王世杰

(河南能源化工集團(tuán)中原大化集團(tuán)公司，河南 濮陽(yáng) 457004)

1 盤閥的工業(yè)應(yīng)用

河南能源化工集團(tuán)中原大化集團(tuán)公司使用Shell工藝煤制氣生產(chǎn)甲醇，其中在煤氣化裝置煤粉下料、灰系統(tǒng)及渣處理單元廣泛應(yīng)用了盤閥。

2 盤閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

盤閥采用平面密封的基本機(jī)理，理論上具有比曲面密封優(yōu)越得多的密封性，它依靠閥盤在閥腔內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)流通通道的打開(kāi)和切斷，閥盤在閥腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥盤本身也在自轉(zhuǎn)，這樣的自轉(zhuǎn)有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，一是閥盤每次切割物料的點(diǎn)都不同，其磨損和沖刷都很均勻；二是閥盤的自轉(zhuǎn)是良好的自研磨過(guò)程，對(duì)于閥盤和閥座是很好的補(bǔ)償，因此盤閥是一種在開(kāi)關(guān)過(guò)程中可以對(duì)其密封面進(jìn)行動(dòng)態(tài)修復(fù)的閥門，這是其他任何結(jié)構(gòu)的閥門所不具備的特點(diǎn)。

圖1 盤閥剖面圖1、閥體；2、閥桿；3、填料；4、搖臂；5、閥座；6、吹掃法蘭；7、閥盤。

盤閥在開(kāi)關(guān)過(guò)程可以不斷剪切與清掃在工藝過(guò)程中有可能堆積在閥腔內(nèi)的介質(zhì)，且全通徑、具有寬大的密封面的閥門，其密封面是完全垂直于流線方向，閥盤的運(yùn)動(dòng)不會(huì)象球閥那樣急劇地改變流線的方向從而導(dǎo)致對(duì)密封面或者是閥內(nèi)件的劇烈沖刷，因此盤閥的結(jié)構(gòu)大大減少了物料的沖擊力從而減少了沖蝕，使其具有良好的密封性。

盤閥的閥桿結(jié)構(gòu)也不象球閥那樣受到很大的扭轉(zhuǎn)力和拉力，所以閥桿的使用壽命也得到延長(zhǎng)。其中閥桿的作用主要是連接驅(qū)動(dòng)裝置與閥盤，所以只需要承受驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)它的推力和拉力，所以閥桿的摩擦損耗很小。

3 盤閥在煤氣化關(guān)鍵部位的應(yīng)用

Shell煤氣化工藝屬加壓氣流床氣化工藝。粉料的處理和輸送大量地采用了鎖斗技術(shù)。首先煤粉加壓輸送系統(tǒng)之前，原煤經(jīng)U1100磨煤干燥系統(tǒng)(CMD)處理后，依次經(jīng)過(guò)常壓粉煤貯罐、煤粉鎖斗及煤粉給料倉(cāng)，而后由高壓氮?dú)鈱⒎勖核椭翚饣癄t。在煤粉的輸送過(guò)程中，煤粉下料閥的開(kāi)關(guān)性能及密封性能，直接影響著煤粉輸送單元及氣化爐的正常運(yùn)行。

圖2 煤加壓給料系統(tǒng)示意圖

按照殼牌原設(shè)計(jì)安裝的是進(jìn)口硬密封浮動(dòng)球閥的雙閥組(Argus公司產(chǎn)品)。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于煤粉鎖斗和煤給料倉(cāng)之間壓差較大，加上原料煤煤質(zhì)問(wèn)題，系統(tǒng)需順控頻繁開(kāi)關(guān)球閥排堵。但由于煤粉硬度高、粘性大的原因，閥球容易被煤粉包裹，頻繁開(kāi)啟極易破壞金屬密封及閥球，在高壓差、高沖刷工作環(huán)境下，閥門會(huì)發(fā)生內(nèi)漏，導(dǎo)致雙閥組之間憋壓，出現(xiàn)卡澀、無(wú)法打開(kāi)等問(wèn)題。內(nèi)漏后，漏進(jìn)雙閥組之間的粉煤又進(jìn)一步增大了閥門的磨損程度，使閥門的使用壽命縮短，嚴(yán)重影響系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行。此外，閥門內(nèi)漏還可能造成煤給料倉(cāng)壓力波動(dòng)，致使煤粉管線波動(dòng)，氣化爐爐溫頻繁波動(dòng)，嚴(yán)重影響煤燒嘴的使用壽命，也會(huì)對(duì)氣化爐內(nèi)件造成損害。開(kāi)車以來(lái)，閥門更換頻繁嚴(yán)重影響生產(chǎn)。經(jīng)論證后，煤粉下料單元的鎖斗閥、平衡閥首先改為使用國(guó)產(chǎn)安特威公司生產(chǎn)的盤閥。

