解决火力发电厂汽包定期排污阀泄漏、寿命短的顽疾

邓劲才

摘要：梅县荷树园电厂#3、#4、#5、#6机组300MW亚临界火力发电机组，汽包定期排污阀选用了大量的进口截止阀，使用过程中存在阀芯阀座密封面严重泄漏、寿命短、备品备件贵、维修成本高，现场维修质量难管控等问题，这也是火电厂汽包定期排污阀普遍存在的顽疾。通过分析汽包定期排污阀泄漏的原因，选用多密封复合阀进行改造，即增强了阀门的严密性，又延长了其使用寿命，降低了运行维护成本，同时能简化电厂对汽包定期排污阀维修质量管控，使用户得到实惠。

关键词：汽包定期排污阀、泄漏、多密封复合阀

1梅县荷树园电厂汽包排污阀改造前状况

梅县荷树园电厂汽包定期排污阀原选用进口知名截止阀，阀芯和阀座密封面堆焊硬质合金。使用过程中，阀芯、阀座密封面出现严重吹损，导致高温高压的汽水介质泄漏排放，影响机组安全经济运行（如图1，图2）。

常规阀门密封面出现泄漏时，通过解体阀门，修补研磨阀芯、阀座密封面来消除泄漏，但维修后的阀门重新投入运行后不久又会出现较严重内漏，无法恢复原性能，主要原因为现场的检修条件、维修人员技能、维修工艺等无法满足阀门设计要求。

梅县荷树园电厂原使用的汽包排污阀，阀座密封面在阀体上直接堆焊硬质合金加工成型。当阀芯、阀座密封面硬质合金出现轻微吹损，在原硬质合金层允许的情况下可对阀芯、阀座重新研磨，但维修工艺较难控制，维修后密封面角度、光洁度等容易偏离设计要求，且研磨后的密封面无法进行打压试验检测严密性，这些都直接影响阀门的维修后的严密性和寿命，现场维修质量难管控；当阀芯、阀座密封面硬质合金出现严重吹损，因阀座口径小且堆焊工艺难度大等原因无法修复，需更换新阀门，增加了维修成本。

2汽包定期排污阀泄漏原因分析

2.1阀芯、阀座金属密封原理

阀芯、阀座密封面经研磨、抛光后形成光滑的表面，该密封表面微观放大，其表面为凹凸不平，阀芯阀座密封面之间的结合空隙是远大于流体分子直径，通过对阀芯阀座施加一定的作用力使其两者表面发生弹性变形，使两密封面之间的空隙变小，阻断两密封面的泄漏通道（如图3为两密封面受压前后示意图）。金属密封面的材质、光滑程度、接触面积、施加作用力的大小等直接影响阀门的严密性。

2.2汽包定期排污阀泄漏的原因分析

汽包水是饱和水，额定压力为18.72MPa，额定温度为359℃；汽包水溶解了部分盐分、水渣等杂质；而汽包定期排污阀后压力小于1MPa。

汽包定期排污阀在开关过程，阀芯阀座是一个节流部件，在汽包水温度不变的情况下，阀后压力远低于汽包的饱和压力，汽包水会立即会出现液体汽化，发生“闪蒸”，在此“液相”转变为“气相”的过程中，汽、液混合物会对阀芯、阀座密封面产生强大的微射流和冲击力，这些强大的微射流和冲击力能在较短的时间冲刷损坏密封面，使阀芯阀座密封面之间的结合空隙异常增大，导致阀门泄漏。

所以，减小阀门在开关过程中阀芯、阀座密封面介质压力的急剧变化，降低阀芯、阀座节流时密封面处的介质流速，避免液体在密封面产生强大的微射流和冲击力是延长高温高压阀门密封面使用寿命的关键。

另汽包水如果含有硬质颗粒杂质也容易损坏密封面导致阀门内漏。

2.3汽包定期排污阀泄漏损失

汽包定期排污阀关闭后的泄漏量可按下面公式计算

Fs=C×（do/4.654）^2/K×0.121×P1

P1：蒸汽压力（kPaA）

Fs：蒸汽流量（kg/h）

C：流量系数

do：泄漏孔径（mm）

K：1+0.0013（蒸汽过热度）

如汽包水压力为18.72MPa，温度为359℃，一个定期排污阀泄漏孔径按2mm估算，每小时泄漏的液体流量折算标煤约为0.2吨/小时，年利用小时数按5000小时计，一年损失标煤1000吨，按400元/吨计，一个定期排污阀泄漏损失40万元/年。

1、多密封复合阀介绍

3.1多密封复合阀结构介绍

1）独立的阀芯、阀座组件设计如密封面出现泄漏时只需更换阀芯、阀座，就能恢复阀门密封性能，无需现场研磨密封面和更换阀体，缩短了阀门检修时间，降低了阀门维修难度和成本。（图4为多密封复合阀外观，图5为独立的阀芯、阀座组件说明）

2）多密封复合阀设计了“一级线密封+辅助密封”+“二级面密封”组合密封（如图6），多密封复合阀阀芯关闭时，先关闭二级阀芯和辅助密封，然后关闭一级密封阀芯，能保证一级线密封不被冲刷损坏（如图7）；多密封复合阀阀芯开启时，先开启一级阀芯（二级阀芯和辅助密封在关闭状态），避免了一级线密封的冲刷。

图中：1、阀座套筒；2、一级密封阀芯；3、二级密封阀芯；4、限位块；5、碟簧组合；6、阀芯悬挂装置；7、介质进入孔；8、一级密封阀座；9、二级密封阀座；10、一级线性密封11、二级面密封；12、辅助密封

3）“一级线密封+辅助密封”的优点是较小的关闭力就能使线性密封面发生弹性变形，使阀芯关闭严密；且与“辅助密封”+二级面密封”配合，在阀芯开关过程中线性密封不易冲刷损坏。

4）多密封复合阀性能优于两个串联的阀门；能减少密封面节流时压力急剧变化、降低介质流速，增强阀门严密性的同时大幅延长阀门使用寿命。

5）当一级线密封出现泄漏时，二级面密封除受阀杆的压力，还受汽、水介质的压力，使二级面密封关闭更严密。

6）多密封复合阀阀芯阀座选用优质合金钢材，密封面可堆焊硬质合金或渗氮等热处理，提高抗冲刷能力。

3.2多密封复合阀与进口阀门对比

3.3梅县荷树园电厂多密封复合阀改造效果

梅县荷树园电厂于2016年4月将汽包定期排污阀改造为多密封复合阀，在使用过程中未出现任何异常，通过定期监测多密封复合阀阀体和管道温度，判断多密封复合阀关闭严密。梅县荷树园电厂于2017年3月对多密封复合阀进行拆检，“一级线密封+辅助密封”+“二级面密封”组合未发现有任何吹损现象。多密封复合阀的改造，增强阀门严密性的同时大幅延长阀门使用寿命，并降低了运行维护成本。（图8为新的阀芯、阀座套筒；图9为使用拆检后的阀芯、阀座套筒）

结语

梅县荷树园电厂汽包定期排污阀阀芯阀座密封面频繁出现泄漏、阀门使用寿命短，这也是火电厂汽包定期排污阀普遍存在的顽疾。通过选用多密封复合阀改造，独特的“一级线密封+辅助密封”+“二级面密封”组合密封，能有效地增强阀门严密性的同时大幅延长阀门使用寿命，并降低了运行维护成本，对同类型机组提供了一定的借鉴和指导意义。

参考文献：

1陆培文，实用阀门设计手册.北京：机械工业出版社.2002

2广东宝丽华东电力有限公司梅县荷树园电厂.300MW机组检修规程.2015