火力发电用高温高压阀门介绍

火力发电用高温高压阀门介绍 摘要 本文对火力发电用高温高压阀门进行了介绍，主要内容包括（1）火电的组成 部分、发电流程(2)火力发电用高温高压阀门介绍（3）电站阀门常用设计标准分 析、日常维护等。 二 、火力发电介绍 火力发电是指需要燃料燃烧来发电的方式，具体指以煤、 天然气作为燃料发 电的电厂。 其能量转换是燃料燃烧化学能→蒸汽热能→机械能→电能，生产过程 是利用燃料燃烧所发出的热量把水加热， 使水受热后变为蒸汽和过热蒸汽，蒸汽 推动汽轮机，汽轮机带动发电机，发电机发出电能。其发电工艺流程见图1，主 要包含汽水系统、燃烧系统、风烟系统三大部分。 图 1 火力发电工艺流程图 我国供电方式主要为火力发电，占到全国供电的80%以上，火力发电根据蒸 汽的压力温度等级分为高压机组 10Mpa/450℃、 亚临界机组 17~19Mpa/537~550℃、 超临界机组 24~27Mpa/566~590℃、超超临界机组 30~35Mpa/566~650℃，蒸汽的 压力温度值越高， 机组的容量也就越大。 现在有很多火力发电厂不只向外部供电， 其余热还担负城市供暖的任务，由此可见火力发电的应用规模巨大。 在火力发电中，汽水系统的高温高压蒸汽部分是火力发电的重要环节，同时 这部分也是火力发电最恶劣工况之一， 阀门是蒸汽管道组成必不可少的一个部件， 因此阀门质量的好坏对发电的正常运行起到至关重要的作用。 三、火力发电用高温高压阀门类型介绍 （1） 高温高压楔式闸阀 ►闸阀简述 闸阀是指关闭件（闸板）沿流道中心线的垂直方向移动的阀门，利用闸板的 移动来接通（全开）或截断（全关）管路中的介质。 楔式闸阀指闸板两密封面之间有一个楔形角。阀门关闭时， 带有楔形角的闸 板如同楔子楔入阀座里面，使密封副之间产生强制的密封力，阀门的密封更加的 可靠。 但是楔式闸阀一般不允许作为截流用，使用中应避免将闸板部分开启，这是 因为闸板与阀体导向筋之间间隙较大，那么在阀门部分开启时，高速流动的介质 冲刷闸板，会使闸板产生剧烈的抖动，并产生很大的噪音，长时间的使用会对闸 板或阀体产生破坏。 ►高温高压闸阀结构特点 1) 阀盖采用自密封形式。因阀门结构的限制，在设计自密封结构时，小 口径阀门易采用螺纹旋入阀体， 大口径阀门采用四开环结构。 工作介质温度≤550℃ 时， 自密封圈材料采用金属+柔性石墨编织， 工作介质温度＞550℃采用低硬度奥 氏体金属环； 自密封的原理是不借助其他外力， 通过介质本身的压力使其内部自密封圈压 紧形成密封。密封的严密程度会随着介质力的大小而改变，当介质力大时，密封 也更紧密。自密封结构有预紧和操作两种状态，在预紧状态时（图 2） ，通过螺柱 的预紧拉力拉伸阀盖挤压自密封圈形成初始密封。 在操作状态时 （图 2） ， 介质力 推动阀盖使阀盖有上升趋势挤压自密封圈形成密封压力。 自密封阀盖的实际应用中，介质推动力比螺柱的预紧拉力要大的多，也就是 在操作状态时，介质推动阀盖上升，介质力会抵消螺柱的拉伸力，螺母与支撑面 间会出现松动，在阀门的使用中就有可能出现外漏。因此在设计自密封结构时， 预紧螺母下端应该装配有一组碟簧或弹簧垫片，在阀盖有位置变化时，螺柱还能 通过碟簧的弹性变形力持续提供预紧。 1.碟簧 2.自密封阀盖 3.四开环 4.自密封圈 5.阀体 6.阀杆 图 2自密封结构（左侧预紧状态，右侧操作状态） 2）采用明杆支架式结构，阀杆尺寸链设计，当阀杆出现破坏时，破坏部 位在压力边界外部； 3）阀杆采用高强度低合金钢或不锈钢 （见材料介绍章节） 并表面硬化处理， 以防止阀杆高温变形或执行器传输力较大时产生弯曲变形或磨损划伤； 4）根据不同的温度压力闸板可采用楔形双闸板、楔形弹性单闸板。