火力發電用高溫高壓閥門的特點和要求

 在火力發電的熱力系統中，高溫高壓閥門是熱力系統的重要組成部分。所有熱力設備都是通過閥門和管道連接形成一個系統。因此閥門和管道，特別是高溫高壓閥門技術水平的高低，產品質量的優劣，直接影響火力發電機組安全可靠和經濟運行。

從火力發電的發展趨勢來看，其機組參數越來越高，從高壓、次高壓機組10MPa/450°C，到亞臨界機組17?19MPa/537?550°C、超臨界機組24?27MPa/566?590°C、超超臨界機組30?35MPa/ 566?650°C;機組的容量越來越大，從5萬、10萬、 20萬，到30萬、60萬，又到100萬；機組的效率越來越高，一般中小高壓機組熱效率在30%以下，亞臨界大型火電機組的熱效率在38%左右，而超臨界、 超超臨界機組的熱效率可達42%?45%。經過對比： 一臺60萬千瓦超超臨界火電機組參數25MPa/600°C 比亞臨界火電機組參數17MPa/540°C年節約煤炭 12. 6萬噸，節約燃料費用4000多萬元左右，減少C02氣體排放37萬噸，減少S02氣體排放0. 3萬 噸，所以火力發電機組向高參數、大容量發展是必然 趨勢。從而對閥門的要求亦越來越高。

在火力發電機組上閥門主要用于汽水管道。隨著火力發電機組向高參數，大容量發展，閥門的尺寸和工作參數也愈來愈高，工作條件更加惡劣，其結構更加復雜，并且向單功能化方向發展，因此電站閥門可以認為是以“高溫高壓”或“特殊結構”為特征的閥門。閥門在火力發電機組上主要用于下列系統： 鍋爐給水系統、減溫水系統、鍋爐和蒸汽出口集箱附件、啟動系統、旁路系統、高壓給水加熱器保護系統。以上這些系統對某些閥門提出了非常嚴格的要求，如要求在2?5s內快速開啟和關閉；要在高溫高 壓下工作，在高壓差下經受汽水混合物的沖刷和侵蝕等。某些閥門將直接關系到整個設備的安全可靠性。 因此要求閥門制造廠提供產品，同時也要求運行人員嚴格按技術規程進行操作。

25.1. 2閥門特點及要求

（1）特點’

火力發電機組配套高溫高壓閥門以其所在部位和功能不同，其結構、品種、型號、規格多種多樣，按照結構形式可分為閘閥、截止閥、止回閥、球閥、安全閥、調節閥、減壓閥等。

對于超臨界電站，由于主蒸汽管道和主給水管道參數比亞臨界參數機組有較大提高，上發達國家主蒸汽管道、再熱熱段管道普遍采用P91和T91鋼管道，1985年以來T91和P91鋼被世界各國廣泛應用于火力發電機組的過熱器、再熱氣管道上，與其配套的閥門采用鍛造的F91鋼閥門或鑄造的C12A鋼閥門。主給水管道普遍采用WB36高強度鋼管道。 WB36是德國瓦盧瑞克曼內斯曼企業材料牌號， DIN標準牌號為15NiCuMoNb5，材料號為1.6368。 20世紀90年代后才在我國超臨界機組上使用，與其配套的閥門采用鍛造或鑄造的WB36鋼閥門。

按上火電運行經驗，當溫度超過600°C， P91和T91鋼管道和F91/C12A鋼閥門不能滿足長期安全運行要求，應選更高一級的材料，就是P92和T92鋼管道和F92鋼閥門。且考慮超超臨界閥門超高的溫度壓力，用鍛造（是模鍛）閥門更為可靠， 因此選用F92。F92是在F91基礎上開發的，在化學成分上適當降低了 Mo的含量，同時加入了一定的W,將材料的鉬當量從F91/C12A的0.85%?1.05%降低到0.30%?0.60%，還加人了微量的硼，形成細小的回火馬氏體鎢強化鋼。它600°C許用應力比 F91/C12A增加30%，閥門厚度減少，重量減輕，成本降低。2000年美國鍋爐壓力容器標委會將F92/ P92納入ASME標準中。

追蹤上對耐熱鋼的研究成果，對于超臨界主蒸汽閥門采用F91鍛鋼閥或C12A鑄鋼閥；對于超超臨界主蒸汽閥門采用F92鍛鋼閥；對于超臨界和超超臨界機組給水閥門采用WB36鑄鋼或鍛鋼閥。

（2）要求

①所有高溫高壓閥門密封面都應采用司太立硬質合金或其他鐵基或鈷、鎳基硬質合金，高溫下硬度高，使用壽命長。

②對于口徑大于DiVlOO的高溫高壓閥門，閥門中腔設計成壓力自密封結構。靠介質壓力密封，高壓狀態密封效果更好。體積小、重量輕、安全可靠。

③閘閥的關閉件采用楔式彈性單閘板或雙閘板密封結構，經使用后磨損的閘板產生泄漏超標時，可重新調整到原始合格密封狀態，大大延長了閥門的使用壽命。

④截止閥閥瓣連接要可靠，閥體與閥瓣的配合應設置導向，避免閥瓣卡死，大口徑截止閥可以采用高進低出反向流。

⑤高溫高壓止回閥盡量采用內掛式的閥瓣結構， 以減少閥瓣銷軸處的泄漏。

⑥給水泵出口閥、高壓加熱器旁路閥，按設計要求設置旁通閥和中腔與進口、出口的平衡閥，以防止介質汽化超壓。

⑦汽輪機抽氣緊急切斷保護閥，在失氣失電狀態下能夠自動緊急關閉；在事故狀態時，緊急切斷保護時間不超過o. 5s。

⑧鍋爐給水旁路用髙壓差調節閥，采用多級節流閥瓣，能承受鍋爐啟動時給水泵輸出高壓力和大壓差。所有調節閥應在全行程啟閉過程的動作平穩，無有害的振動、噪聲，能防止零件的汽蝕損壞。

⑨高溫高壓安全閥應設置閥瓣導向機構，導向套耐磨損，以保證啟閉動作和密封性；開啟高度、排量應滿足相關標準要求，安全閥動作過程無頻跳和顫振，回座壓差符合GB/T 12241以及ASME鍋爐動力規范要求；彈簧載荷安全閥應防止排出的高溫高壓介質直接沖蝕彈簧。

⑩所有高溫高壓閥門要求維修方便，盡可能不必從管道上割下來，就可在現場直接研磨和修復，以減少維護工作量。