張立德

(皖能銅陵發(fā)電有限公司，安徽 銅陵 244012)

0 引言

火力發(fā)電廠為防止過(guò)熱器系統(tǒng)管道超溫，均在過(guò)熱器系統(tǒng)上設(shè)置有減溫水調(diào)節(jié)［1］系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)減溫水流量的大小來(lái)控制過(guò)熱器管內(nèi)工質(zhì)的溫度。過(guò)熱器減溫水系統(tǒng)作為防止超溫主要調(diào)節(jié)手段一直被火力發(fā)電廠所采用［2］，機(jī)組容量的增大，介質(zhì)參數(shù)的提高，相應(yīng)的對(duì)于過(guò)熱器減溫水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥的要求也越來(lái)越高。皖能銅陵發(fā)電有限公司5號(hào)機(jī)組鍋爐采用一次中間再熱，單爐膛單切圓燃燒，平衡通風(fēng)，露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)塔式布置。主蒸汽參數(shù)壓力為27.9MPa，主蒸汽和再熱蒸汽溫度分別為605℃/605℃。5號(hào)鍋爐(1000MW)于2011年5月6日通過(guò)168 h滿負(fù)荷試運(yùn)行，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，是安徽省首臺(tái)超超臨界1000MW機(jī)組。

鍋爐的過(guò)熱器受熱面布置在爐膛上方，采用臥式布置方式，過(guò)熱器系統(tǒng)按蒸汽流向主受熱面分為三級(jí):吊掛管和第一級(jí)屏式過(guò)熱器、第二級(jí)過(guò)熱器、第三級(jí)過(guò)熱器。見(jiàn)圖1。

來(lái)自分離器出口的四根蒸汽管道引入二根第一級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口集箱，經(jīng)由爐內(nèi)懸吊管從上到下引到爐膛出口處的第一級(jí)屏式過(guò)熱器，進(jìn)入第一級(jí)過(guò)熱器出口集箱。其中第一級(jí)過(guò)熱器和第三級(jí)過(guò)熱器布置在爐膛出口斷面前，主要吸收爐膛內(nèi)的輻射熱量。第二級(jí)過(guò)熱器布置在第一級(jí)再熱器和末級(jí)再熱器之間，主要靠對(duì)流傳熱吸收熱量。第一、第二級(jí)過(guò)熱器呈逆流布置，第三級(jí)過(guò)熱器順流布置。過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的汽溫調(diào)節(jié)采用燃料/給水比和兩級(jí)八點(diǎn)噴水減溫，在第一級(jí)過(guò)熱器和第二級(jí)過(guò)熱器、第二級(jí)過(guò)熱器和第三級(jí)過(guò)熱器之間設(shè)置二級(jí)噴水減溫并通過(guò)兩級(jí)受熱面之間的連接管道的交叉，一級(jí)受熱面外側(cè)管道的蒸汽進(jìn)入下一級(jí)受熱面的內(nèi)側(cè)管道，來(lái)補(bǔ)償煙氣側(cè)導(dǎo)致的熱偏差。

圖1

1 過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

5號(hào)機(jī)組過(guò)熱器系統(tǒng)在鍋爐左右兩側(cè)分別布置有Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)噴水減溫裝置，每級(jí)左右布置各兩只，共計(jì)8只減溫水調(diào)節(jié)閥，每只調(diào)節(jié)閥前后各裝有一只隔離閥，過(guò)熱器噴水的總流量為6%過(guò)熱蒸汽流量。減溫水調(diào)節(jié)閥具有良好的調(diào)節(jié)性能，過(guò)熱器減溫水水源由給水泵提供，減溫水進(jìn)水壓力設(shè)計(jì)32MPa，給水溫度297℃;過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥由美國(guó)Copes-Vulcan公司生產(chǎn)，為平衡式單閥座調(diào)節(jié)閥，規(guī)格:3"(80mm)，接口采用焊接式。結(jié)構(gòu)如圖2所示。［3］

