前言

在15年12月国务院常务会议，提出燃煤火电机组实施高标准低排放标准，这意味着对关键设备的又一要求。在火力发电厂各个系统中，疏水系统是最复杂、最凌乱的系统，该系统的重要性虽不及主蒸汽等大系统，但系统正常的运行与否不仅关系到整个电厂的经济性，而且对整个电厂的安全性也会产生重大的影响，要使疏水系统的正常运行，除了保证疏水系统设计的合理外，选择合适的疏水装置也至关重要。

金属硬密封球阀的发展历史

在历史之初，球阀和蝶阀都是软密封结构，而无金属密封设计。

这有三个原因：

第一：软密封球阀和蝶阀已覆盖大多数的应用领域而效果十分满意；

第二：认为金属密封座的结构简单，只适用于闸阀和截止阀；

第三：认为球阀不方便维修，无法满足正常大修周期。

因此，随着工业的发展需求一直到20世纪60年代才出现金属密封球阀，金属硬密封球阀刚出现时，由于制造工艺、材料学等技术制约，早期金属硬密封球阀在年左右依然无法涉足高温高温等恶劣工况。今天阀门行业已经在金属硬密封球阀制造工艺、材料技术已取得了巨大的发展，这是由于硬质合金作为密封材料的固有特征，及球阀具有全通径的流动特性和回转型阀门便于操作的优势，三者组合，相辅相成的结果。

虽然软密封球阀覆盖很多应用领域，密封可靠。但是某些工程应用的工况使球阀处于临界值状态工作，甚至不能很好地正常使用，由于金属密封球阀适用工况的多样性和特殊性，很难有统一性的产品标准来规范和指导。

火力发电厂疏水系统特点

蒸汽在传输中不可避免会出现能量损失消耗掉一部分热量，当趋于饱和温度会析处疏水，尽管蒸汽会有过度热，但是在某些蒸汽完全停止流动的管道内，仍然会产生疏水。疏水的形成对机组的稳定性和经济性都会产生影响。首先疏水的形成是设备的隐患之一，管道中形成的疏水是形成水冲击和水锤的重要原因：同时疏水在管道中会输送介质，导致设备结垢，最终导致设备寿命大幅减少乃至损坏。其次根据道尔顿分压定律，如果蒸汽系统中混有疏水，就会使蒸汽的额定压力降低，蒸汽的做功能力下降，影响系统的效率。故快速及时的排放疏水，是保证机组设备安全的必要措施，也是提高系统效率、节约能源的必要方法。

火力发电厂疏水阀门使用现状

火力发电厂疏水可以分为启动性疏水和经常性疏水两个部分，按照疏水所在的系统又可以分为场内管道的疏水、热力设备的疏水、锅炉附属设备的疏水、汽机本体范围内的疏水、以及防止汽轮机进水的疏水。疏水系统本身是非常复杂的系统，保证疏水的正常运行，除了必须根据各个疏水部分的特点合理的设计系统和布置管线外，选择合适的疏水位置也至关重要。设计较早的火电厂在整个系统上相对于新机组有较多的坏点，即无论使用截止阀、球阀、旋塞阀等都会存在严重的内漏甚至外漏，有的坏点甚至会在整个管线内都导致此问题的出现。

不同位置的疏水一般按照温度、压力以及疏水量来综合选定，根据机组的实际情况某些特定的位置根据相关参数在选型上，可能需要增加球孔尺寸、提高压力等级等措施。

亚临界及以上参数的机组的主蒸汽管道、再热蒸汽管道、轴封蒸汽管道、抽汽管道上等防止汽轮机进水疏水系统中使用的疏水阀门，均属于高端阀门。目前，国内有多家产值万元以上的阀门制造厂，其产值约占全国阀门总产值的60%，但由于受技术、设计制造、金属材料等因素的制约，国内的阀门生产企业在节能、环保、安全、可持续发展战略上于国际先进企业相比尚有差距，所以在较苛刻的工况下，进口阀门仍占据阀门的主导地位。

20世纪90年代对各类阀门的认识如下：

20世纪70年代以前国内的球阀和蝶阀全部都是软密封而无金属硬密封的说法，原因如前文所述。开革开放后到90年代初国内逐渐认可了ASMEB16.34的美标阀门设计标准，后广泛开始使用金属硬密封球阀。随着材料科技、锻造、火箭喷涂涂层、车球机、磨球机等相关科技经过几十年的发展，金属硬密封球阀目前已经广泛应用于电力、石油、化工、煤化工、航空、航天等行业。

