电厂系统说明及阀门的使用

电厂用控制阀

核电、火电、油气、石化

CS VALVE CO.,LTD

目录 电厂系统

火力发电厂典型应用………………………………………………………………………….. …3 火力发电厂主要控制阀…………………………………………………………………………..4 冷凝系统…………………………………………………………………………………………..6 锅炉给水系统……………………………………………………………………………………..7 主蒸汽系统…………………………………………………………………………………………9 热力疏水系统……………………………………………………………………………………12 减温器

机械式减温器------------------------------------------------------------------------------------- 多喷嘴减温器------------------------------------------------------------------------------------ 可变节流孔式减温器----------------------------------------------------------------------------

一、典型电厂系统

二、冷凝系统

冷凝疏水控制阀是用于控制预热器阶段水位的，当冷凝器内压力减小时由于水的汽化将导致体积膨胀，如图1所示，阀体的直管段部分的是一个特殊的球形体，这样，由于压力降造成的闪蒸现象可以得到可靠的控制。下面是一个典型的冷凝系统图示。

1、 冷凝器循环控制阀 和大多数离心泵一样，冷凝泵都需要以一个最小的流量来避免过热和保护泵不受气蚀损坏。因此从泵的出口到返回冷凝器增加一循环回路， 该回路流体温度在38℃-66℃，压力在400Psi 到600Psi 。冷凝器循环阀必须能够吸收整个的压力降。这么高的压力降对于一个普通的阀门会产生气蚀现象。

图1

2、 除氧器液位控制阀

这个阀的功能是为了保证除氧器的液位，它控制着从冷凝器到除氧器的水的流量，这台阀的工况随负载的变化很直接，当刚开始启动时，泵的负载很小，阀门进口压力高而出口压力低，这是因为除氧器里的压力还没建立起来，这种情况下，就需要避免汽蚀，流量很小，当工厂负载增加时，就需要很大的流量，冷凝泵在较大流量时不再维持相同的泵压头。 这就导致阀门入口压力降低。

同时，管线对除氧器压力正在形成，它会反过来作用于阀上。在较低压力降作用下维持大流量就需要高流通能力的阀门来减少作用在阀内件上的阻力。

三、锅炉给水系统

3、锅炉给水泵循环控制阀（也叫最小流量控制阀）

图示是循环控制的功能框图。在启动和关闭期间，给水泵为免受损害需要维持一个最小的流量。另外，当锅炉给水量超过需要的量时，多余的量将直接通过开着的循环阀返回给水箱。通常在泵出口和给水箱之间存在非常高的压力差，这个压力差是通过多级降压的最小流量阀来降低的。根据这个要求，这个阀门需要技能工作与开关模式，也能工作在连续控制模式。

阀体一般由不锈钢锻造而成，结构可选角阀形式，靠压力密封的形式使阀门关闭。阀内件选用平衡式柱塞形式发信，通过迷宫阀芯来完成降压，降压的级数根据不同的压差来选择，考虑到成本和使用寿命，可以有不同的选择，

有保证的选择是平衡式柱塞、平衡式气缸和迷宫阀内件均由耐磨材料制成。

Fig2

4、主给水控制阀

如果给水泵不具有速度控制时，在负荷100%时给水控制阀用作控制阀。给水控制阀常在锅炉负荷启动时运用（有或没有变速泵）。

。稳定的控制良好的追踪表现

。为给水阀特殊设计的套筒和阀芯来达到严密和高耐久性

。在小开度控制时标准的迷宫阀内件和多孔笼式阀内件将会抑制汽蚀产生

在这个阀里，存在两个对立的功能

。在满负荷状态时 通过这个阀门以最小的压力降通过最大的流量来达到预期的最佳效率

。当锅炉启动期间高压差、小流量。为了满足以上两个功能，就需要该控制阀门具有很大的调节比，该阀门相当于两个阀门的功能，30%的启动阀 （旁路 ）通常选用迷宫式阀内件，而全负荷时选的多孔笼式型

许多电厂使用一个启动阀和一台主阀来完成以上功能的

启动阀要满足小流量、耐气蚀，而主阀要满足大流量、小压差的工况 迷宫阀内件 可以使同一阀门满足整个范围的要求 这个阀的要求是

。大的调节比和小流量时耐气蚀 。最大流量的低流阻

。泄露等级满足V 级关断 5、锅炉给水启动阀

锅炉给水启动阀与锅炉给水泵循环阀的工况大体类似，那就是很高的进口压力和全压降，这台阀要求防汽蚀和关断紧密，与锅炉给水泵循环阀不同的是，该阀门不需要在所有阀门运行的时候提供防汽蚀保护，因此，迷宫阀芯的笼式阀可以满足这个工况。通常情况下我们建议使用小口径角阀结构迷宫阀内件。

