鍋爐溫水調節閥堵塞故障解決

                       鍋爐溫水調節閥堵塞故障解決

                         上海申弘閥門有限公司

 之前介紹自力式調節閥作用，現在介紹直流鍋爐主蒸汽溫度調整以“水煤比"為主，噴水減溫調節為輔。“水煤比"粗調，噴水減溫細調，共同保證主蒸汽溫度在額定范圍內；減溫水噴水調節也作為鍋爐兩側汽溫偏差調平的一種重要手段；若過熱器減溫水調節閥發生堵塞，將導致過熱器噴水減溫效果下降，影響機組運行的經濟性和安全性。

    1 鍋爐溫水調節閥堵塞故障解決鍋爐過熱器減溫水系統布置
    北疆電廠2臺1000MW超超臨界機組，鍋爐為引進Alstom技術生產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、固態排渣、全鋼懸吊結構、半露天П形鍋爐布置。
    過熱器系統設置三級噴水減溫，每級減溫水各有四路分支，總減溫水量按8%主蒸汽流量設計，噴水減溫能力按照200%設計，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.調節閥 T969Y-250 DN65（帶電動裝置） 型號：2SA3 521-0FA10-9FB2-ZMU 電機功率：550W   6臺
2.調節閥 T969H-200 DN32（帶電動裝置） 型號：2SA3 521-0FA10-9FB2-ZMU 電機功率：550W   1臺
型給水調節閥是鍋爐給水自動調節系統中主要設備之一，廣泛應用于電站、 化工、石油、冶金等給水系統流量的調節。其結構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成節流組件。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給水流量的調節，保證生產過程的需要。由于調節時采用孔板組件，改變了傳統的一次降壓為多次降壓。大流量區由上部籠罩截面改變調節給水流量，所以壓降鍘。因此該閥抗汽蝕、噪音小。延長了調節閥的使用壽命。由于該閥采用了壓力平衡式結構，減輕閥芯和閥桿等有關零部件的受力情況，降低了閥門密封比壓，從而延長密封面的使用壽命，減少執行機構的驅動力矩，節約能源。由于該閥采用裝配式結構，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節。

鍋爐溫水調節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，供調節鍋爐給水流量用。

鍋爐溫水調節閥堵塞故障解決結構簡述

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

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流向進行安裝。
3.沖洗管路時，閥門為全開狀態。

鍋爐系統智能型變頻電動控制調節閥的選用。

1、給水閥：主、副鍋爐給水調節閥 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，流量可調比為75：1-100：1. 運行中調節閥動作頻繁。為解決調節閥動作頻繁采用智能型變頻電動控制調節閥，兩次動作時間設定在1秒以上，軟起動時間設定1~8秒即可。智能型變頻電動控制調節閥門要求：閥體材質為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胺進行處理，它會對SALITE 6號合金或其它的類似合金產生不良反應，所以不使316+SLITE堆焊的方法處理閥內件，可直接選用416不銹鋼材料)。調節閥門具有快速跟蹤，克服靜差微調功能強的特點。故障狀態選擇為故障關。 帶動閥的電動執行器應增檔使用。

2、鍋爐給水泵小流量循環閥控制要求：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節閥門要求：智能型變頻電動控制調節閥，兩次動作時間設定在1秒以上，軟起動時間設定略長即可。抗氣蝕，防堵結構，V級密封等級，泵啟動與停止運行時閥門連續工作，閥門通常為故障開。 閥門材質為WCB/WC9也可直接選用416不銹鋼材料。帶動閥的電動執行器應增檔使用。

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節閥門要求：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節閥門要求：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：介質為水，壓差較大。智能型變頻電動控制調節閥門要求：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節門要求：帶散熱片、抗熱沖擊，降噪，反應迅速。

換熱站系統智能型變頻電動控制調節閥

1、換熱站汽—水蒸汽流量控制控制要求：將高溫蒸汽調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節閥門要求：帶散熱片、抗熱沖擊，降噪，反應迅速。

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，多于熱水量經旁路回鍋爐房，供換熱站節能運行使用。工況情況：高溫水運行。智能型變頻電動控制調節閥門要求：分流型三通閥、抗熱沖擊，降噪，反應迅速。

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

圖1 減溫水調節閥結構圖
    機組投產1年后，鍋爐過熱器一級、二級、三級減溫水調節閥發生不同程度的堵塞：
    （1）在相同負荷、相同調節閥開度下，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）一級減溫水調節閥堵塞速度比二級、三級調節閥慢。
    （3）在機組停運期間，對流量降低嚴重的減溫水調節閥進行解體檢查，發現調節閥籠套節流孔堵塞嚴重（見圖2）。

