锅炉给水调节阀改造与运行周期探讨

史文怀

（陕西神木化学工业有限公司，陕西 榆林 719319）

0 引言

本公司目前二期两台锅炉每台锅炉采用改造后的3 台国产阀门调节锅炉给水量，即主给水调节阀（DN150）、大旁路调节阀（DN100）、小旁路调节阀（DN50）并列运行。根据锅炉实际情况调配3 台阀门，工作温度175℃左右，阀前压力14Mpa，阀后压力9.4Mpa。设计主给水调节阀正常流量220T/h，大旁路调节阀正常流量160T/h，小旁路调节阀正常流量44T/h；设计主给水调节阀最大流量260T/h，大旁路调节阀最大流量185T/h，小旁路调节阀最大流量52T/h。

给水调节阀调节性能良好，运行稳定，满足锅炉给水需要，而且运行周期较长。但改造前给水调节阀问题就较多，运行周期差异较大。下面就给水阀改造前后做以阐述。

1 改造前给水阀运行状况

1）原来采用Fisher 阀门套筒调节阀，阀内件316L。由于阀内件结构形式选型和材质选型有问题，当时阀前压力达到18MPa,对阀芯、阀座产生严重的汽蚀和冲蚀，导致整阀的寿命极短，调节阀性能差，工艺反应给水流量无法调节。改造前拆解如图1 所示。

图1 改造前阀内件拆解图Fig.1 Disassembly of the valve trim before transformation

图2 对冲式窗口主要特点图Fig.2 Main features of the hedge window

图3 对冲式窗口主要优点图Fig.3 Main advantage map of the hedge window

图4 流速控制结构图Fig.4 Flow rate control structure

2）由于是进口阀门，阀门内件价格昂贵、维修费用高，切供货周期很长，很难满足生产需要。

3）检修维护工作量大。小旁路调节阀小流量运行期间出现过阀内件冲透，给水流量控制一度以工艺手动阀被动人为控制为主，检修周期短。

4）由于随锅炉配套设备成套提供，阀门的原始数据表给水温度220℃，给水阀阀前压力18MPa，阀后压力9.4Mpa；给水流量主给水，大旁路、小旁路最大流量、正常流量、最小流量都是空白。应该是根据经验值选的阀内件，跟实际工况差别较大。所以CV 值的计算没有依据，这么大差压调节阀，采用简单套筒调节阀门，而不是根据实际工况选型，最终造成调节阀不好使用，寿命很短。

2 给水阀改造过程

1）工艺优化。公司设计的锅炉负荷为220t/h，但在前期的运行过程中锅炉负荷最大可以带到160t/h 左右，后期经过脱硝改造和吹灰器改造，目前的负荷正常在210T/h 左右。给水压力的改变，之前运行的给水泵（两开一备，其中3#号给水泵液力耦合变频泵，1#、2#给水泵）工频运行。此种情况下，给水压力在16MPa ～17MPa 左右，后经过升级改造，将1#、2#给水泵转为变频控制，给水压力降至13MPa ～14MPa 左右，为阀门良好运行打下良好基础。

2）将原来进口Fisher 的阀门改为国产苏州德兰阀门替代，德兰给水调节阀门采用新技术，即阀内件环流对冲式结构调节阀，有效克服了汽蚀现象，延长了阀门的寿命；其次，实际跟工艺技术人员沟通，最终确认给水调节阀：主给水最大流量260T/h，正常流量220T/h，大旁路最大流量185T/h，正常流量160T/h，小旁路最大流量52T/h，正常流量44T/h，实际温度175℃左右，阀前压力14Mpa 左右,阀后压力10Mpa ～9.4Mpa,根据工艺提供的实际参数数据，厂家根据阀门选型合理计算出CV 值和阀门开度。

3）德兰给水调节阀门采用新技术，新的阀门在结构上有最大的改进。由原来的套筒结构改为多级降压环流对冲式窗口形式的结构，结构上的改变遏制减弱高压中温给水对阀内件的冲刷和气蚀的破坏作用。对冲式窗口主要特点图如图2 所示，对冲式窗口主要优点图如图3 所示，流速控制结构图如图4 所示，降压对比结构示意图如图5 所示，降压效果图如图6 所示，抗堵塞结构图如图7 所示，抗卡死结构图如图8 所示。

环流对冲式窗口结构形式的特点如图2 ～图8 所示。

3 改造后锅炉给水阀运行情况

目前阀门运行良好，二期给水流量180t/h（设计正常流量220T/h)，主给水阀门开度48%（设计实际开度53%），大旁路调节阀全关，小旁炉调节阀全关，说明阀内件没有损伤、冲蚀，阀内件完好，从现场图片也可以看出阀内件完好，经阀门泄漏量试验达GBT4213-2008 的技术指标，运行一年阀内件拆解图如图9 所示。