FIG 3

6， 7 ，8 减温喷水控制阀

为了在过热器最后一级控制好温度，需要高效喷水阀来完成，同样在蒸汽减温装置中也必须要考虑到冷却水有时需要关闭的状况，这时很高的压力作用在部件上，很大的压力降通过这些阀，考虑到这么高的压力降，可以采取多种不同的节流柱塞来满足它。 压力超过300psig 时用多孔一级阀组件。压力超过600psig 时用二级降压阀组件，压力超过900 psig 时采用多孔三级降压组件，采用迷宫阀内件形式 ，这些阀多级的和迷宫阀内件常用的 喷水阀采用可以快速更换的密封座形式，这就保证了在任务重的清况下维护方便，该结构设计可以使更换阀座和柱塞可以在很短的时间内完成。 FIG4

四、主蒸汽系统

主蒸汽系统包含从锅炉出口到冷凝器的蒸汽循环部件，它包括从过热器到高压汽轮机再通过再热器到低压汽轮机最后使蒸汽的能量全部耗尽，返回到冷凝器重新开始一个新的流程。

5个重要的典型的阀门应用在这个主蒸汽系统里，这里面包括过热器和再热器减温用的喷水控制阀，高压汽轮机和低压汽轮机旁路阀，以及吹灰控制阀。

所有这些应用都包含了各种复杂的工况条件，包括高压、高温、汽蚀、噪音、锅炉的类型、储罐的形式、以及是否直通，这些对控制阀的影响都非常大。

直排超临界锅炉通常是个比较大的单元就需要比较大的阀门，他们同样是在较高的主蒸汽的压力下运行的，除了被提及的阀门外，还有一些特殊的阀门用在直排锅炉上。

9、高压汽轮机旁路阀

图5是一典型的汽轮机系统，其中显示高压汽轮机为高压角阀形式，压力通过X[IKS]阀内件降低, 高压汽轮机旁路系统为高温高压的蒸汽提供了一个交替流通的路径。绕过汽轮机流入再热工段。当汽轮机不正常或启动运行期间，这个旁路系统可以保证整个锅炉的稳定运行，这时蒸汽流过高压旁路阀，通过喷水控制阀使旁路阀出口温度稍高于正常情况下高压汽轮机出口的温度。

这个控制系统必须能够满足快速开阀和根据设定的温度和压力的进行反馈连续调节，开阀时间一般情况下不大于5秒，这个旁路阀工作时，必须能够提供相同的压力降、冷却功能以保护后面的锅炉再热器部分不受损坏，另外能够在锅炉不间歇的情况快速卸载汽轮机。 图 5

10、低压汽轮机旁路阀

图5 所示低压旁路系统为低压汽轮机提供了一个旁路通道，控制着蒸汽压力和温度的调节，无论高压旁路系统是否运行。 低压旁路阀接受从锅炉再热器过来的蒸汽，调节这些蒸汽，使其能够被冷凝器接受。通过阀门的节流和大流量的减温喷水来时高温、高压降下来。温度控制要求不是太苛刻，目的只是为了保护冷凝器。这个保护是靠喷水和快速关断来实现的。

低压旁路或者冷凝器的应用通常要考虑到低压旁路的生产工艺条件：包括、高压、高温、噪音、阀关闭紧度以及减温要求

11 、吹灰控制阀

在吹灰压力控制上需要一个好的调节阀，在一个吹灰循环中，由于流量变化供很大，因此要求该阀门具有较大的流量调节比， 当吹灰系统开关时, 这个控制阀必须快速反应来避免压力冲击来保持管线的安全性, 这个应用由于温度、压力很高因此要求阀的压力等级很高，另外不能浪费有用的蒸气，所以要求必须严密关闭，因此要求比较苛刻，该吹灰阀在一天之内通常要动作很多次，特别是在有隔离阀使其与蒸汽管线隔离的时候，这个阀的使用温度必须能满足整个使用温度范围，除了温度的影响，高压降会造成很强的噪音，以及使阀芯受到损坏和振颤，因此，为了这个应用设计的阀芯必须具有很高的性能，综合以上考虑，高噪音和频繁动作时产生问题的重要因素，因此我们采用迷宫式阀芯来满足这个工况，该阀使流速降低，另外具有很宽的调节比，阀内件采用不平衡式设计、大力矩执行机构来保证严密关断。 图6

