某火力发电厂10号机组疏水系统阀门内漏整治措施研究

第57卷第1期2015年2月汽轮机技术TURBINETECHN0L0GYV0L_57NO1FEB2015某火力发电厂1O号机组疏水系统阀门内漏整治措施研究吴伟志，李志鹏，杨国强，孔华山1粤电集团韶关发电厂，韶关512132；2长沙理工大学能源与动力工程学院，长沙415000；3湖南鸿远高压阀门有限公司，株洲412108摘要分析了某火力发电厂机组疏水系统阀门发生内漏的状况、产生原因及主要危害，计算该电厂10号机组阀门泄漏位置对机组循环效率、热耗率和发电煤耗影响。并对处理内漏问题的方法进行探讨，通过更换高温高压硬质密封复合阀的方式使得内漏问题大大的改善，弥补了传统疏水阀门易出现内漏的不足。总结了方便实用的阀门内漏判定标准，并提出内漏治理的可行性措施。关键词疏水系统；高温高压硬质密封复合阀；判定标准；内漏治理分类号TK2649文献标识码A文章编号100158842015O1004904REMEDIATIONMEASURESONTHEDRAINVALVEDRAINAGESYSTEMOFNO10UNITINAPOWERPLANTWUWEIZHI，LIZHIPENG，YANGGUOQIANG，KONGHUASHAN1GUANGDONGYUDIANGROUPSHAOGUANPOWEROLANT，SHAOGUAN512132，CHINA；2SCHOOLOFENERGYANDPOWERENGINEERING，CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY，CHANGSHA415000，CHINA；3HUNANHONGYUANHIGHPRESSUREVALVECOMPANYLIMITED，ZHUZHOU412108，CHINAABSTRACTTHISPAPERANALYSISTHESITUATIONS，CAUSESANDMAINHAZARDSABOUTTHEINTERNALLEAKAGEOFTHEVALVEOFHYDROPHOBICSYSTEMOFAPOWERPLANTOCCURSTHENITISCALCULATEDTHEVALVELEAKAGEPOSITIONOFNO10UNITINAPOWERPLANTWHICHHASBEENINFLUENCEDONTHECYCLEEFFICIENCYOFUNITHEATCONSUMPTIONRATEOFCOALCONSUMPTIONANDPOWERGENERATIONMETHODOFDEALWITHLEAKAGEPROBLEMSHASBEENDISCUSSED，BYREPLACINGTHEHIGHTEMPERATUREANDHIGHPRESSUREHARDSEALINGCOMPOSITEVALVETOSOLVETHELEAKAGEPROBLEMISGREATLYIMPROVED，ANDITISAGOODMETHODTOMAKEUPTHEDEFICIENCYOFTRADITIONALHYDROPHOBICVALVESWHICHAREPRONETOLEAKINGTHECONVENIENTANDPRACTICALJUDGMENTSTANDARDABOUTVALVELEAKAGEHASBEENGENERALIZEDANDPUTFORWARDTHEFEASIBLEMEASURESFORLEAKAGECONTRO1KEYWORDSHYDROPHOBICSYSTEM；HIGHTEMPERATUREANDHIGHPRESSUREHARDSEALINGCOMPOSITEVALVE；JUDNGSTANDARD；INNERLEAKAGECONTROLCRITERIA0前言广东某火力发电厂两台300MW机组为亚临界一次中间再热两缸两排汽凝汽式汽轮机N300167537537型。