图5 降压对比示意图Fig.5 Comparison of the buck comparison

图6 降压效果图Fig.6 Buck effect diagram

图7 抗堵塞结构图Fig.7 Anti-blocking structure

图8 抗卡死结构图Fig.8 Anti-dead structure diagram

图9 运行一年阀内件拆解图Fig.9 Dismantling diagram of valve trim for one year of operation

4 如何延长锅炉给水调节阀使用周期探讨

1）基本摸索阀门运行周期可以维持在两年左右。以两年为周期，遇装置大修解体检查阀门，评估阀门运行情况，然后根据评估情况制定阀门检修方案。由于阀门没有副线，加之往往给水阀门工艺前后截止阀门关不死，锅炉阀门平常解列不出来等因素，所以基本上每年大修都对阀门填料进行更换，然后根据工艺反映的情况决定是否提前检修阀门，即整体解体阀门，全面检查阀内件运行使用情况。一般阀门密封组件的平衡密封环磨损比较严重，需要更换。

2）在维护过程中发现阀杆和阀芯设计上的缺陷进行了消除（将销子连接改为满焊连接，杜绝阀芯与阀杆运行期间脱落）。

3）优化阀门的分配使用，之前误区运行（大旁路或主路）加小旁路给水调节阀运行，反而调节精度不稳定，阀门设备冲刷使用寿命短，现在正常运行小旁路调节阀全关。

4）定期比对阀位并记录运行数据，通过阀位的变换及工艺运行操作人员的反馈预判阀门使用情况。建议其他给水阀阀门不用时，关闭前后电动截止阀，减少对阀门的冲刷。

5）定期检查执行机构及减速机构的连接固定、润滑和阀门零位检查，保证阀位与阀门行程一致。

6）执行机构选型不合适进行更换（扭矩小），死区设置较大进行调整，给水管道阀体规范保温，减少热辐射传导对减速机、执行机构带来的不利影响。

5 总结

1）工艺提供的阀门参数与实际现场一致，为阀门正确选型提供了依据。

本公司工艺技术人员根据现场正常运行提供了正确参数，主给水调节阀最大流量260T/h，正常流量220T/h，大旁路调节阀最大流量185T/h，正常流量160T/h，小旁路调节阀最大流量52T/h，正常流量44T/h，实际温度175℃左右，阀前压力14Mpa 左右,阀后压力10Mpa 左右，为阀门计算Cv 值和和阀门开度提供了基础，避免了给水阀阀门在小开度工作。尚若阀门在小开度工作，节流间隙小，节流速度达到最大值，冲刷破坏也相应达到最大值，巨大的冲刷力将使阀门的寿命成倍下降，这就是高压调节阀门为什么要避免小开度工作的原因。

2）阀内件型式选型正确

阀门按公称压力PN 分为五类，即真空阀、低压阀、中压阀、高压阀、超高压阀，公称压力在PN100 ～PN800之间属于高压阀，目前本厂锅炉给水阀阀门压力在14Mpa（140kgf/cm2)左右，属于高压阀（100kgf/cm2～800kgf/cm2）范围内。给水阀门采用环流对冲式结构，降低介质流速，减少大差压对阀内件的冲蚀，有效避免汽蚀，大大延长阀门使用寿命。高差压流速突然急剧增加，部分液体汽化成气体，形成气液两相共存的现象，这种想象称为闪蒸。对阀芯、阀座材料开始有侵蚀破坏作用，而后形成液体—气体—液体空化作用带来的影响：一是产生气阻塞流，影响流量的增加；二是产生汽蚀（压力由降低到恢复正常），这种冲击力会慢慢撕裂材料表面，形成类似于煤渣的粗糙表面。

3）阀门及内件材质选用合理

阀内件的工作十分苛刻，这些零部件的表面绝对不能有损坏，不能有压痕、沉渣、氧化和塑变，否则调节阀调节功能难以实现，起不到调节作用。选择调节阀内件材料的主要依据是耐磨性、耐腐蚀性和耐温性。由于阀内件结构采用环流对冲式结构，阀门内件材质选择较宽，目前阀芯阀座选用410+STL 堆焊。由于阀座和阀芯之间压差减小，材质要求降低，不需要特别耐冲刷的材质，阀芯阀座处理不需要碳化钨喷涂，从某一方面也就降低了费用。加之CV计算正确，阀门开度一一对应，保证阀门在正常流量下和正常行程中。运行目前锅炉阀门开度48%，给水流量180t/h，满足调节阀门开度（20%～30%）～（80%～90%）之间的要求，使得调节阀调节品质良好，从而延长调节阀的使用寿命。