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超临界、超超临界机组高旁阀、低旁阀的技术改造

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成果主要完成人

徐传堂、张辉涛、蔡高翔、薛 旻、梁艳东

项目概况

实施背景: 1、超临界、超超临界机组高、低压旁路阀,是汽机系统中非常重要的设备,对改善机组的启动性能、保护机组的正常运行有非常重要的作用。这类旁路阀内部主要是通过的高温、高压蒸汽,当机组启动,高旁阀小开度开启时,阀芯上常伴有水蒸气中高速流动的水的冲击(偶尔也会有管道中异物的冲击),由于蒸汽速度很快,初步测算已达到120m/s以上,当夹带部分水或存在异物时,对阀芯冲刷非常大,往往开机一次就已经将阀门冲刷损坏,导致了高旁阀的内漏。 2、超临界600MW机组高旁阀阀后高压排气的实际运行温度300°C,而阀前566°C的主汽运行温度在阀门泄漏后,常常会达到400°C,甚至达到470°C左右,这样既浪费工质、影响机组的热效率,又对阀后管道的安全性造成重大的威胁。 3、仅高旁阀一项,改造后会大大降低内漏损失,经电科院测算,每台650MW机组发电煤耗预计能降低0.5/KWh左右,单台机组每年约节省标煤3000-4000吨,全厂节能9000-12000吨,按现在市场价格最低700元一吨的市场价格算,创造经济价值630-840万元。 4、对于可应用的阀门有:美国的CCI、、HULA、博普、宝马,德国的滨特尔、SIMENS等。现仅对比较复杂的SIMENS旁路阀进行阐述,说明其高、低旁阀门的改造方法。 二、 技术的创造性与先进性: 1、主要创新点概述 通过对损坏件的观察和现场了解到的情况综合分析,高旁阀阀泄漏主要有两个重要原因。 1.1原设计高旁阀阀芯与其下部的减压器是一体设计,主阀芯与减压器的焊接外缘下部充当主阀芯的密封面,阀线部位并没有经过减压,这样在机组启动过程中、阀门处于小开度开启时,密封面很容易被湿蒸汽吹损; 1.2阀门在开启过程中,阀线遭到高速运行的湿气蒸汽的直接冲刷,使得阀芯遭到损坏; 1.3阀芯加装围板后的阀门在关闭过程中,如果锅炉过来的主蒸汽管道中存在异物,有可能在关闭过程中,出现“卡涩”现象,会导致阀门关不严,致使在“卡涩”部分严重吹损。 2、改造途径: 2.1针对阀芯密封面部位未经减压而导致高压湿蒸汽对阀线吹损的改造(即导向套筒的改造)方案:将阀门入口上部的导向套筒加长至阀座部位,在阀座相应部位开槽,使得笼罩镶嵌在槽内。具体是:将导向套筒取消,径向方向保持同样的尺寸,纵向方向将套筒延至阀座上部,并根据流量要求,在套筒上钻孔,制成阀门入口减压器。原设计阀门入口笼罩在阀芯密封面上部,虽然对入口管道高温高压蒸汽有减压效果,但没有对进入阀芯密封部位的高温高压蒸汽进行减压,导致阀芯密封面遭到高温高压蒸汽吹损而泄露漏,改造后就可降低高温、高压蒸汽对阀线的冲击。 2.2针对阀芯密封面易被吹损而外加保护阀线部位的改造方案:在阀芯底部加装围板,在阀座相应部位开槽,保证阀芯自由开启。具体是:将阀芯的外缘式水平密封面改造为正常形式的内缘斜面式,同时在阀线周围装配围板,对阀线进行有效保护,避免阀线遭到高温高压蒸汽的冲刷、损坏。 2.3针对阀门在关闭时异物“卡涩”的改造方案:在阀芯密封面上部一周开槽,使得在异物出现时,异物可以通过槽道排除阀外。具体是:在阀芯底部对着高温高压蒸汽入口方向,在适当高度的位置开槽,在阀门关闭过程中,如果存在颗粒异物,异物会自动高速沿槽道进入阀门出口侧,避免了异物卡涩,阀门无法关闭现象的发生。 2.4. 随着超临界、超超临界机组压力参数的提高,阀门的关闭力相应增大,原有的阀芯、阀座硬度也应该适当调整,在阀芯原有工艺的司太立合金下面,焊接一层316L不锈钢材料,以增加阀门关闭时的阀座密封面的变形量,进一步避免阀门泄漏。