自投产以来，汽水阀门内漏现象一直存在，虽经过大小修整治或技术改造取得好转，但不能长期保持。这些情况可以从DCS系统调取的主、再系统疏水阀温度的历史曲线或大小修前进行热力试验看出。内漏不但影响经济性，而且影响安全性，因此，对内漏原因分析和治理措施的研究非常重要。1疏水系统阀门内漏的状况疏水系统阀门内漏一般有以下6种情况1高压旁路门前疏水门内漏工质泄漏至凝汽器；2高压旁路门内遍；2直廷壹堕后蓝泄漏工质泄漏至凝汽器；收稿日期201405184高压旁路门内漏同时门后的疏水门也内漏门后的疏水泄漏至凝汽器；5高压旁路的减温水门泄漏；6低压旁路门的泄漏工质泄漏至凝汽器。经过内漏分析，该火力发电厂10号机组的内漏统计10号机疏水系统阀门合计内漏25处，其中本体疏水内漏6处，管道9处，排地沟及排空气手动门1O处，严重内漏5处，图1是汽轮机疏水系统示意图。图110号机疏水系统示意图作者简介吴伟志1968一，男，汉族，粤电集团韶关发电厂设备部机械分部主任，热能动力工程师，现主要从事电厂热力设备管理工作。50汽轮机技术第57卷2疏水系统阀门内漏原因及危害21疏水阀门内漏原因1阀门阀座多次研磨检修，硬质合金面变薄，密封面容易吹蚀，造成密封面不严J。2手动关闭阀门时，过度用力关闭，造成阀杆变形、卡涩，或者关闭不严，造成阀门两侧压差大，阀芯处介质流速大，对阀芯的冲刷不断增大，容易造成阀芯或阀座密封面失效。3部分管道需要暖管，小量开启疏水门，暖管后未及时关闭疏水门，容易造成阀芯或阀座密封面失效。4电动门以及气动门行程调整时，考虑到阀杆会稍微膨胀，卡住或损坏阀门，阀杆会稍微回转18至14圈，所以在关闭电动门以及气动门时，易造成阀芯或阀座密封面失效。5机组运行过程中，管路中含有杂质，部分阀门行程可能会漂移。22疏水系统阀门内漏危害1主再热汽管道的疏水阀门出现内漏时，大量的高品质蒸汽进入疏水箱，这些蒸汽通过扩容器排气管直接排人大气，影响机组补水率和经济性，而且影响电厂形象。2抽汽或本体疏水系统的阀门内漏时，将会造成大量蒸汽短路，这部分蒸汽不仅做功，进入凝汽器后还会增加凝结器的热负荷和冷源损失，造成凝结器的真空度下降严重，热耗率增加，对热力系统经济性影响很大。3阀门内漏后，高速的小流量流体长期冲刷阀芯，会使阀门内漏不断增大，以至于无法控制，同时会造成管道弯头等部位变薄，严重时引起爆管，造成机组非计划停机。4压力管道容器的对外疏水门内漏时会产生较大噪音，而且可能造成人身伤害。3疏水系统阀门内漏对10号机组经济性影响的定量分析使用FLUKETI55型红外影像仪对该火力发电厂10号机组热力系统阀门温度情况进行了测试。并采用等效焓降法中的再热机组变热量分析计算方法，工质通过阀门泄漏是一个节流过程，从热工理论角度来看，对于水蒸汽节流前后其焓值是相等的。因此，在以下计算中假定阀门节流后的工质焓值等于阀门前工质的焓值。假定疏水泄漏量为主蒸汽的1LSJ。处在额定工况下10号机组主要阀门泄漏对电厂经济性的影响，计算结果如表1和图2所示。由循环效率、发电煤耗和热耗率的变化，基本上可以反映出阀门内漏对机组经济性的影响情况。该热力系统阀门内漏严重，其中包括主、再热蒸汽管道疏水、高压调门疏水、本体疏水、抽汽管道疏水等蒸汽品质较高的阀门，因此对机组经济性的影响较大，估计阀门内漏对机组经济性的影响约为20GKWH。机组以年运行7000H，负荷率为70计算，年增加机组运行费用为8O万元左右。10号机阀芯温度50以上的阀门28个，如表2所列。