谭 禹，于 雷

（广东省粤电集团沙角A电厂，广东东莞 523936）

沙角A电厂300MW 机组锅炉连排系统优化改造

谭 禹，于 雷

（广东省粤电集团沙角A电厂，广东东莞 523936）

沙角A电厂二期＃4、＃5机300MW机组的锅炉连续排污系统存在系统流量难控制、阀后弯头经常吹损的现象，经过对系统深入分析，属于阀门选型不符合系统设计要求所致，并据此提出优化改造方案，实施后上述问题得到圆满解决。

锅炉连排系统；调节阀；弯头

0 引言

沙角A电厂二期2台300MW机，为上汽生产的B156型机组（N300－16.7／538／538）。自投产以来，机组锅炉连续排污系统存在如下的问题：锅炉连续排污系统流量不稳定，调节阀线性差；阀门内漏严重，开度为0时，仍有超过2t／h的流量；阀后的弯头多次因冲刷外漏。2013年11月，针对该系统存在的问题，做出了优化改造，改造后的系统运行稳定可靠，达到了预期目标。

1 概况

1.1 ＃4机锅炉连续排污系统改造前状况

2013年3月30日，＃4机锅炉连排主路调整门后弯管出现泄漏缺陷，这是自大修后第2次出现类似的缺陷。第1次发生在2月16日。

1.2 ＃4机锅炉连续排污系统运行情况

4月3日，更换弯头后恢复系统。为了查明原因，先后调取了3月1日—31日的流量曲线，并对＃4机锅炉连排主路、辅路调整门进行调整试验，确定阀门开度与流量的对应关系。

从图1～2可以看出，在3月1日—31日期间，＃4机锅炉连排流量极不稳定，而＃5机的锅炉连排流量相对稳定，维持在2t／h左右。为什么同样的2台机组差异如此之大呢？后经了解，才得知运行人员在发现锅炉连排调节阀的问题之后，采取了手动门参与节流运行的方式。

图1 ＃4机锅炉连排流量与阀门开度对应图

2 锅炉连续排污系统运行试验及分析

按照300MW运行规程要求，锅炉连排系统运行时，炉侧的一、二次门全开，由机侧的主路或者辅路调整门进行流量控制，受连排扩容器的容量限制，最大排污量不能超过20.6t／h，正常排污量为10.3t／h。为了查明＃4机锅炉连排系统工作异常的原因，我们进行了了如下试验。

2.1 试验1：正常运行工况，炉侧一、二次全开

（1）主路、辅路调整门开度为0，流量显示为2.5t／h；（2）关闭辅路调整门，使用主路调整门调节，18%的开度时，流量显示为10.4t／h（流量计的上限值）；再向上开启的时候，连排扩容器水位的上升非常明显，显示流量在继续增加（已超出了系统允许的最大流量）；（3）关闭主路调整门，使用辅路调整门调节，19%的开度时，流量显示为10.4t／h；再往上开启的时候，连排扩容器的上升非常明显，显示出流量在继续增加，但是无法显示具体的数值。