12 、辅助蒸汽控制阀

不同设备的辅助蒸汽是从主蒸汽降压得到，由于压差高，会产生震动和噪音，这类控制阀要避免震动和噪音的产生，另外要求较宽的流量调节范围，结构和材料要能够适应高温、高压蒸汽的要求。

13、 除氧器限定蒸汽控制阀

除氧器是个类似于加热器（在加热器里蒸汽和给水相混合），另外特殊设计了能够去除在给水里的不可压缩的气体， 这些气体中包括氧气和二氧化碳，它们会损坏和侵蚀管道和锅炉的直管，通常是将热蒸汽与除氧器的给水混合使温度达到饱和的温度，这样就可以清除出去不可压缩的气体， 对汽包锅炉来说蒸汽的提取是从主蒸汽管道的辅助管线上获得，对管式锅炉来说，蒸汽从闪蒸罐中或高加热器末端提取，这样会比汽包锅炉的压力低一些 ，蒸汽压力通常要比需要的压力高，因此必须减低，这个阀需要考虑噪音的问题。除氧器限定蒸汽阀要求比较苛刻，因为噪音比较高，对一些消音设备将特别的运用。

14、汽轮机密封压控制阀

五、加热器疏水系统

在典型的电厂有两套给水加热器 低压加热器从冷凝泵出来加热接近饱和时进入除氧器，另外一套叫高压加热器， 加热从给水泵出来的除氧水，这样，高压且接近饱和状态的除氧水进入锅炉 ，两个系统工作原理相同，不同的是加热的介质 ，在低加中常用的是低压汽轮机排除的蒸气。而高压加热器用的是再热部分过热的蒸汽。给水加热器是个外壳和热管的交换器。蒸汽进入后冷却、冷凝成液体 在这个过程中就把热量传给了水。

在加热器冷凝的液位须高效率控制 ，因此疏水系统是相当的精制的

在两套加热器系统中， 疏水会导致冷凝器出现真空，这个问题就是冷凝水排到冷凝器后就回失去压力和出现闪蒸。

闪蒸的流体会使控制阀和管线受到损坏 ，选择这个阀门时重点是低流阻，尽可能减低流速来避免闪蒸对阀门的损伤降至最低。材料选择同样是非常苛刻的

15、高压加热器疏水控制阀

对于高压加热器输水系统，控制阀要求能够保证稳定的压力，首先建议选用A217-WC9(A182-F22)或A217-C5(A182-F5)合金钢，采用硬质合金处理的阀芯，材质需要抗磨蚀、抗冲击，当压力等级高达ANSI1500LB 时，建议选用角形结构，可以避免磨蚀。阀芯选用迷宫式形式可以使流速减至尽可能低。 FIG 7

16、低压加热器疏水控制阀

对于低压加热器疏水系统，如果选用直通阀，WC9材质的阀门，阀芯经过热处理就是一个不错的选择。 FIG8

17、燃油和气体控制阀

燃油:不允许密封泄露，在紧急状况下需要快速响应

◆典型应用

在电厂运用的特殊的阀，涉及到高压蒸汽. 飞灰和腐蚀性流体这些都在关键部位使用 例如：

● 汽轮机/主蒸汽疏水系统

✧ 汽轮机密封蒸气系统隔离 ● 汽轮机节流阀上下冷凝疏水阀

✧ 蒸汽汽包排空和疏水阀 ✧ 汽轮机前端截断阀 ✧ 蒸汽排空阀（对大气） ✧ 蒸汽疏水器旁路和隔离阀 ● 减温减压系统

✧ 蒸汽取样和隔离 ● 给水加热器隔离

✧ 次临界机组 ✧ 超临界机组

● 锅炉给水泵和加热系统 ✧ 疏水和循环阀 ✧ 呼吸和排空 ✧ 给水泵循环 ✧ 旁路—隔离阀

✧ 加热器视镜隔离/疏水 ✧ 取样停止阀

✧ 高压给水泵旁路阀 ✧ 冷凝器疏水

✧ 给水泵回流除氧器 ● 省煤器系统

✧ 省煤器疏水阀

✧ 省煤器取样/排空阀 ✧ 省煤器进口压力连接阀 ● 过热器系统 ✧ 疏水阀

✧ 旁路系统

✧ 排空阀

✧ 安全阀隔离 ✧ 取样隔离阀 ● 汽包与锅炉系统 ✧ 排空与隔离 ✧ 飞灰/气体排放 ✧ 喷水隔离