电厂的操作压力和效率很大程度上由它的给水泵的性能决定。给水泵必须避免在小流量工况下操作,还有要避免失去净压头(NPSH),而这些情况在工厂启停车时极易发生。
水流通过给水泵,吸热后温度升高。温度升高和在小流量工况下水流分离会造成气蚀。为了保护给水泵,在操作时维持一个通过给水泵的最小流量可以使得温升最小。这些可由通过在给水泵旁边安装再循环系统实现。给水泵再循环调节阀将给水从给水泵出口,再循环回除氧器(图1)。在一些工厂,再循环调节阀将水排回到冷凝器,这样这颗阀门将承受更大的压差。通常,这颗阀门将在工厂启车阶段,给水流量需求较小时使用。一旦下游需求增加超过最小流量,这颗阀门将关闭,给水将被送至锅炉给水调节阀。取决于工厂的规模和操作,锅炉给水泵再循环调节阀的入口压力可达6000psig。典型的亚临界工厂该压力在2500psig 到3500psig。因为这颗阀将给水再循环至除氧器,而除氧器中压力很低,所以这颗阀门两端的压差会一直很大,因此需要足够的抗气蚀保护。
工作在有气蚀工况下的阀门,阀内件需要定期更换,以保证阀门好的关闭性能和控制性能。失去任何一种性能都会导致给水泵不必要的能量浪费和电厂产能的减少。
过去,电厂可能使用一个限流孔板或者一颗开关阀来保证流量恒定。随着工厂追求更高的效率,根据给水泵的曲线和工厂的设计,使用再循环调节阀来提供最小的流量。
调节阀抗气蚀设计使用如下技术:
1. 使阀门恢复系数最小化,以避免气泡的形成。
2. 设计流道使得气泡爆破远离关键阀内件。
3. 关键阀内件的材质足够硬,能够耐得住气蚀的冲刷。
Fisher Cavitrol® III 抗气蚀内件(图2)是为液体介质,压差最高达 4,000 psid,气蚀非常严重的工况而专门设计的。通过阀笼上特殊形状的小孔和独一无二的多级技术,扩大流通面积,使得其流通能力最大而压力恢复最小。如图3所示,超过全压降的 85%的压降发生在前几级,而此时气泡还未形成。因而在最后一级时,其入口压力较小,气蚀释放的能量也很小,从而作用在阀内件上影响也非常小。
为使能量损失最小,锅炉给水泵再循环调节阀的严密关断非常关键。此外,小流量的泄露会给阀座表面造成抽丝磨蚀的损害。因此,阀座表面采用加硬材质,对于多级Cavitrol® III 抗气蚀内件,五级泄露保护是一个标准的配置。
在一些超临界的电厂,锅炉给水的压力可能超过6,000psig, Fisher CAV4 角阀,可以处理最高压差达8,000 psid的工况,其通过使用扩大流通面积的多级Cavitrol® IV 抗气蚀内件来提供必要的保护。Cavitrol® IV 抗气蚀内件使用轴向和径向流的设计来消除间隙流的损害,从而保护阀座。此外,锅炉给水中胺的存在消弱了 Alloy 6 材质表面的氧化层,因此锅炉给水工况不能用Alloy 6 材质。可选择较硬的材质(如 440C 不锈钢)。
如果锅炉给水中含有颗粒,需要更换阀内件,Fisher 脏污工况阀内件(DST)可以应用于此。Fisher DST 是一种防堵塞抗气蚀的阀内件,最大允许直径为 3/4 英寸的颗粒通过该内件。
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