600MW超临界机组高低旁阀防内漏技术研究与应用

李芳蔺贻超李斌付晋杨广军杨进孟庆军

（国电聊城发电有限公司山东聊城252000）

摘要：汽轮机旁路系统是与汽轮机并联的蒸汽减温减压系统，主要由旁路蒸汽管道、阀门、控制系统及执行机构组成，其作用是将锅炉产生的蒸汽不经过汽轮机而引到下一级压力和温度的蒸汽管道或直接引入凝汽器。本文介绍了600MW超临界火电机组中高低压旁路阀内漏问题的优化改造情况和使用效果。

关键词：600MW超临界机组高低旁阀；泄漏；改造

引言

目前，在各大火力发电机组中，高低压旁路阀无论是进口还是国产设备，都普遍存在长期内漏问题，并且随着使用时间的增长，泄漏量越来越大。由于阀门内漏，阀后温度升高，为了保证机组安全可靠运行，就必须投入减温水。而此时减温水量很少，根本不能雾化，流到阀后高温高压管道的焊缝上，而使管壁和焊缝产生裂纹，给机组带来严重的安全隐患此外，阀门内漏还会造成发电厂的效率降低。为了消除内漏，将阀门解体检修，对密封面进行处理，重新堆焊、加工后再进行研磨。在回装前，需仔细地检查密封面的吻合度，达到检修要求；回装时，更换密封件，履行安装工艺，调试定位准确。然而，机组启动后，高低压旁路阀依然内漏。有时漏流量较小，有时漏流量较大，有时甚至比修前更大。检修质量波动很大，根本无法保证。花费了大量的人力、物力和财力，而问题还是没有得到解决。

1我公司高低旁阀门概述

国电聊城发电有限公司二期高低旁阀为CCI公司出品的HBSE阀和NBSE阀采用上阀笼笼罩导向、平衡式阀芯设计，阀座下游为整流式下阀笼，阀后为线性弹簧式喷嘴，阀门采用先减压、后减温的方式达到减温减压的效果。现场阀门采取的是下进侧出的管道布局。其中在低旁出口管道进入冷凝器前安装有三级喷水减温器，因为低旁三级减温是低旁动作后自动开启的，其作用是当低旁开启时，降低低旁排入凝汽器蒸汽温度，从而保护凝汽器和防止热汽返回低压缸使低压缸过热，而产生内漏的危害因为低旁后的蒸汽是去凝汽器的，如果低旁减温门后温度高，说明有高温蒸汽进入凝汽器，可能会造成凝汽器铜管胀口泄漏，致使机组经济性差。高旁阀由于阀前后压差、温差大，加之阀内喷水减温，阀门工作条件恶劣，诸多因素会导致阀门出现内漏：如热变形致使密封面不严密；启闭力矩小导致密封面紧力不足；炉侧金属杂质滞留损伤密封面等。喷水隔离阀和喷水调节阀在运行中也可能由于冲刷或闪蒸空化效应而产生泄漏。据统计，目前600MW机组13%的机组存在不同程度的高压旁路泄漏的情况，甚至个别600MW机组高旁阀后温度达到438℃，比高缸排汽温度高110℃，不但造成机组将经济性差还存在严重的安全隐患。因此如何改善高低旁阀可靠性是我们追求的目标。

2高低旁阀存在的问题

由于预热、疏水不充分，管道中存在湿蒸汽，当阀门开启时湿蒸汽产生的冲蚀引起阀芯密封面的最初损伤，造成阀门关闭不严，由于已经在阀芯密封面上形成了损伤，当阀门关闭后在相应的损伤位置就会持续泄漏，而泄漏产生的高速流既会加剧阀芯的损伤，同时又会在阀座密封面上形成损伤，经常性出现内漏冲刷缺陷，现通过在高低旁阀原密封结构基础上进行改造，消除设备缺陷，以提高机组运行的经济性。

3高低旁阀优化改造

改进前：

湿蒸汽通过笼罩上的通孔后对阀芯密封面的直接冲蚀是引起最初损伤的主要原因。除此之外，阀门在小开度时阀芯阀座密封面处产生的间隙流也是一个原因。改进前阀内组件结构图如图1所示：

图1改进前阀内组件结构图

改变密封面的结构形式。原阀芯密封面呈30°角，密封面正对笼罩上的开孔，拟改成5°向内的角度。这样密封面不会受到气流的直接冲蚀。配合阀芯密封面的改动，阀座密封面改成往外凸出。改造后阀门密封仍保持线密封。如图2所示：

图2改造后阀门密封面结构形式示意图

改造后阀芯阀座密封面的局部放大图如图3所示：

图3改造后阀芯阀座密封面的局部放大图

改造前后阀芯受高速气流冲蚀状态对比：左侧图4为改造前的结构，气流直接冲到阀芯密封面上，可造成密封面的直接冲蚀。右侧图5为改造后的结构，由于密封面往内倾斜，气流不会直接冲蚀密封面。

图4改造前阀芯密封面图5改造后阀芯密封面

冲蚀状态示意图冲蚀状态示意图

在笼罩上，将笼罩下端内壁车去约2mm，以改善阀门处于小开度时间隙流对密封面的影响。如图6所示：

图6改造后笼罩示意图

改造后，避免气流对阀芯密封面的直接冲蚀，因而可以避免阀芯密封面的初始损伤。阀座密封面因改成向外凸出，因而比较容易受到磕碰，安装时需格外小心。但是因它处于笼罩最下一排通孔下方，且离通孔有一段距离，不会受到气流的直接冲蚀。阀座密封面处堆焊硬质合金，拟向内堆高2mm，即将喉径缩小约4mm，不影响阀门的总体流通能力。密封面上的改造还充分考虑了密封面再次修复的可操作性及便利性。

4改造后运行效果及经济效益

600MW超临界机组高低旁阀阀内组件升级改造项目是由国电聊城发电有限公司企业自选的先进技术推广应用项目。应用后的机组高低旁阀内漏彻底根治，安全性得到极大保证。

从单纯的经济性分析，假设每台机组每年发电天数为300天，平均发电功率按额定功率的80%计算，若旁路存在较严重泄漏，每台机组每年可漏掉新蒸汽约2.4万吨，损耗热量约为8.15×10^10千焦。平均每生产一度电所需热量约为11708.4千焦，每年可损失发电量6960814千瓦时，按上网电价0.45元/千瓦时计算，每年可节约资金300万左右。

5结论

本技术已在国电聊城发电有限公司600MW超临界机组上成功应用。应用后的机组高低旁阀内漏彻底根治，安全性得到极大保证。项目技术路线正确，设备布置合理，系统运行可靠，达到国内领先水平，项目成果具有重大的经济效益和社会效益，具有广阔的推广前景。改造安装后的运行实践证明，新的阀内组件密封性好，确保了机组运行的安全经济性。通过同时对汽轮机高、低旁阀阀芯阀座进行改造消除了高、低旁阀的内漏。在国内未见其它密切相关文献报道。并且改造后，机组煤耗的降低符合国家环保政策。国内600MW超临界机组高低旁阀阀内组件升级改造具有很大的推广价值。

参考文献：

[1]超临界600MW机组高旁阀内漏原因分析与处理[J].邢志刚，张成智.河南电力，2012，（02）：43-45.

[2]超临界600MW机组高压旁路系统优化改造[J].李永利，陈军.发电设备，2017，（03）：213-215.