聯(lián)合循環(huán)鍋爐高壓過熱器安全閥導(dǎo)軌裂紋分析及臨時處理

李水發(fā)

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司 福建晉江 362251）

1 介紹

某廠4 臺機組為F 級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，采用單軸布置，屬于GE STAG 109FA SS(S109FA)系列。燃氣輪機由美國GE 公司生產(chǎn)，型號為PG9351FA，余熱鍋爐是4×350 MW燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組配套設(shè)備，由杭州鍋爐集團公司引進美國NOOTER/ERIKSEN 公司全套燃氣輪機余熱鍋爐設(shè)計技術(shù)設(shè)計制造的［1-2］。余熱鍋爐為三壓、再熱、臥式、無補燃、自然循環(huán)燃機余熱鍋爐，鍋爐本體受熱面采用N/E 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計模塊結(jié)構(gòu)，由垂直布置的順列螺旋鰭片管和進出口集箱組成，以獲得最佳的傳熱效果和最低的煙氣壓降。安全閥是受控鍋爐與災(zāi)難性爆炸之間的最后一道安全防護裝置［3］。當(dāng)系統(tǒng)壓力過高時，閥門入口壓力上升，直至由系統(tǒng)壓力施加在閥瓣上的力大于彈簧產(chǎn)生的力［4-5］。這會引起安全閥突然動作或打開，釋放出多余蒸汽，直到系統(tǒng)壓力降到所要求的壓力。1700 型安全閥代表著減壓閥門的工藝水準(zhǔn)，除了其背壓輔助關(guān)閉特性外，此類閥門還有一輔助壓力和溫度穩(wěn)定特性。在集汽箱設(shè)置溫度表、壓力表和安全閥等必要的附件和儀表配置，以供鍋爐運行時監(jiān)督、控制用。鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥設(shè)計參數(shù)

2 鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥導(dǎo)軌裂紋臨時處理

2.1 故障現(xiàn)象

2022 年6 月30 日14：35，點檢員在點檢時發(fā)現(xiàn)3 號余熱鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥啟座，排汽管發(fā)出呼呼的聲響，現(xiàn)場檢看高壓過熱器集箱就地壓力表顯示為10.56 MPa，立即匯報值長，14：55 對余熱鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥在線調(diào)整，打開安全閥閥罩及手動裝置，對安全閥調(diào)整螺母進行旋緊，約加壓力0.06 MPa，安全閥累計壓力1.62 MPa，此時安全閥回座，設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)；6 月30 日23：25，機組解列停機。7 月1 日06：25，3 號機組調(diào)峰啟動運行，08：40 點檢員在設(shè)備巡檢時用點溫槍對安全閥出口管道進行測量顯示95℃，確定安全閥有內(nèi)漏現(xiàn)象，將情況匯報值長。

7 月5 日，安排3 號機組余熱鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥解體檢修，在安全閥解體后發(fā)現(xiàn)安全閥閥芯有點蝕和閥座有刮痕現(xiàn)象，對安全閥閥芯和閥座進行研磨，用紅丹進行密封檢查，密封接觸面在70%～80%之間，對閥芯和閥座進行回裝，此時發(fā)現(xiàn)閥座上的導(dǎo)套有裂紋，如圖1 所示；將安全閥導(dǎo)軌取出，用除銹劑進行清理導(dǎo)軌與安全閥閥間雜物后導(dǎo)軌還是紋絲不動，用銅棒輕輕敲擊，安全閥導(dǎo)軌從裂紋處斷開，如圖2所示。

圖1 安全閥導(dǎo)軌隱藏裂紋

圖2 安全閥導(dǎo)軌裂紋斷開

2.2 3 號余熱鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥導(dǎo)軌臨時處理過程

因電廠倉庫沒有同類型號的導(dǎo)軌備件，詢問同行電廠也沒有同型號備件，備件臨時采購需要5 d 時間。由于正值迎峰度夏期間，省調(diào)隨時將機組安排啟動運行。經(jīng)過綜合考慮，先將安全閥的閥芯閥座研磨合格后先回裝，待備件采購到位再更換備件，如圖3 和圖4 所示。由于安全閥的密封面寬度在3 mm左右，斷裂導(dǎo)軌先不取出，調(diào)整中心位置作為安全閥閥芯導(dǎo)向作用，如圖5 所示，安全閥閥芯閥桿等壓蓋就位后，擰緊螺柱螺母，直到所有螺母都擰緊。初始扭矩應(yīng)依次施加在每個螺柱螺母上，再逐漸增加扭矩，直到施加最終扭矩。根據(jù)拆卸前測繪記錄好彈簧調(diào)整螺母壓緊尺寸，作為額外的預(yù)防措施，再加大壓力約0.06 MPa。為確定安全閥芯和閥座密封面，對安全閥密封面進行常壓試驗，在安全閥排汽區(qū)域注滿水，在安全閥汽腔排污管加裝透明塑料管，作為汽腔觀察水位計，做好原始注水位標(biāo)記，如圖6 和圖7 所示。經(jīng)過12 h 的靜態(tài)試驗，從汽腔觀察水位計下降約3 mm，經(jīng)過分析安全閥閥芯和閥芯密封良好，其下降值應(yīng)為水分蒸發(fā)等因素。安全閥校驗結(jié)果為安全閥回裝正常。

圖3 安全閥閥座研磨合格

圖4 安全閥閥芯研磨合格

圖5 裂紋導(dǎo)軌作為閥芯閥座對中標(biāo)桿

圖6 安全閥回裝閥后水壓試驗

圖7 安全閥閥后水壓試驗水位降表

2.3 3 號余熱鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥臨時處理運行正常

7 月8 日，省調(diào)安排4 臺機組運行，#3 余熱鍋爐安調(diào)峰順序啟動運行，09：30 機組負(fù)荷達353.6 MW，高壓主蒸汽壓力達10.4 MPa，安全閥未出現(xiàn)啟座和泄漏現(xiàn)象，各項指標(biāo)正常，設(shè)備運行正常。

3 高壓過熱蒸汽集箱安全閥導(dǎo)軌裂紋原因分析

針對#3 余熱鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥導(dǎo)軌裂紋產(chǎn)生的原因裂紋事件與供應(yīng)代理商進行了分析，主要有以下2 點。

（1）機組運行10 余年，設(shè)備運行部件疲勞，是造成安全閥導(dǎo)軌裂紋事件的根本原因。

（2）余熱鍋爐安全閥校驗啟座，有時造成對導(dǎo)軌的沖擊［6］，加上設(shè)備的固有缺陷，是造成安全閥導(dǎo)軌裂紋事件的重要原因。

4 預(yù)控措施

（1）加強對安全閥實時檢測，發(fā)現(xiàn)安全閥出口端超過60 ℃，要及時安排做好設(shè)備解體檢查校驗工作［7］。

（2）做好設(shè)備的備品備件儲備工作，做好設(shè)備的損壞預(yù)想處理方案。

5 結(jié)語

余熱鍋爐高壓過熱蒸汽集箱安全閥導(dǎo)軌裂紋采取了臨時快速處理措施，對于鍋爐安全閥導(dǎo)軌裂紋等問題提出了分析和解決措施，為公司余熱鍋爐安全閥等重要輔助設(shè)備的安全運行打下堅實的基礎(chǔ)，避免因安全閥導(dǎo)軌裂紋而產(chǎn)生被迫停機停爐的現(xiàn)象，也為同類型機組提供了良好的分析和臨時處理經(jīng)驗。