有关火力发电厂阀门泄漏与堵漏原因的探讨

孙禹

摘  要：火力发电厂是我国社会电力供应的主要企业，阀门泄漏不仅会造成非计划停机事故，还严重威胁着电力机组的正常运转。文章以300MW机组为研究对象，分析火力发电厂阀门泄漏的造成原因及对应堵漏措施，以供参考借鉴。

关键词：火力发电安全;阀门泄漏原因;堵漏措施;300MW机组

中图分类号：TM621        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）21-0132-02

Abstract： Thermal power plants are the main enterprises of power supply in our country. Valve leakage will not only cause unplanned outages， but also seriously threaten the normal operation of power units. Taking the 300MW unit as the research object， this paper analyzes the causes of valve leakage in thermal power plant and the corresponding plugging measures for reference.

Keywords： safety of thermal power generation; causes of valve leakage; leakage plugging measures; 300MW unit

引言

根据国家统计局2019年发布数据，全国发电量为71422亿千瓦时，其中火力发电量为46522.1亿千瓦，同比增长1.6%，约占全国各类发电量的65.14%，这意味着在绿色电能未能形成规模化效应之前，火力发电仍然是保障电力供应的主要途径。就火力发电厂内部设备运行而言，存在最多的单体设备就是阀门，其种类多样、功能繁多、规格不一，其中与发电机组运行影响最为密切的就是高压阀门、高温阀门。就阀门功能而言，它在整套设备系统中主要发挥着介质阻断、介质流通、介质调节三种功能，更是相关管道、压力容器的保护机制[1]。由此，就不难判断阀门泄漏的主要发生部位，除阀门本体之外，较多的是阀门法兰结合密封面、阀盖阀体连接密封处等;本质上，阀门泄漏是一个量变到质变的过程，但如果阀门处在长时间泄漏状态而没有及时处理，就会造成一系列安全事故，如介质泄露（含毒、含腐蚀性、易燃易爆等介质）造成的人员伤害、非计划停机、资源浪费等。以300MW机组为例，非计划停机以及重启所造成的损失约在25万（人民币）左右[2]，因此，火力发电厂应高度重视阀门泄漏问题，并根据具体情况制定针对性地堵漏措施，一旦发现类似问题及时反映，将损失控制在最小范围。

1 火力发电厂300MW机组常见阀门泄漏原因分析

1.1 阀门本体泄漏原因分析

阀门在现代工业体系中属于管路附件，主要发挥着调节、控制、输送、开闭等功能，长期处在介质浸泡与接触状态下，因此自身出现泄漏问题是较为普遍的。但从泄漏原因上分析，火力发电厂阀门本体导致的事故类型较为单一，主要是流体介质在通过阀门的状态下，介质在高温、高压状态下形成的冲刷作用，以截至具备的腐蚀性造成的破坏，再有就是外力形成的破坏，如撞击、锈蚀等。大致上，可以将阀门本体泄漏原因归为两类，其一是阀门生产过程中存在的隐患，如锻造过程中，阀门内部存在气孔、裂缝、砂眼等[3]，其二就是阀门生产过程中受到的各种影响。

1.2 阀杆与盘根接触面泄漏原因分析

盘根即密封填料，工业系统中将其作为轴封使用，可有效组织介质外泄，材质也非常多样化，如芳纶、石墨、碳纤维等材料，但在应用方法上比较统一，将其填充到设备的密封腔体内即可。但对于火力发电厂部分单体设备的阀门而言（如电动总门、水侧手动二次门等），使用过程中往往伴随着阀杆的频繁操作（关闭、开启），阀杆运动过程中必然造成盘根磨损现象，时间一长，盘本与阀杆之间的摩擦力变大、解除压力反而变小，当彼此之间的空隙达到一定程度，机组内的高温高压介质就会从空隙内流出，造成严重的泄漏问题;同时，盘根本身也面临着老化问题，当腐蚀性、高温性介质与其接触后，密封性的破坏速度会迅速增减，从而出现突发性泄漏问题。

1.3 阀盖与法兰结合面泄漏原因分析

法兰是工业设备系统中用于连接的部件，多出现在管端，300MW机组中阀盖与法兰结合处是出现泄漏的重灾区，造成的原因也很多。其中，较为常见的是连接螺栓不够紧密，法兰与阀盖之间的密封性不足，这容易造成严重的蒸汽泄漏问题。此外，法兰及阀盖制造工艺也存在隐患，如两者之间的密封面不够光滑整洁，加上配件不符合要求（如金属绕垫变形、材料老化等）。整体上看，阀盖与法兰结合面泄漏的原因，主要可归结为安装操作问题，人为因素占据很大部分，加上检修不严谨、技术不过关等，出现泄漏的几率就会增加。