表110号机组阀门泄漏对机组循环效率和发电煤耗影响量比较第1期吴伟志等某火力发电厂10号机组疏水系统阀门内漏整治措施研究5L7号低加疏水6号低加疏水冷再至小机进汽5号低加疏水除氧器进水8抽汽蒸汽3号高加疏水给水泵进水2号高加疏水7抽汽蒸汽1号高加疏水高压旁路最终给水6抽汽蒸汽5抽汽蒸汽4抽汽蒸汽冷再热蒸汽3抽汽蒸汽1抽汽蒸汽低压旁路热再热蒸汽主蒸汽主要泄漏点L咖泄漏量对汽轮机热耗率的影响图2某火力发电厂1O号机组阀门泄漏对机组热耗率影响量比较表2阀门温差示意表阀门类别温差，高旁压力电动调节阀再热热段疏水电动门再热冷段管道疏水电动总门主汽管道疏水手动门主汽管道疏水电动门B侧自动主汽门前疏水电动门低旁压力电动调节阀冷再至厂用汽电动门前疏水手动门六抽至厂用汽逆止门前疏水手动门六抽至厂用汽逆止门后疏水器轴封母管溢流旁路电动门轴封母管疏水门低压缸轴封供汽母管疏水门1号抽汽逆止门前及阀体疏水电动门L号抽汽电动门后疏水电动门4号抽汽电动门后疏水电动门5号抽汽逆止门前及阀体疏水电动门5号抽汽电动门后疏水电动门1号高加汽侧放水一次门、二次门1号高加危急疏水电动门2号高加危急疏水电动门3号高加危急疏水电动门门杆漏汽到除氧器电动门后疏水门L号高加水侧放水一次门、二次门2号低加汽侧启动排气门3号低加旁路电动门4号低加旁路电动门高旁减温器电动调节门采用高温高压硬质密封复合阀之前，使用型号KS961YP57220VDN50的快修阀，在之前是高压截止阀。2012年年末，在两机试用复合阀，运行时间约1年。目前复合阀阀后温度，均在50以下，达到阀门关闭严密的判断要求。高温高压硬质密封复合阀。因其独特的双阀杆双密封结构，独特的预紧力密封，独立的阀座结构，新型密封机理，三者相互联系，相互保护成为一个有机整体，弥补了传统疏水阀门易出现内漏的不足，为火电节能降耗提供强有力的保证。试用期间该阀经历冷态开机、热态开机，经长期观察以及专业证实，未发现其出现内漏。4阀门内漏判断依据对阀门内漏判断，是治理阀门内漏的前提条件，若阀门严密，阀体及阀后温度基本上可以降至环境温度。由于生产现场管理布置复杂，通过阀门前后温差来准确判断所有阀门泄漏的方法受现场条件限制，难于实现。根据查漏实践经验，可采用红外线温度仪测量阀体的温度表3，并结合不同等级系统疏水状态，测定方法如下阀门关闭4H一6H后，用红外线测温仪表测量阀杆靠近阀体处或阀体下游150MRN处金属温度测点位置，如大于50C，则认定为“内漏”。如果疏水门后装有温度测点，以温度测点为准，没有温度测点的以阀体温度为初步判断，有机会测阀后05M以内的管壁温度为准。对于实际工作中有多处管道连接以及阀门前后存在扰动的高温蒸汽，要考虑实际情况来鉴定内漏。表3红外线测量阀后管壁温度判断阀门内漏程度的依据介质温度不同内漏程度时的阀体温度，严重一般渗漏注其它未达到漏点判断标准的设备，应建立泄漏台账，掌握阀门劣化趋势，并制定预控措施。如果疏水门前后安装有壁温测点的，则可以通过疏水阀前后管壁温度来更精确地判断阀门的内漏情况表4。表4红外线测量阀体温度判断阀后内漏程度的依据介质温度不同内漏程度时的阀体后温度及与阀前温差，QC严重一般渗漏5内漏治理的可行性方案研究1选购有质量保证的疏水阀门供应商时，并定期对疏水阀门的严密性进行确认。2在疏水门前后管道外壁上加装管壁温度测点，然后引至DCS系统。这样为检修提供了依据，便于各级技术人员对疏水阀门的泄漏情况进行监督管理。3通过更换高温高压硬质密封复合阀门，能够弥补了传统疏水阀门易出现内漏的不足，为火电节能降耗提供强有卯啪M盯M啪加强52汽轮机技术第57卷力的保证。4正确操作阀门。调整阀门行程，在手动关闭阀门时必须关严，电动门、气动门关行程最好为0，防止被冲刷。不是全开，就应全关，不要在中间位置运行。如必须调整，可以考虑阀门改型。5运行中加强阀门测温点的监视，以确定内漏情况。