金属硬密封球阀的特点以及应用

球阀是工业领域广泛采用的阀门，它具有流体阻力小、结构简单、密封靠、使用范围广以及操作灵活等优点。但由于早期的球阀普遍采用普通软密封，其使用温度受到严重限制（低于°C）这就限制了球阀在火力发电厂（尤其是高温、高压疏水系统）中的应用，年以后，随着球阀技术的发展，开发出了使用于更高温度的金属硬密封球阀，大大拓展了球阀在火力发电厂的应用范围。

对于火力发电厂疏水阀门，金属密封球阀逐步取代传统的截止阀已然成为必然趋势，这是由金属密封球阀相比于传统截止阀的优势所决定的。球阀大多采用Inconel(铬镍贴合金)作为球体材料，喷涂碳化铬涂层（俗称热熔喷涂工艺，目前已经采用成熟的更加适合电厂工况的第三代火箭喷涂技术），具有抗高温、抗腐蚀、抗冲刷、抗热冲击以及可频繁操作的特点，目前在锅炉疏水、排气、定排连排、汽包排气、过热器排气和疏水、吹灰隔离器、减温水隔离及汽机疏水、主蒸汽疏水、抽气疏水、再热疏水、一二次汽隔离等工况使用，简述球阀与截止阀的性能对比。

由下可以看出，结合全国众多电厂的实际应用经验，金属密封球阀相对于传统的截止阀从多方面都具有较大的优势。

对介质的要求为例，大部分截止阀设计使用的要求流过的是纯净的介质，不能含有杂质（这个是截止阀的结构所决定），这一点是造成许多电厂投运时间不长就出现进口疏水截止阀泄露的主要原因。电厂在安装的过程中不可避免地会在蒸汽管道内留存焊渣、氧化铁、金属颗粒等杂物（这些介质在后期的大修、小修、技改等情况下依然会伴生），故客观分析管道内不存在完全赶紧的蒸汽介质，当这些颗粒物通过截止阀是，会对截止阀的阀芯和阀座上的司太立合金冲产生剧烈的冲刷和磨损。目前电厂一般通过研磨（在阀芯表面合金未被磨损的情况下）其次通过增加扭矩强制性密封（强制密封必然会导致密封垫片和阀杆之间的扭力增大，垫片的更换也相对更加频繁）。球阀由于其结构的特点从设计之初就允许流过含杂质颗粒的介质。

目前，球阀阀广泛应用于国内多个电厂疏水系统以及其他关断类位置上，国内约余家电厂，据调查近85%电厂有使用金属硬密封球阀，如四川华电白马循环流化床示范基地（1*MW+1*WM）、重庆神华万州电厂、（2*MW）、华电宁夏灵武发电有限公司（2*MW+2*MW）、湖北国电青山电厂（1*MW+2*MW）、湖南华润涟源电力有限公司（2*MW）、内蒙古华润磴口电厂（2*MW）等,为用户解决了高温、高压疏水工况时内漏及外漏问题，减少了维护工作量，较低了费用，较少了热损耗，提高了经济效益。

金属硬密封球阀在目前阶段的性能分析

火力发电厂疏水系统是非常复杂的系统，对整个电厂的经济、安全运行有很大的影响，因此，必须保证该系统的正常运行。要使疏水系统正常运行，除更具各个疏水部分的特点合理设计系统和布置管线外，还应合理选择疏水装置，金属硬密封球阀比传统截止阀在密封性能、耐冲刷能力、噪声和维护方式等方面都有优势，未来金属硬密封球阀在取代传统截止阀会成为一种自然趋势，笔者走访约70家电厂，发现进口球阀如SST、Jarecki、泰科、喀麦隆等品牌在火力发电厂具有良好的表现。运用在主蒸汽段，疏水位置，排污，PCV隔离等等位置都有大量的应用，具有比较广泛的借鉴意义，客观真实的反应了金属硬密封球阀在电厂疏水系统以及其他关断类位置的使用情况。

参考文献：

[1]郑秦中，火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则3（7）。

[2]郭铁华，火力发电厂汽水管道设计技术规定（3）。

[3]张勤，胡胜利，卢盛欣，等．自动疏水器在火力发电厂中的设计及应用（4）。

[4]尧国富．我国火电厂高端阀门现状与分析3（4）。

作者简介：高至刚(-3)，男，四川省攀枝花市人，高级工程师，博士，

目前从事火力发电厂研究方面的工作。