结论：正常运行工况，阀门开度达到18%时，已经超出了系统允许的排污上限值。

2.2 试验2：“非正常”运行工况炉侧阀门参与节流

（1）主路、辅路调整门开度为0，流量显示为0t／h；

（2）关闭辅路调整门，使用主路调整门调节，4%开度的时候，流量显示为3t／h；（与＃5机情况一致）；

（3）关闭主路调整门，使用辅路调整门调节，4%开度的时候，流量显示为3t／h。

结论：炉侧阀门参与节流，调节阀门能够正常工作，阀门后的弯头的使用寿命为1年。

3 解体分析及技术改进

为了查明缺陷原因，我们利用2013年11月的小修机会对＃4机的锅炉调整门进行了解体检查。

3.1 调节阀门解体检查情况

对主路调节阀解体后，发现密封面损坏情况严重，观察损坏部位，除了因闪蒸冲刷而造成的条状损坏，也有因气蚀而产生的斑块状损坏。另外，阀后的弯头也出现了严重的冲刷减薄。

3.2 调节阀门损坏原因分析

一般而言，调节阀门损坏的原因有如下几种：空化、闪蒸、阻塞流。

（1）空化和闪蒸。流体在通过调节阀阀芯、阀座的缩流断面处，其压力降低到等于或低于该液体在阀入口温度下的饱和蒸汽压时，部分液体就会汽化，形成气泡，若缩流断面后流体的压力恢复到高于上述饱和蒸汽压时，气泡破裂，释放出能量，此现象称为空化。若缩流断面后流体的压力没有恢复到饱和蒸汽压以上，则部分液体会汽化成气体，此现象称为闪蒸。不管是闪蒸还是空化，都会对阀门造成严重的破坏，影响其使用寿命，降低调节阀的工作性能，同时还会导致出现剧烈的振动和高强噪声，构成安全隐患。

（2）阻塞流。阻塞流意指不可压缩流体在流过调节阀时所达到的最大流量状态。当阀入口压力p1保持一定，而逐步降低阀后压力p2时，流经调节阀的流量会增加到一个最大极限值，再继续降低p2，流量不再增加。此时的流动状态即为阻塞流，阻塞流会加剧空化和闪蒸的发生。

综合＃4机锅炉连排阀的各种运行参数来看，＃4机锅炉连续排污调节阀前压力17.6MPa，温度345℃，已接近饱和压力，而阀后压力为1MPa，远低于饱和压力，所以这种情况下闪蒸不可避免。阀后流体必然有一部分会气化成为出口压力下的饱和蒸汽。另外，根据阻塞流判别式：

式中：ΔP为阀入口和出口间的压差，即（P1－P2），MPa；P1为阀入口取压点测得的绝对压力，MPa；PV为阀入口温度饱和蒸汽压（绝压），MPa；Pc为热力学临界压力（绝压），MPa；FL为液体压力恢复系数；FF为液体临界压力比系数。

计算得知，流体在经过阀门时也必然会产生阻塞流现象。既然在此工况下闪蒸和阻塞流不可避免，那么如果该阀门选型使用普通的截止阀或者调节阀，必然会很快被损坏。＃4机锅炉连排主路调节阀，其结构为迷宫式调节阀，其示意图如图3所示。

图3 ＃4机锅炉连排调节阀结构示意图

该阀门采用了多级节流的设计思想，但结构形式存在以下问题：

其流体通道从入口至出口逐步缩小，流体入口通道设置为24个直径4mm的孔作为进口，出口处仅设置4个孔作为出口通道，阀门开度较小的情况下，会形成阀门密封处承受全部压差，所有的节流过程在阀芯与阀座的密封面处完成。在此过程中也必然会产生闪蒸、阻塞流以及因压力急剧变化而产生的气蚀从而很快破坏阀门密封面及其后的管道。

综合上述情况来看，导致＃4机锅炉连排系统工作异常的原因为：

（1）阀门密封面的损坏主要因气蚀和冲刷引起，原阀门多级节流设计不够合理，工质在阀门密封面处承受较大压差，节流过程中部分工质汽化的过程中产生气蚀，从而损坏阀门密封面。另外阀门密封面部分材料硬度不够（约洛氏45～52），也导致阀门密封面易被冲刷损坏。

（2）阀后弯头损坏的原因为原阀门选型不合理。该调节阀虽采用了多级减压设计，但流道设计导致阀内节流在多级节流的最后一级（阀门密封面处）完成，此处流体经节流发生大量闪蒸，体积急剧增大，从而导致阀后管道内流速急剧升高。在高速汽水混合物和弯管的碰撞过程中，由于流体参数的变化又会发生大量的闪蒸、气蚀，对管道的冲蚀加剧而引起了管道弯管的损坏。

（3）阀后管道流通能力偏小。原系统的设计为阀前阀后管道通径均为DN50。而连续排污阀的工况是一种很典型的闪蒸工况的应用，一般情况下，希望闪蒸阀距下游设备、容器越近越好，这样当发生闪蒸后，气体迅速进入设备中，相当于一个无限大的空间内，将能量及时释放掉，以缓解闪蒸对阀门和阀后管道的冲刷和损害。