阀门若关不严，应及时处理，不然阀芯冲刷后再处理就非常困难了。6尽可能避免阀门长时间在开度较小工况下运行，在这种工况下阀门两侧压差很大，阀芯通道处介质流速极快，对阀芯冲刷破坏最大。7根据机组运行状况，对已存在内漏，但没有停机，可以考虑关闭手动门，一方面可以减少内漏增加，另一方面起到节能效果。8列出影响安全经济性阀门清单，定期按阀门内漏判定原则进行检查，发现异常及时采取行动。9在机组启停过程中，必须严格按运行规程要求开启或关闭疏水阀，以防在压差较大时操作，避免阀门冲刷。10严格控制阀门检修及安装质量，杜绝不规范的安装方法。对管道中焊渣、阀体内泥沙等杂物清除干净，以防阀内有杂物，造成阀门关闭不严。硬质合金面有余量时，阀门研磨可采用阀芯和阀座对磨，涂红丹粉以检验密封面接触严密性。6结论控制汽轮机疏水阀阀门内漏是火力发电厂节能降耗的重要举措，搞好阀门内漏预防和运行维护工作是减少或杜绝阀门内漏的主要手段，只要预防措施到位运行维护得当，阀门内漏现象可以大幅度减少甚至杜绝，火力发电厂经济性将得到大幅度提高。参考文献1李江海，翟培强国产引进型300MW机组旁路系统阀门内漏对机组经济性的影响J华中电力，2003，449532赵宗彬，孙鹏浅析汽轮机低压疏水内漏治理J电站辅机，2009，916183付晨鹏，荆百林，等汽轮机疏水系统阀门内漏问题研究J河南电力，2006，248504邢志刚，张成智超临界600MW机组高旁阀内漏原因分析与处理J河南电力，2012，243455林万超火电厂热系统节能理论M西安西安交通大学出版社，19946方晶莹，李志鹏，孔华山超超临界火电机组硬密封复合阀研究与应用J电站系统工程，2013，23941上接第48页2由燃料一产品所表示的生产结构描述了各个组件的燃料和产品以及外部资源在整个系统内的分布，直观的表现出复杂能量系统中各个设备之间的生产交互。3对系统进行环境热经济学成本计算的关键是在产生污染物的组件成本平衡方程中合理地加入环境损害成本，由于组件之间复杂的生产关系，其它组件产品的成本也会相应地提高，即各个组件都承担了相应的环境成本，制水成本和发电成本都有相应提高。4环境热经济学模型在热经济学的基础上加入了环境成本的计算，将环境损害成本这一具有较强外部性的因素进行了合理的内部化，对有效评估热力系统排污对环境的危害具有重大意义。参考文献1王加璇，张恒良动力工程热经济学M北京水利水电出版社，19952ROQUEDLAZP，BENITOYR，PARISEJARTHERMOECONOMICASSESSMENTOFAMULTIENGINE，MULTIHEATPUMPCCHPCOMBINEDCOOLING，HEATINGANDPOWERGENERATIONSYSTEMACASESTUDYJENERGY，2010，359354035503PIACENTINOA，CARDONAEADVANCEDENERGETIESOFAMULTIPLEEFLEETSEVAPORATIONMEEDESALINATIONPLANTPARTIIPOTENTIALOFTHECOSTFORMATIONPPROCESSANDPROSPECTSFORENERGYSAVINGBYPROCESSINTEGRATIONJDESALINATION，2010，2591344524BAGHERNEJADA，YAGHOUBIMEXERGOEEONOMICAANALYSISANDOPTIMIZATIONOFANINTEGRATEDSOLARCOMBINEDCYCLESYSTEMISCCSUSINGGENETICALGORITHMJENERGYCONVERSIONANDMANAGEMENT，2011，525219322035张晓东，高波，王加璇热经济学