褐煤水煤漿氣化裝置鎖斗閥門內(nèi)漏的判斷

李自恩

(大唐呼倫貝爾化肥有限公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000)

大唐呼倫貝爾化肥有限公司氣化工藝為熔渣-非熔渣氧氣分級技術(shù)，氣化用煤為呼倫貝爾當?shù)睾置?，是世界首套褐煤水煤漿氣化工業(yè)化裝置，迄今為止，該套裝置運行穩(wěn)定[1-4]。

氣化裝置配套的鎖斗系統(tǒng)與傳統(tǒng)徳士古氣化技術(shù)鎖斗工藝流程系統(tǒng)一致，其主要作用是將氣化爐爐渣經(jīng)鎖斗順控十三步由高壓到低壓排至渣池內(nèi)[5-6]。由于鎖斗系統(tǒng)周期性的工作性質(zhì)和爐渣對閥芯的沖刷，鎖斗閥門經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象；在實際生產(chǎn)中，若能及時準確地判斷出內(nèi)漏原因，對鎖斗系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有重要作用。筆者根據(jù)生產(chǎn)運行實踐，總結(jié)了判斷鎖斗泄壓閥、鎖斗沖洗水閥、鎖斗充壓閥、鎖斗排渣閥等閥門內(nèi)漏的方法。

1 鎖斗系統(tǒng)工藝流程及邏輯順控

在收渣階段，氣化爐激冷室(R0201)底部的渣和水經(jīng)鎖斗收渣閥(XV02008)、鎖斗安全閥(XV02009)進入鎖斗(D0201)。XV02009處于常開狀態(tài)，僅當激冷室液位低低(LI02002/03/04)時，XV02009才關(guān)閉。鎖斗循環(huán)泵(P0204)從鎖斗頂部抽取相對潔凈的水送回激冷室底部，然后將渣沖入鎖斗。

鎖斗循環(huán)分為泄壓、清洗、排渣、充壓、收渣等5個階段，由鎖斗程序自動控制。循環(huán)時間一般為40 min，可以根據(jù)具體情況設(shè)定。鎖斗程序啟動后，鎖斗泄壓閥(XV02015)打開，開始泄壓(泄壓至鎖斗壓力低于280 kPa)，鎖斗內(nèi)壓力泄至渣池(V0310)。泄壓后，泄壓管線清洗閥(XV02016)打開清洗泄壓管線，清洗時間結(jié)束后，XV02016關(guān)閉。鎖斗沖洗水閥(XV02014)和鎖斗排渣閥(XV02010)及泄壓管線清洗閥(XV02016)打開，開始排渣。當鎖斗沖洗水罐(V0204)液位(LICA02007)降至指定位置或XV02010打開到一定時間，XV02010、XV02016和XV02014關(guān)閉。XV02010關(guān)5 min后，渣池溢流閥(XV03001)和(XV03002)打開。鎖斗充壓閥(XV02013)打開，用高壓灰水泵(P0304)過來的灰水開始為鎖斗進行充壓。當氣化爐與鎖斗壓差(即PDI02021<180 kPa)低時，鎖斗收渣閥(XV02008)打開，XV02013關(guān)閉，鎖斗循環(huán)泵進口閥(XV02011)打開，鎖斗循環(huán)泵循環(huán)閥(XV02012)關(guān)閉，鎖斗開始收渣，收渣計時器開始計時。當收渣時間結(jié)束和鎖斗沖洗水罐液位(LICA02007)高同時滿足時，XV02012打開，XV02011關(guān)閉，P0204自循環(huán)。XV02008關(guān)閉，XV02015打開，鎖斗重新進入泄壓步驟，如此進行循環(huán)。

由低壓灰水泵(P0302)加壓后的灰水經(jīng)鎖斗沖洗水冷卻器(E0202)冷卻后，送入鎖斗沖洗水罐(V0204)，作為鎖斗排渣時的沖洗水。鎖斗系統(tǒng)工藝流程見圖1。

2 鎖斗閥門內(nèi)外漏的原因分析

一般情況下，閥門的密封部位有三處：①啟閉件與閥座兩密封面間的接觸處；②填料與閥桿和填料函的配合處； ③閥體與閥蓋的連接處。其中前一處的泄漏叫做內(nèi)漏，即通常所說的關(guān)閉不嚴，會影響閥門截斷介質(zhì)的能力；后兩處的泄漏叫做外漏，即介質(zhì)從閥內(nèi)泄漏到閥外，外漏會造成物料損失，污染環(huán)境，甚至引起火災、爆炸、中毒等危害生命安全的重大事故，給化工生產(chǎn)帶來嚴重損失和巨大安全隱患[7-8]。

