盤閥在煤氣化裝置中的應(yīng)用

周玉紅，楊恩杰，王常凱

(河南煤業(yè)化工集團(tuán) 中原大化公司，河南 濮陽 457004)

河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司煤化工500 kt/a甲醇項(xiàng)目氣化鎖斗閥原先采用進(jìn)口Flowserve浮動(dòng)球閥，金屬密封,但由于煤粉鎖斗閥的高壓差、高沖刷工作環(huán)境造成閥體、閥球及密封沖蝕嚴(yán)重，使得閥門極易損壞，需頻繁更換閥門，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)，所以氣化鎖斗閥改造勢在必行。歷時(shí)半年的考察交流比較，最終選用國產(chǎn)的盤閥。

1 概 述

盤閥是通過滑動(dòng)圓盤來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的一種快開、快關(guān)型閥門。它獨(dú)有的硬密封面具有自研磨作用，在磨損、沖蝕物料的過程中可不斷提高密封性，其壽命要比其他閥門長好幾倍。

2 工作原理及結(jié)構(gòu)

驅(qū)動(dòng)裝置通過閥桿與搖臂使閥盤轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度來實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)。閥盤密封面借助彈簧與閥座緊密貼合，彈簧壓力使閥盤始終緊密貼合在閥座上，又允許閥盤在密封面的垂直方向上有位移，這有助于補(bǔ)償閥門零件由熱脹冷縮而引起的形變和多次開關(guān)后產(chǎn)生的微量磨損，克服背壓變化對密封的影響并能防止顆粒介質(zhì)進(jìn)入密封面之間；在盤閥啟閉過程中，閥座密封面與閥盤在切線方向上的摩擦力之差，使閥盤在一個(gè)啟閉循環(huán)過程中產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，并可以不斷剪切與清掃在工藝過程中有可能堆積在閥腔內(nèi)的介質(zhì)，這些特點(diǎn)是其他閥門不具備的。

3 盤閥與其他普通閥的性能區(qū)別

盤閥與其他普通閥門的性能區(qū)別見表1所列。

4 盤閥在氣化裝置中的應(yīng)用

該公司甲醇裝置在煤加壓進(jìn)料、除渣、除灰工段中將16臺(tái)氣化鎖斗閥改造為雙盤閥。

4．1 改造前情況

該項(xiàng)目氣化鎖斗閥在改造前主要存在以下問題：

1) 在煤加壓進(jìn)料、除渣、除灰工段的實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)口球閥作為鎖斗閥經(jīng)常出現(xiàn)憋壓、卡死現(xiàn)象以及在煤粉的輸送中，煤粉由于硬度高的原因,球容易被煤粉包裹,且頻繁地開啟容易破壞金屬密封,導(dǎo)致泄漏等問題的出現(xiàn)。此時(shí)，在高壓差情況下，閥體及密封面極易被沖蝕，所以一般的球閥使用壽命非常短。據(jù)了解采用國內(nèi)的硬密封球閥，最頻繁的情況下，一周需更換一次。

2) 除了由于沖刷或磨損同一點(diǎn)，同時(shí)在高溫、閥體腐蝕及在流通通道穿孔工況下引起球閥損壞之外，還有閥門在開關(guān)的過程中,介質(zhì)會(huì)進(jìn)入閥的中腔，隨著中腔物料的積累，閥門的開關(guān)扭矩變大，尤其是超細(xì)煤/灰粉的堆積，也會(huì)導(dǎo)致閥門的損壞。

3) 在介質(zhì)為飛灰時(shí)，由于球閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，易造成閥腔積灰過多，使閥芯動(dòng)作時(shí)摩擦力增大，閥門動(dòng)作過于緩慢，影響工藝操作。

4．2 改造情況

1) 采用的國產(chǎn)盤閥體積較大、安裝空間不夠，筆者采用機(jī)動(dòng)的安裝方式并改變電纜槽架、氣源管，導(dǎo)壓管的走向，使得盤閥安裝到位；改造過程中涉及電纜回路較多，采用原閥門的回路，在DCS中重新組態(tài)調(diào)試；同時(shí)在改造后的各個(gè)盤閥上加裝反吹電磁閥，并在DCS中重新組態(tài)和對改造的盤閥的反吹閥邏輯進(jìn)行重新修改，使其實(shí)現(xiàn)跟隨主閥一起吹掃，從而避免了工藝人員單一手動(dòng)操作，滿足了工藝要求，減小了工藝操作量。改造后的盤閥都采用雙電磁閥而且盤閥吹掃管增加了截止閥，便于以后檢修。

表1 盤閥與其他普通閥門的性能區(qū)別

2) 改造后使用的盤閥，其附件普遍存在的一個(gè)問題，即反饋開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)故障。因?yàn)殚y位開關(guān)均是接近式開關(guān)，其斷開電壓接近8 V(DC)，而目前使用的FOXBORO I/A’S控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入卡的閉合門檻電壓為8 V(DC)，當(dāng)閥門動(dòng)作時(shí)，閥門反饋開關(guān)電壓正處于卡件臨界位置。當(dāng)現(xiàn)場開關(guān)斷開后，在主控可能顯示仍然為閉合，造成閥位的虛假不到位。通過更換MTL5018型安全柵。該安全柵的斷開電壓為6 V(DC)，避開了接近開關(guān)的斷開電壓值，因而有效地避免了該類問題。

4．3 使用情況

1) 整體燒結(jié)式閥盤，閥座硬度高,有良好的耐沖刷性和耐腐蝕性。具有自旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的閥盤不但可達(dá)到與閥座的自研磨作用,增強(qiáng)密封面的自清潔性能,而且在開關(guān)過程中可剪切物料,保留了較為可靠的刮削設(shè)計(jì)，可在使用中持續(xù)達(dá)到ANSIB16．104Ⅵ級(jí)密封要求。

2) 閥盤密封面為碟簧正壓力補(bǔ)充,保證閥門在設(shè)計(jì)允許的壓力內(nèi)提供足夠的密封預(yù)緊力,防止物料進(jìn)入密封面造成表面損傷,影響密封性能。

3) 閥桿采用防噴設(shè)計(jì),保證了閥門在高壓場合使用的可靠性。閥桿與軸套用柔性石墨潤滑,解決了高壓閥門開關(guān)時(shí)存在的啟閉扭矩過大的問題,同時(shí)閥門在操作使用過程中的安全性也得到了保障。

4) 填料處的彈簧補(bǔ)償設(shè)計(jì)能保證在溫度及壓力波動(dòng)的情況下,給予填料必須的補(bǔ)償力來保證閥門密封性能。其次,也能滿足長期對外漏的密封性能要求。

5) 閥門內(nèi)件根據(jù)工藝要求的不同,可設(shè)計(jì)為表面特殊處理。例如選用硬度高、耐沖刷性能好的材料或采用內(nèi)件表面硬化處理的方式來提高耐磨性。

6) 閥門選擇較大輸出力的執(zhí)行機(jī)構(gòu),保證在閥門內(nèi)部出現(xiàn)少量堆積時(shí)不影響閥門正常動(dòng)作到位。

5 結(jié)束語

氣化鎖斗閥改造是個(gè)長期的工程，需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的情況進(jìn)行革新，并且相同的閥門在不同的工況、不同的介質(zhì)下運(yùn)行情況也不盡相同?？傮w來說，氣化鎖斗閥的國產(chǎn)化改造在經(jīng)歷了裝置高負(fù)荷運(yùn)行的檢驗(yàn)后是成功的，滿足了氣化裝置長周期、高負(fù)荷的生產(chǎn)要求。

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