根据＃4机运行工况经计算可知，在连排阀后大约有35%的水会气化成蒸汽，查蒸汽表得知阀后工质比容为0.280 01，根据该数据计算得出表1中的数据。

表1 阀后管道直径与流速对照表

考虑到阀后工质为含水量较大的高温蒸汽，对阀后管道的冲蚀比较厉害，所以应考虑加粗阀后的管道，并尽可能少设置弯管。

3.3 技术改进

根据上述分析，我们在2013年11月小修期间，对＃4机锅炉连排系统主路进行了尝试性的技术改进工作，具体工作内容如下。

（1）选用耐气蚀、耐冲刷的多级节流调节阀，以降低闪蒸、气蚀对阀门的损坏。我们选用了西安秦申的串级式锅炉连续排污阀，该阀门均有如下特点：流体在阀内经过5级节流，使闪蒸过程平稳地进行，并基本消除了气蚀的损害；阀内件的表面硬度达到洛氏70左右，有效降低了冲刷对阀内件的损害；内件在流通面积的设计上是逐级扩大，也使阀门在小开度时，密封面处承受的压差最小，有效保护了密封面；阀门的流量曲线为等百分比曲线，在小流量时有较好的调节性，也能保证阀门的最大流通能力。

（2）阀后管道离疏水扩容器尽量短，并尽量少设置弯管。小修时我们将角式调节阀改为水平调节阀布置，取消了原来离阀门最近的弯管，另外将阀后的管道由DN50加粗至DN100。

（3）机组启动期间，锅炉汽包水质不稳定，要求连排流量较大，此时要求运行人员同时投运主路、辅路两路阀门，以降低了单路连排阀的流量，以达到降低阀后管道内的流速，减少对阀后管道的冲刷损坏。

（4）正常运行时由于连排流量较小，考虑到在小流量情况下对调节阀的损害较大，采取单阀运行的方式，单阀运行能使流量保持在阀门额定流量的15%以上，从而起到保护阀门密封面的效果。

3.4 改进后的系统运行情况

2013年12月10日，＃4机小修后开机，为了验证改进后的效果，我们先后对阀门的运行情况做了各种试验：机组在额定工况（机组负荷300MW、锅炉汽包压力17.6MPa）时，全开锅炉侧一、二手动门，主路调节阀单阀调节，阀门开启至90%时，最大流量为9.8t／h；阀门流量与开度对应的线性较好，正常运行阀门在30%的开度，流量约为1.5t／h。

图4 锅炉连排阀开度与流量图（2014年1月1日—31日）

4 结语

针对沙角A电厂300MW锅炉连续排污系统连续出现的缺陷，从运行试验和设备解体的情况进行深入分析，查明了锅炉连续排污系统工作异常的原因，从设备选型和系统改进方面做出了相应的优化和完善，取得了良好的效果，对同类型机组提供了一定的借鉴和指导意义。

［1］杨源泉.阀门设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［2］申景泉，孟宪杰，吴铁山，等.铁岭电厂300MW机组锅炉连续排污系统优化改造［J］.电站系统工程，2000（1）：11－13.

The optimization and transformation to 300MW unit boiler continuous blow down system in Shajiao A power station

TAN Yu，etc.
（ShajiaoAPowerStationofGuangdongYuediaoCorporationLtd.，GuangdongDongguan523936，China）

The boiler continuous blow down systems in Boilers＃4，5 300MW units in Shajiao A Power Station II exist some phenomena as difficult to control flow system，often blowing loss in angle head behind the valve.Through in－depth analysis of the system，the reason belongs to that valve selection system design does not meet the requirements.According to this，the optimization and transformation have been proposed.After the implementation the above issues have been satisfactorily resolved.

boiler continuous blow down system；regulating valve；angle head

TK227.6

：A

：1009－8984（2014）02－0076－03

10.3969／j.issn.1009－8984.2014.02.020

2014－05－04

谭禹（1983－），男（汉），湖北秭归，工程师主要研究汽轮机设备及系统的点检定修。