圖1 鎖斗系統(tǒng)工藝流程

2.1 閥門外漏

外漏常見于閥體、閥桿、填料函與閥體的連接部位。

(1) 閥體發(fā)生泄漏，是因為閥體通常是鑄造的，容易形成砂眼等鑄造缺陷，閥體上的砂眼會導致介質(zhì)的泄漏。此種泄漏一般都表現(xiàn)為滲漏，流量較小，通過水壓試驗即可發(fā)現(xiàn)。

(2) 閥桿發(fā)生泄漏，是因為閥門的閥桿由于設(shè)計和選材不當而引起閥桿在某個位置被卡死，使閥門無法關(guān)閉或關(guān)閉不嚴，造成介質(zhì)泄漏。此種泄漏往往流量較大，對生產(chǎn)裝置和周圍的環(huán)境容易造成嚴重的危害。

(3) 填料函發(fā)生泄漏，是因為填料函由填料箱、填料、填料墊以及填料壓緊機構(gòu)等組成。填料箱置于閥體或閥蓋上，起到容納填料的作用。填料墊置于填料箱底部，起到支撐填料的作用。填料分軟質(zhì)密封填料和成型填料兩種。成型填料以彈性材質(zhì)為原料，采用模壓成型或車削加工制成各種環(huán)形密封圈；相比之下，成型填料結(jié)構(gòu)緊湊，密封性能好，適用性更強。介質(zhì)在密封填料處泄漏，主要是由于填料壓蓋松動、密封填料不嚴密、填料品種或質(zhì)量不符合要求、填料老化或被閥桿磨損等原因造成的。

(4) 閥體連接處發(fā)生泄漏，是因為閥體連接部位的密封即閥體與閥蓋之間的密封不好。一般情況下為法蘭連接密封，當閥門公稱直徑較小時為螺紋連接密封。墊片的類型、材質(zhì)或尺寸不符合要求、法蘭密封面加工質(zhì)量差、連接螺栓緊固不當、因管道配置不合理而在連接處產(chǎn)生過大附加載荷等原因，都能引起閥體連接部位泄漏。

2.2 閥門內(nèi)漏

閥門關(guān)閉不嚴形成的泄漏為內(nèi)漏，常發(fā)生在閥座密封面。分析其原因：

(1) 閥門的設(shè)計和制造工藝存在問題，造成閥門密封不嚴而導致介質(zhì)的泄漏，多為滲漏或小流量連續(xù)排放。

(2) 閥板或密封面變形，造成密封不嚴，從而引起介質(zhì)的泄漏，一般為滲漏或小流量連續(xù)排放。

(3) 在閥門的制造、運輸、檢驗、安裝和使用等過程中，損傷了閥門的密封面，使密封不嚴，導致閥門泄漏。這種泄漏也表現(xiàn)為小流量的滲漏。

(4) 介質(zhì)內(nèi)含有固體雜質(zhì)造成閥門關(guān)閉不嚴，從而引起介質(zhì)泄漏。這種泄漏可能是小流量的，也可能流量較大。

3 鎖斗系統(tǒng)閥門內(nèi)漏的判斷方式

3.1 鎖斗泄壓閥(XV02015)內(nèi)漏

鎖斗系統(tǒng)泄壓前壓力為3.7 MPa，通過鎖斗泄壓閥將鎖斗壓力泄至低于280 kPa。由于鎖斗泄壓產(chǎn)生的大多數(shù)為水蒸氣，偶爾會夾帶爐渣，水蒸氣夾帶爐渣時易發(fā)生閥芯磨損現(xiàn)象，長期磨損則導致鎖斗泄壓閥出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象。鎖斗泄壓閥出現(xiàn)輕微內(nèi)漏時，會導致鎖斗沖壓慢，因鎖斗內(nèi)部分黑水通過鎖斗泄壓閥泄漏至渣池，使得鎖斗集渣時水溫較正常時高，而內(nèi)漏嚴重時會導致鎖斗充不到規(guī)定壓力，鎖斗系統(tǒng)無法運行而被迫停車。

