火力发电用高温高压阀门的特点和要求

 在火力发电的热力系统中，高温高压阀门是热力系统的重要组成部分。所有热力设备都是通过阀门和管道连接形成一个系统。因此阀门和管道，特别是高温高压阀门技术水平的高低，产品质量的优劣，直接影响火力发电机组安全可靠和经济运行。

从火力发电的发展趋势来看，其机组参数越来越高，从高压、次高压机组10MPa/450°C，到亚临界机组17〜19MPa/537〜550°C、超临界机组24〜27MPa/566〜590°C、超超临界机组30〜35MPa/ 566〜650°C;机组的容量越来越大，从5万、10万、 20万，到30万、60万，又到100万；机组的效率越来越高，一般中小高压机组热效率在30%以下，亚临界大型火电机组的热效率在38%左右，而超临界、 超超临界机组的热效率可达42%〜45%。经过对比： 一台60万千瓦超超临界火电机组参数25MPa/600°C 比亚临界火电机组参数17MPa/540°C年节约煤炭 12. 6万吨，节约燃料费用4000多万元左右，减少C02气体排放37万吨，减少S02气体排放0. 3万 吨，所以火力发电机组向高参数、大容量发展是必然 趋势。从而对阀门的要求亦越来越高。

在火力发电机组上阀门主要用于汽水管道。随着火力发电机组向高参数，大容量发展，阀门的尺寸和工作参数也愈来愈高，工作条件更加恶劣，其结构更加复杂，并且向单功能化方向发展，因此电站阀门可以认为是以“高温高压”或“特殊结构”为特征的阀门。阀门在火力发电机组上主要用于下列系统： 锅炉给水系统、减温水系统、锅炉和蒸汽出口集箱附件、启动系统、旁路系统、高压给水加热器保护系统。以上这些系统对某些阀门提出了非常严格的要求，如要求在2〜5s内快速开启和关闭；要在高温高 压下工作，在高压差下经受汽水混合物的冲刷和侵蚀等。某些阀门将直接关系到整个设备的安全可靠性。 因此要求阀门制造厂提供产品，同时也要求运行人员严格按技术规程进行操作。

25.1. 2阀门特点及要求

（1）特点’

火力发电机组配套高温高压阀门以其所在部位和功能不同，其结构、品种、型号、规格多种多样，按照结构形式可分为闸阀、截止阀、止回阀、球阀、安全阀、调节阀、减压阀等。

对于超临界电站，由于主蒸汽管道和主给水管道参数比亚临界参数机组有较大提高，上发达国家主蒸汽管道、再热热段管道普遍采用P91和T91钢管道，1985年以来T91和P91钢被世界各国广泛应用于火力发电机组的过热器、再热气管道上，与其配套的阀门采用锻造的F91钢阀门或铸造的C12A钢阀门。主给水管道普遍采用WB36高强度钢管道。 WB36是德国瓦卢瑞克曼内斯曼企业材料牌号， DIN标准牌号为15NiCuMoNb5，材料号为1.6368。 20世纪90年代后才在我国超临界机组上使用，与其配套的阀门采用锻造或铸造的WB36钢阀门。

按上火电运行经验，当温度超过600°C， P91和T91钢管道和F91/C12A钢阀门不能满足长期安全运行要求，应选更高一级的材料，就是P92和T92钢管道和F92钢阀门。且考虑超超临界阀门超高的温度压力，用锻造（是模锻）阀门更为可靠， 因此选用F92。F92是在F91基础上开发的，在化学成分上适当降低了 Mo的含量，同时加入了一定的W,将材料的钼当量从F91/C12A的0.85%〜1.05%降低到0.30%〜0.60%，还加人了微量的硼，形成细小的回火马氏体钨强化钢。它600°C许用应力比 F91/C12A增加30%，阀门厚度减少，重量减轻，成本降低。2000年美国锅炉压力容器标委会将F92/ P92纳入ASME标准中。

追踪上对耐热钢的研究成果，对于超临界主蒸汽阀门采用F91锻钢阀或C12A铸钢阀；对于超超临界主蒸汽阀门采用F92锻钢阀；对于超临界和超超临界机组给水阀门采用WB36铸钢或锻钢阀。

（2）要求

①所有高温高压阀门密封面都应采用司太立硬质合金或其他铁基或钴、镍基硬质合金，高温下硬度高，使用寿命长。

②对于口径大于DiVlOO的高温高压阀门，阀门中腔设计成压力自密封结构。靠介质压力密封，高压状态密封效果更好。体积小、重量轻、安全可靠。

③闸阀的关闭件采用楔式弹性单闸板或双闸板密封结构，经使用后磨损的闸板产生泄漏超标时，可重新调整到原始合格密封状态，大大延长了阀门的使用寿命。

④截止阀阀瓣连接要可靠，阀体与阀瓣的配合应设置导向，避免阀瓣卡死，大口径截止阀可以采用高进低出反向流。

⑤高温高压止回阀尽量采用内挂式的阀瓣结构， 以减少阀瓣销轴处的泄漏。

⑥给水泵出口阀、高压加热器旁路阀，按设计要求设置旁通阀和中腔与进口、出口的平衡阀，以防止介质汽化超压。

⑦汽轮机抽气紧急切断保护阀，在失气失电状态下能够自动紧急关闭；在事故状态时，紧急切断保护时间不超过o. 5s。

⑧锅炉给水旁路用髙压差调节阀，采用多级节流阀瓣，能承受锅炉启动时给水泵输出高压力和大压差。所有调节阀应在全行程启闭过程的动作平稳，无有害的振动、噪声，能防止零件的汽蚀损坏。

⑨高温高压安全阀应设置阀瓣导向机构，导向套耐磨损，以保证启闭动作和密封性；开启高度、排量应满足相关标准要求，安全阀动作过程无频跳和颤振，回座压差符合GB/T 12241以及ASME锅炉动力规范要求；弹簧载荷安全阀应防止排出的高温高压介质直接冲蚀弹簧。

⑩所有高温高压阀门要求维修方便，尽可能不必从管道上割下来，就可在现场直接研磨和修复，以减少维护工作量。