楔形闸 板的斜角≥5°以防止闸板高温卡死； 5）密封面堆焊钴基合金 6 号或 12 号，耐高温，耐冲蚀； 6）闸板前后两个密封副，一般采用上游不密封，下游密封的设计思路，要 求执行器的扭矩不能过大。 1 阀体 2 阀盖 3 支架 4 闸板 5 阀座 6 阀杆 7 自密封环 8 油杯 9 填料 垫 10 填料压套 11 填料压盖 12 轴承压盖 13 锁紧螺母 14 手轮 15 密封 压环 16 四开环 17 支撑环 18 吊环 19 填料 20 吊环螺钉 21 螺母 24 螺柱 25 螺母 26 螺栓 27 销轴 28 开口销 29 平面轴承 图 3 高温高压闸阀典型结构图 （2） 高温高压截止阀 截止阀简述 截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。阀瓣密封面呈 锥面或平面， 阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。该类阀门的阀杆开启或关 闭行程相对较短， 而且具有非常可靠的切断功能，但是截止阀在密封时候 的过程中要克服介质的阻力，所以一般截止阀需要的密封力较大。 高温高压截止阀结构特点 1）阀盖采用自密封结构（图 2） ，小口径阀门采用支架螺纹旋入阀体，大 口径阀门采用四开环；工作介质温度≤550℃时，自密封环材料采用金 属+柔性石墨编织填料、工作介质温度＞550℃采用低硬度奥氏体金属 环； 2）截止阀采用明杆支架式结构，由于其行程相对较短，占用空间较小。 ； 3）阀杆采用高强度低合金钢或不锈钢（见材料介绍章节）并表面硬化处 理，以防止阀杆高温变形或执行器传输力较大时产生弯曲变形或磨损 划伤； 4）阀门密封面为线密封，采用角度差锥面密封副或弧面与锥面密封副， 密封表面堆焊钴基硬质合金 6 号或 12 号，耐磨损，耐高温； 5）根据使用的工况条件，截止阀分为 T 型结构和 Y 型结构，Y 型结构流 阻相对较小； 6）大口径截止阀阀瓣采用导向机构，可在多角度位置安装。 1 阀体 2 止推垫 3 阀瓣 4 阀瓣盖 5 阀盖 6 自密封环 7 支撑架 8 填料 9 吊环 10 填料压套 11 填料压板 12 螺柱 13 螺母 14 阀杆 15 阀杆螺母 16 手轮 17 锁紧螺母 19 吊环螺钉 20 螺母 21 螺钉 22 平面轴承 23 轴承压盖 25 夹板 26 预紧螺母 27 碟簧 28 支架 图 4 高温高压截止阀典型结构图 （3） 高温高压止回阀 ►止回阀简述 止回阀又称单向阀或逆止阀，其作用是防止管路中的介质倒流。启闭 件靠介质流动压力和阀瓣重力自行开启或关闭， 以防止介质倒流的阀门叫 止回阀。止回阀属于自动阀类，主要用于介质单向流动的管道上，只允许 介质向一个方向流动，以防止发生事故。 ►高温高压止回阀结构特点 1）阀盖采用自密封结构（图 2） ，小口径阀门采用螺纹旋入阀体，大口径 阀门采用四开环；工作介质温度≤550℃时，自密封环材料采用金属+ 柔性石墨编织填料、工作介质温度＞550℃采用低硬度奥氏体金属环； 2）旋启式止回阀分为半开和全开式结构。 ； 3）旋启式止回阀采用挂架结构，除阀盖以外无其他外漏点； 4）阀门密封面为线密封，采用角度差锥面密封副或弧面与锥面密封副， 密封表面堆焊钴基硬质合金 6 号或 12 号，耐磨损，耐高温； 5）升降式止回阀装配有阀瓣导向； 6）旋启式止回阀为水平安装，升降式止回阀无弹簧时为水平安装，装配 有弹簧时可以倾斜安装。 1 阀体 2 阀盖 3 阀瓣 4 阀座 5 摇臂 6 挂架