圖2 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)剖面圖

2 過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥在運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題

5號(hào)機(jī)組過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥［4］首次出現(xiàn)故障是2012年3月1日，右側(cè)過(guò)熱器Ⅱ級(jí)減溫水#1調(diào)門，運(yùn)行中填料函發(fā)生嚴(yán)重泄漏，調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口隔離閥電動(dòng)裝置進(jìn)水無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)操，人工現(xiàn)場(chǎng)將進(jìn)出口閥隔絕，對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行解體，更換填料函填料、金屬纏繞墊，碳環(huán)。

隨后在2012年的3～5月的檢修期間對(duì)8只調(diào)節(jié)閥全部進(jìn)行解體檢查，更換填料函填料、金屬纏繞墊，碳環(huán)。

2012年7月25日，右側(cè)過(guò)熱器Ⅰ級(jí)減溫水#1調(diào)門在運(yùn)行中發(fā)生填料函泄漏，隔絕前后隔離閥后更換填料函填料、金屬纏繞墊，碳環(huán);2012年8月2日，右側(cè)過(guò)熱器Ⅰ級(jí)減溫水#2調(diào)門和左側(cè)過(guò)熱器Ⅰ級(jí)減溫水#1調(diào)門在運(yùn)行中發(fā)生填料函泄漏，隔絕前后隔離閥后更換填料函填料、金屬纏繞墊，碳環(huán)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)在2012年7月～2013年5月的運(yùn)行及計(jì)劃?rùn)z修期間，檢修人員分別對(duì)8只過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥填料函缺陷進(jìn)行處理共計(jì)47次，其中運(yùn)行中隔離處理31次;尤其是過(guò)熱器右側(cè)一、二級(jí)減溫水調(diào)門泄漏頻繁，過(guò)熱器減溫水填料函泄漏缺陷，已經(jīng)嚴(yán)重的影響了百萬(wàn)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 原因分析

為避免出現(xiàn)第一次發(fā)生減溫水大量泄漏故障，檢修與運(yùn)行人員加強(qiáng)了對(duì)該設(shè)備的巡檢力度，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥填料函部位出現(xiàn)飄汽現(xiàn)象就及時(shí)通知檢修，利用機(jī)組夜間負(fù)荷較低時(shí)對(duì)泄漏的調(diào)節(jié)閥填料函進(jìn)行處理。同時(shí)對(duì)發(fā)生故障的原因進(jìn)行分析:

原因分析1:填料的安裝、使用不當(dāng)，同一臺(tái)調(diào)節(jié)閥連續(xù)出現(xiàn)兩次泄漏時(shí)，懷疑是檢修人員在安裝填料時(shí)對(duì)填料環(huán)進(jìn)行切割時(shí)導(dǎo)致填料受損失效，但對(duì)填料函同樣按不切割填料環(huán)也同樣出現(xiàn)泄漏，排除因切割原因?qū)е碌男孤?見(jiàn)圖3。

圖3 填料失效泄漏圖片

圖4 損壞的碳環(huán)

圖5 新舊碳環(huán)比較

原因分析2:填料函下部的碳環(huán)損壞造成，對(duì)損壞的碳環(huán)和填料更換后還會(huì)出現(xiàn)泄漏;見(jiàn)圖4、圖5;

原因分析3:閥桿彎曲，經(jīng)對(duì)泄漏次數(shù)較多的閥門閥桿解體檢查未發(fā)現(xiàn)閥桿有彎曲變形和表面損傷現(xiàn)象;

原因分析4:填料函填料的壓緊力不夠，按照Copes-Vulcan公司提供的維護(hù)說(shuō)明，采用扭力扳手對(duì)壓緊螺栓使用規(guī)定的力矩，也同樣會(huì)出現(xiàn)泄漏;

原因分析5:閥內(nèi)組件在加工過(guò)程中未使用專用工裝、工位器具，形成整體同軸度偏差過(guò)大或因?yàn)殚y門與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接時(shí)不同心而造成卡澀，磨損填料現(xiàn)象，經(jīng)檢查排除因此原因?qū)е碌男孤?

