，熱力系統(tǒng)中各區(qū)域Fe2＋質(zhì)量分數(shù)顯著降低，尤其是給水泵出口至省煤器進口區(qū)域。
表1 AVT水處理方式和CWT水處理方式下熱力系統(tǒng)Fe質(zhì)量分數(shù)測定值

    機組水處理方式改為CWT方式（加氧）后，除水處理由AVT方式轉(zhuǎn)化為CWT方式初期，過熱器減溫水調(diào)門發(fā)生輕微堵塞外，以后沒有再次發(fā)生減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞現(xiàn)象。
    5 結(jié)語
    北疆電廠1、2號機組鍋爐減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞在百萬千瓦等級機組上有一定的代表性。從治理結(jié)果看，通過減溫水調(diào)節(jié)閥籠套改造和改變機組水處理方式（加氧），都可以解決減溫水調(diào)節(jié)閥堵塞問題；但是從機組運行長遠看，改變機組水處理方式（加氧）優(yōu)于減溫水調(diào)節(jié)閥籠套改造。上海申弘閥門有限公司生產(chǎn)相關(guān)的產(chǎn)品有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,蒸汽減壓閥,