2 火力发电厂300MW机组阀门泄漏后的堵漏措施

2.1 阀门本体堵漏措施

直观上看，阀门本体出现泄漏问题，最有效的方式就是直接更換新阀门，但这就需要机组停运，会造成巨大的经济损失和安全风险。在不停机状态下进行堵漏操作，火力发电厂通常可用的三种措施，分别为模具法、密封盒和焊接法。

第一，模具法就是根据泄漏阀门规格制作顶压模具，这种方法虽然不能从根本上消除泄漏，但可以有效地减少截至外泄量，将其控制在一个安全范围内。具体做法是，将顶压模具固定在阀门一侧，正对泄漏点顶压密封材料，直到介质泄露消失或处在不影响正常运转的状态下。但模具法措施有一个前提，就是要综合考量阀门的负荷能力，对于一些陈旧、老化的阀门不宜采用。

第二，密封盒则是一种分离机制，在出现泄漏问题阀门的两端，假装一个大小合适的密封盒装置，内部配置介质分流阀门，开放问题阀门以减轻分离压力，处理完毕之后再拆除即可。例如，作者在某火力发电厂300MW机组堵漏措施实践中，该机组中脱硫系统阀门本体出现泄漏问题，经排查为15mm的孔洞，在强大压力下介质呈现喷射状态，通过制作密封盒的方式，将泄漏截至通过DN50介质分流阀门改变流向，为有效处理创造了宝贵时机。

第三，焊接法是一种典型的弥补机制，它适用于阀门泄漏情况微小的状态，如1-3mm的泄漏点，可利用一倍以上的螺纹短管进行介质引流，短管焊接在阀门本体之上，在另一端焊死，以达到有效的堵漏效果。

2.2 阀杆与盘根接触面堵漏措施

结合作者实践经验，阀杆与盘根接触面是300MW火力发电机组运行过程中出现泄漏现象最多的部位，包括過热器减温水调节阀门、主机水旁路调节门、锅炉定期排污电动总门等环节，这些环节均处在高温高压环境下，大部分时间零星存在滴水、蒸汽喷射等现象。在轻微状态下，只需要再度紧固盘根压盖螺栓就可以解决，定期检修足以保障避免阀门泄漏问题。当然，检修过程中如果替换密封材料，阀门在压盖、填料室等位置会留下一些间隙（几乎是必然的），但在运行过程中受到热紧效应，可以保证压盖压紧盘本，因此不需要过度强调前期检修密中密封程度;然而，如果阀门处在长期运转状态，从未进行解体检修，这种状态下的堵漏措施就不能仅从外部施加压力解决，需要综合判断阀门运行工况，再决定是否更换，其中采取焊接连接方式的阀门需要停车检修。

2.3 阀盖与法兰结合面堵漏措施

阀盖与法兰结合面是机械性的，出现泄漏之后一般不会造成严重问题，紧固螺栓可以解决绝大部分问题，尤其是压力不高、渗透量较低的状态下，检修人员通过对较均匀紧固螺栓法即可化解[4]。但需要注意的是，这种方法具有很大的局限性，即密封垫片必须是金属缠绕垫类型的法兰，其他规格、材质并不适用。此外，由于阀盖与法兰结合面出现泄漏的几率很高、危害不大，因此在堵漏措施制定上，通常会采用带压补漏原则，这样可以最大程度上减少经济损失。但是，带压补漏的专业程度很高，不仅需要操作人员具备专业机械、工具知识技能，现场控制能力、反应能力也很关键，除非泄漏问题严重影响到火力发电厂运转，否则不建议采用这种堵漏方式，且操作过程中可以采用外包的方式，由专业施工团队进行。

3 结束语

整体上看，泄漏问题在火力发电厂阀门部位经常发生，但一般影响不大，企业管理的重心不应该放在泄漏处理上，而是如何进行预防和规避，全体成员要形成防微杜渐的责任感，并根据火力发电厂自身情况，归纳出常见问题，总结最适合自身的堵漏措施，在此基础上配备专业设备、人员，制定应急预案、方法，将发电机组安全事故发生率降到最低。

参考文献：

[1]高倩霞.阀门泄漏故障特征量提取技术及其工程应用[J].热能动力工程，2018，33（01）：138-143.

[2]李国庆.火力发电厂高压阀门泄漏原因及处理方法[J].重庆电力高等专科学校学报，2017，22（02）：50-52.

[3]高倩霞，向贤兵.火力发电厂阀门泄漏故障声发射检测系统研究[J].热能动力工程，2017，32（03）：75-81+136.

[4]杨进.有关火力发电厂阀门泄漏与堵漏原因的探讨[J].工业设计，2012（02）：112.