原因分析6:調(diào)節(jié)閥內(nèi)套筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，直接影響閥門的使用壽命，經(jīng)對(duì)閥門解體檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)套筒上設(shè)計(jì)有兩道活塞環(huán)，過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥為套筒平衡式結(jié)構(gòu)，其起平衡密封作用的密封圈為碳材質(zhì)密封圈(碳質(zhì))。活塞環(huán)作為閥門內(nèi)部工質(zhì)的密封，對(duì)填料的使用壽命影響較大，活塞環(huán)的材質(zhì)為碳質(zhì)，厚度只有1mm極易碎裂，新活塞環(huán)的安裝難度大，在安裝時(shí)極易因操作不當(dāng)導(dǎo)致活塞環(huán)碎裂，活塞環(huán)的價(jià)格昂貴，且采購(gòu)周期長(zhǎng)，見(jiàn)圖6。

圖6 內(nèi)套筒上的活塞環(huán)卡槽(活塞環(huán)已碎裂)

4 解決方案

(1)內(nèi)套筒密封設(shè)計(jì)改造。改造密封尺寸、密封材質(zhì)、增加密封圈擋圈、彈簧擋圈(由于原閥門設(shè)計(jì)使用的閥門籠套密封圈設(shè)計(jì)尺寸較窄、密封材料不理想、不易于裝卸，且易于斷裂而造成套筒內(nèi)壁卡澀，易造成閥門內(nèi)漏以及運(yùn)行卡澀、不順暢等故障);見(jiàn)圖7;

(2)將原密封圈部位進(jìn)行改造，使用特殊石墨材料密封圈。(由于原內(nèi)套筒結(jié)構(gòu)限制，只能將原內(nèi)套筒上安裝密封圈的部位進(jìn)行機(jī)械加工改造，考慮到石墨密封圈的動(dòng)態(tài)密封性能不是很好，采用密封擋圈加工螺紋與內(nèi)套筒進(jìn)行連接，能使得密封圈有效地壓緊，并在密封圈擋圈后面切槽用來(lái)安裝彈簧擋圈)見(jiàn)圖8;

(3)復(fù)合套(導(dǎo)向套)改造。CV調(diào)節(jié)閥裝填料函底部有一個(gè)復(fù)合套(導(dǎo)向套)，此套在該閥門中本應(yīng)起保護(hù)填料、抗壓等作用，由于在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中，它和閥桿之間的長(zhǎng)期摩擦以及長(zhǎng)期承壓，造成磨損、變薄，以致出現(xiàn)裂紋等，容易造成填料外漏，將此處材料改為金屬套。(見(jiàn)圖9、圖10)

圖7 內(nèi)套筒改造前結(jié)構(gòu)

圖8 內(nèi)套筒改造后結(jié)構(gòu)

圖9 內(nèi)套筒改造前實(shí)物圖

圖10 內(nèi)套筒改造后實(shí)物圖

5 改造后效果

2013年5月利用機(jī)組檢修時(shí)間將8只減溫水調(diào)節(jié)閥內(nèi)套筒做了技術(shù)改造，碳環(huán)更換為耐蝕高鎳鑄鐵材料，盤根，裝復(fù)后投入運(yùn)行，改造投運(yùn)后使用至今，未出現(xiàn)過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥泄漏，運(yùn)行情況良好。

［1］宋漢武.鍋爐蒸汽減溫器［M］.重慶:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社重慶分社，1987.

［2］尹煉，張菊珍.鍋爐運(yùn)行［M］.北京:中國(guó)電力出版社，1994.

［3］Copes-Vulcan公司提供的調(diào)節(jié)閥使用維護(hù)手冊(cè).

［4］陸培文.調(diào)節(jié)閥實(shí)用技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.