要使疏水系統正常運行,除了保證疏水系統設計合理外,選擇合適的疏水裝置也至關重要。
在火力發電廠各系統中,疏水系統是最復雜、最凌亂的系統。該系統的重要性雖不及主蒸汽等大系統,但該系統正常運行與否不僅關系到整個電廠的經濟性,而且對整個電廠的安全性也會產生重大的影響。
1、發電廠疏水系統特點和疏水閥使用現狀
1.1 蒸汽疏水的產生機制及危害
蒸汽在傳輸中不可避免地要損失熱量,當趨于飽和溫度時就會析出凝結水即疏水,特別是在蒸汽完全停止流動的區域,盡管蒸汽有過熱度,但仍然會產生疏水。蒸汽管道中形成的疏水對機組的安全性和經濟性都會產生影響。
一方面管道中的疏水是形成水沖擊和水錘的根源,是設備的安全隱患,疏水在蒸汽管線中輸送雜質,易使換熱設備結垢;另一方面,根據道爾頓分壓定律,如果蒸汽中混有疏水,就會使蒸汽額定壓力降低,導致蒸汽做功能力下降,使系統的效率下降。因此,及時將蒸汽系統中的疏水排走,不僅是蒸汽管線及設備的安全要求,也是蒸汽系統節能增效的需要。
1.2 火力發電廠疏水系統特點
火力發電廠疏水可分為啟動性疏水和經常性疏水2部分,按疏水所在系統又可分為廠內管道的疏水、熱力設備的疏水、鍋爐附屬設備的疏水、汽機本體范圍內的疏水以及防止汽輪機進水的疏水系統等。
眾所周知,火力發電廠的疏水系統是非常復雜 的,要保證疏水系統的正常運行,除了必須根據各個疏水部分的特點合理設計系統和布置管線外,選擇合適的疏水裝置也是至關重要的。
1.3 疏水閥的使用現狀
目前,火電廠疏水裝置較多采用自動疏水器,該裝置能及時、自動排出蒸汽系統中的疏水及不凝結氣體。疏水器按作用原理的不同大致可分為熱動力型、熱靜力型、機械型以及混合型。這4種類型的疏水器都有其各自的優、缺點及適用范圍,選型時需根據實際疏水部分的疏水溫度、壓力以及疏水量來綜合選定。
啟動性疏水是在機組點火啟動階段的疏水,因為暖管凝水量較大,同時汽-水兩相流的沖刷也很嚴重,因此,目前國內機組的疏水裝置一般采用口徑大且耐沖刷的Y形截止閥。
亞臨界及以上參數機組的主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、軸封蒸汽管道、抽汽管道上等防止汽輪機進水疏水系統中使用的疏水閥門,均屬于高端閥門。
目前,我國有773家產值500萬元以上的閥門制造廠,其產值約占全國閥門總產值的70%,由于受技術、設計制造、金屬材料等因素的制約,國內閥門生產企業在節能、環保、安全、可持續發展戰略上與國際先進企業相比尚有差距,不能生產滿足要求的疏水閥。所以,在較苛刻的工況下,進口閥門仍占據閥門市場的主導地位。
隨著金屬密封球閥技術的進一步發展,金屬密封球閥在啟動疏水閥領域開始占有一席之地,尤其是在超臨界及超超臨界機組中,隨著蒸汽疏水閥工作參數的提高,金屬密封球閥的優勢越來越明顯。
2 金屬密封球閥的特點及應用
2.1 球閥的特點
球閥是工業領域廣泛采用的閥門,它具有流體阻力小、結構簡單、密封可靠、適用范圍廣以及操作靈活等優點。但由于早期的球閥普遍采用普通軟密封,其使用溫度受到限制(低于200),這就限制了球閥在火力發電廠(尤其是高溫、高壓疏水系統)中的應用。
近年來,隨著球閥技術的發展,開發出了適用于更高溫度的金屬密封球閥,大大拓展了球閥在火力發電廠的應用范圍。