圖2 調節閥籠套堵塞情況
    （4）堵塞的減溫水調節閥籠套經清理，投入運行1個月后，再次發生調節閥堵塞現象。
    由于減溫水調節閥堵塞，終造成以下后果：
    （1）不足以消除鍋爐左、右側蒸汽溫度偏差，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、停制粉系統時，導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，受制粉系統運行方式或煤質影響，鍋爐經常被迫轉入濕態運行。
    （4）影響機組升（降）負荷速率。
    3 減溫水調節閥堵塞原因
    對過熱器減溫水調節閥解體檢查時發現：有黑色物質堵塞籠套節流孔，小孔徑比大孔徑堵塞嚴重，堵塞物質相對密實，不易清理掉。
    對于減溫水調節閥堵塞原因，可作如下推斷：
    （1）籠套堵塞物為細小顆粒，沉積在節流孔內外側，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生過凝結水泵進口濾網和給水泵進口濾網堵塞現象，因此可排除由于給水中的大顆粒雜質堵塞調節閥籠套的可能。
    （2）超臨界工況下水的特性決定了在不同壓力、溫度階段，在爐前系統不同區域內磁性氧化鐵（Fe3O4）的溶解特性不同。從凝結水精處理裝置出口到給水泵進口，系統處于Fe3O4穩定區，給水中的Fe2＋含量較小；從給水泵出口到省煤器進口，系統處于Fe3O4溶解區，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，系統處于Fe3O4沉積區，Fe2＋含量逐步降低。北疆電廠2號機組2010年熱力系統Fe2＋的測定結果（見圖3）和2011年10月受熱面結垢檢查結果（見圖4）可以說明上述特性。

圖3 熱力系統中Fe的分布情況

圖4 各受熱面內管壁結垢量
    （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，Fe3O4溶解度較高，當減溫水流經調節閥籠套時，由于節流孔（直徑為1～3mm）的作用，壓力突然降低，水中的Fe3O4溶解度降低，在節流孔上集中析出、沉積，后堵塞整個節流孔，造成減溫水流量的降低。
    4 過熱器減溫水調節閥堵塞治理
    對調節閥堵塞采取的治理措施有：
    （1）減溫水調節閥反沖洗。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，使主蒸汽倒流經過減溫水調節閥，進行長時間蒸汽反沖洗（流程見圖5），使沉積在籠套節流孔的沉積物脫落，降低調節閥堵塞程度。

T969Y電動調節閥的結構簡述

    1.閥體、閥座、密封圈、閥桿和電動執行器等組成。
    2.閥門的流量調節，靠針形閥瓣在閥座內的相對上下移動改變閥座與閥桿之間的環形面積的大小來實現。
    3.閥門采用電動執行機構來驅動。其開、關范圍，由閥門上的執行器機構的開關指示板指示。
T969Y電動調節閥的安裝說明

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流向進行安裝。
    3.沖洗管道時，要采取適當的措施，以免閥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 調節閥反沖洗圖
    經過多次反沖洗發現：對于輕度堵塞的調節閥，反沖洗后在一定程度上能降低調節閥的堵塞程度，但在反沖洗一個星期后就恢復原狀；對于嚴重堵塞的調節閥幾乎沒有效果。因此可以得出結論：通過減溫水調節閥反沖洗無法解決調節閥的堵塞問題。
    （2）超聲波除垢儀在線除垢。選擇一臺中等堵塞程度的調節閥，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，使調節閥籠套節流孔積聚的結垢產生疲勞而脫落，并在一定程度上抑制結垢的產生。通過一個多月的在線除垢試驗，發現調節閥的堵塞程度沒有減輕，反而加重，只是在一定程度延緩調節閥的堵塞速度。
    （3）人工清理。機組停運期間，對堵塞的調節閥全部進行清理。在機組運行過程中，對堵塞嚴重的減溫水調節閥進行在線隔離清理，但在線隔離對減溫水系統截止閥嚴密性要求高，部分減溫水調節閥因無法*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節閥的堵塞問題，且檢修費用較高，全面清理一臺鍋爐減溫水調節閥材料費需要近10萬元。
    （4）調節閥籠套結構改造。在機組運行中發現：與二級、三級減溫水調節閥相比，一級減溫水調節閥堵塞速度慢，其原因為一級減溫水調節閥籠套節流孔徑大，減溫水流經調節閥時，壓力變化相對較小，Fe3O4析出少，且節流孔徑大，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、二級減溫水調節閥（共計4臺）進行籠套改造（見圖6）。改造后的調節閥流量特性能滿足減溫水調節要求，經過半年多的運行檢驗，沒有發生堵塞現象。調節閥流量特性見圖7。

圖6 改造后調節閥籠套

圖7 二級減溫水調節閥流量特性曲線（改造后）
    （5）改變水處理方式。根據2010年2號機組測定結果，給水中Fe質量分數為5.62×10-9，低于DL/T 912—2005《超臨界火力發電機組水汽質量標準》（ω（Fe）≤10×10-9）規定的標準，但高于GB/T12145—2008《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》（ω（Fe）≤5×10-9）規定的標準。由于鍋爐過熱器減溫水調節閥的堵塞，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含Fe質量分數的測定結果見表1，從中可以看出：機組采用CWT水處理方式后，熱力系統中各區域Fe2＋質量分數顯著降低，尤其是給水泵出口至省煤器進口區域。
表1 AVT水處理方式和CWT水處理方式下熱力系統Fe質量分數測定值

    機組水處理方式改為CWT方式（加氧）后，除水處理由AVT方式轉化為CWT方式初期，過熱器減溫水調門發生輕微堵塞外，以后沒有再次發生減溫水調節閥堵塞現象。
    5 結語
    北疆電廠1、2號機組鍋爐減溫水調節閥堵塞在百萬千瓦等級機組上有一定的代表性。從治理結果看，通過減溫水調節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節閥堵塞問題；但是從機組運行長遠看，改變機組水處理方式（加氧）優于減溫水調節閥籠套改造。上海申弘閥門有限公司生產相關的產品有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,蒸汽減壓閥,