鎖斗泄壓閥內(nèi)漏嚴重時，將氣化爐負荷降至最低負荷運行，鎖斗順控由自動切換至手動，關(guān)閉集渣閥(XV02008)和鎖斗安全閥(XV02009)，鎖斗循環(huán)泵循環(huán)閥(XV02012)打開，鎖斗循環(huán)泵進口閥(XV02011)關(guān)閉，即將鎖斗與氣化爐進行隔離切出，進行在線更換鎖斗泄壓閥，更換閥門時間不得超過4 h。

3.2 鎖斗充壓閥(XV02013)內(nèi)漏

鎖斗充壓閥內(nèi)漏是最常見的，主要是因為充壓閥閥前壓力為5.2 MPa，而其閥后壓力為常壓。鎖斗充壓時，高壓灰水對閥芯密封面的磨損較嚴重，導致磨損內(nèi)漏。

鎖斗充壓閥輕微內(nèi)漏時，因高壓灰水持續(xù)不斷進入鎖斗，導致鎖斗穩(wěn)定較正常時高一些，鎖斗集渣曲線明顯發(fā)生變化，而在鎖斗順控中表現(xiàn)為鎖斗泄壓緩慢，泄壓時現(xiàn)場聲音較大；鎖斗充壓閥內(nèi)漏嚴重時，鎖斗可能存在泄壓不徹底，鎖斗系統(tǒng)無法程控運行而被迫停車；同時因高壓灰水的竄入導致氣化爐液位較正常指標高，必須加大氣化爐的排水，才能控制氣化爐的液位。

鎖斗充壓閥內(nèi)漏時，首先利用充壓閥的閥前手閥將高壓灰水進行切斷，然后按照3.1中的方法將鎖斗系統(tǒng)切出，即可實現(xiàn)鎖斗充壓閥門的在線更換。

3.3 鎖斗沖洗水閥(XV02014)內(nèi)漏

鎖斗沖洗水閥內(nèi)漏的主要原因為沖刷磨損，沖刷磨損導致閥芯密封不嚴出現(xiàn)內(nèi)漏。當鎖斗沖洗水閥內(nèi)漏時(閥后單向閥同樣內(nèi)漏，大多情況是單向閥閥瓣不能歸位)，運行中表現(xiàn)為鎖斗溫度較正常時高，鎖斗沖洗水槽液位上升速率較快，嚴重內(nèi)漏時，鎖斗沖洗水槽放空管線出現(xiàn)溢流現(xiàn)象。鎖斗系統(tǒng)泄壓時，中控人員若觀察到鎖斗沖洗水槽液位不漲或出現(xiàn)下降趨勢時，基本可判斷是鎖斗沖洗水閥門出現(xiàn)內(nèi)漏。

鎖斗沖洗水閥內(nèi)漏時，首先將鎖斗沖洗槽加水閥門關(guān)閉，禁止向鎖斗沖洗水槽中加水，然后按照3.1中的方法將鎖斗系統(tǒng)切出，在線更換鎖斗沖洗水閥，系統(tǒng)不用停車。

3.4 鎖斗排渣閥(XV02010)內(nèi)漏

鎖斗排渣閥內(nèi)漏的主要原因是鎖斗排渣時，爐渣的沖刷磨損所致。當鎖斗排渣閥內(nèi)漏輕微時，鎖斗集渣溫度較正常運行高一些，鎖斗充壓時間較正常運行長一些，渣池液位較正常運行上漲趨勢快，鎖斗集渣時現(xiàn)場排渣管線有異常響聲。當鎖斗排渣閥內(nèi)漏嚴重時，鎖斗溫度較正常至少高10 ℃以上，鎖斗出現(xiàn)充不上壓力現(xiàn)象，現(xiàn)場鎖斗排渣管線異常聲響較大，且排渣管線溫度與鎖斗溫度相近。

鎖斗排渣閥內(nèi)漏時，氣化爐以最低負荷運行，進行在線更換，系統(tǒng)不用停車。

4 結(jié)語

鎖斗系統(tǒng)是褐煤水煤漿氣化爐渣由高壓變?yōu)槌旱谋夭豢缮俚沫h(huán)節(jié)，鎖斗系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行關(guān)系著褐煤水煤漿氣化裝置能否安全運行。在實際運行中，鎖斗系統(tǒng)的閥門內(nèi)漏可能導致系統(tǒng)減產(chǎn)或停車，因此要求操作人員在生產(chǎn)中能準確判斷具體內(nèi)漏的閥門，及時進行檢修或更換，避免生產(chǎn)出現(xiàn)較大波動，確保氣化裝置的“安穩(wěn)長滿優(yōu)”運行。

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