4 盤閥實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的故障分析

2010年7月中原大化公司將V1204、V1205之間的下料閥12XV0131/132改造為盤閥，并且自帶反吹閥。目前為止，該兩個(gè)閥門運(yùn)行正常，未出現(xiàn)過(guò)開(kāi)關(guān)不正常的問(wèn)題。之后灰系統(tǒng)下灰閥15XV-0002/0003等共更換了14臺(tái)盤閥，其中雙盤閥6臺(tái)。在運(yùn)行過(guò)程中也出現(xiàn)了一些故障，有的是設(shè)計(jì)的缺陷，有的是操作的失誤，在使用過(guò)程中我們體會(huì)到了他們的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了有些不足之處，現(xiàn)結(jié)合生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題分析如下

4.1 14XV-0009/0010在停車檢修期間打不開(kāi)

14XV-0009/0010為渣排放雙盤閥，生產(chǎn)無(wú)故障，但是在裝置停車時(shí)，聯(lián)校閥門卻發(fā)現(xiàn)該閥打不開(kāi)，檢查電磁閥信號(hào)正常，氣路切換也正常，盤閥打不開(kāi)的原因很可能是閥間和閥腔內(nèi)憋壓造成，由于該閥在開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)都要吹沖洗水，防止物料堆積，在正常生產(chǎn)時(shí)，因?yàn)樵占踁-1402和渣排放罐V-1403中都有壓力，當(dāng)閥門動(dòng)作時(shí)，反吹沖洗水閥打開(kāi)，閥間和閥腔內(nèi)因?yàn)闆_洗水的原因，內(nèi)也有一定的壓力，這個(gè)壓力和設(shè)備內(nèi)的壓力幾乎一樣，故在正常生產(chǎn)中這兩個(gè)閥并不存在憋壓現(xiàn)象，能正常開(kāi)關(guān)。在裝置停車期間，由于設(shè)備內(nèi)幾乎常壓，當(dāng)開(kāi)關(guān)閥門時(shí)，沖洗水閥開(kāi)閥吹掃，從而使閥間和閥腔內(nèi)憋壓，導(dǎo)致打不開(kāi)。

改造措施：在沖洗水閥進(jìn)吹掃法蘭口間加一個(gè)倒淋，當(dāng)閥由于憋壓打不開(kāi)時(shí)，將倒淋打開(kāi)瀉壓，從而使14XV-0009/0010開(kāi)關(guān)動(dòng)作正常。

4.2 15XV-0002/3開(kāi)不到位

氣化裝置中的15單元是灰處理單元，由于灰的粘性很大，該單元下灰閥原選用浮動(dòng)球閥很容易由于灰堆積造成閥門打不開(kāi)，鑒于盤閥在12單元和14單元運(yùn)行比較穩(wěn)定，將15XV-0002/0003也更換為盤閥，但是在正常生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)閥門開(kāi)不到位的現(xiàn)象，由于設(shè)計(jì)差壓小，該閥剛開(kāi)始時(shí)反吹口沒(méi)有加反吹閥門，只是在該閥開(kāi)不到位時(shí)，人為的將反吹截止閥打開(kāi)，進(jìn)行氮?dú)獯祾吆笤撻y能開(kāi)到位，但是該閥門是下灰閥門，動(dòng)作較頻繁，又由于物料灰的粘性很大，時(shí)間長(zhǎng)了就很容易堆積管道，嚴(yán)重到使該閥打不開(kāi)，我們檢查反吹氮?dú)夤艿酪灿捎诨业亩逊e導(dǎo)致反吹氮?dú)夤艿蓝氯詈笫柰ǚ创档獨(dú)夤艿啦⒓右粋€(gè)反吹氮?dú)鈨晌婚y，在閥門開(kāi)關(guān)時(shí)都進(jìn)行吹掃，從而避免了灰的堆積，使該閥動(dòng)作正常。

4.3 15XV-0006打不開(kāi)

15XV-0006采用的是DD型雙閥盤，雙向密封的盤閥，該閥曾出現(xiàn)過(guò)打不開(kāi)，導(dǎo)致閥桿斷裂；此種情況經(jīng)分析也是由于憋壓造成，故在反吹氮?dú)夤芫€另一端又增加一個(gè)瀉壓閥，當(dāng)15XV-0006打開(kāi)之前先開(kāi)瀉壓閥進(jìn)行瀉壓，再開(kāi)閥門，至今該閥運(yùn)行正常。

4.4 15XV-0015/0115/1006

這三個(gè)閥門分別位于下灰系統(tǒng)的靠下方，壓力相對(duì)較低，15XV-1006幾乎接近常壓，這三個(gè)閥門都沒(méi)有帶反吹，故在生產(chǎn)一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)閥門不到位的情況，由于這三個(gè)閥門所在管道內(nèi)的壓力不大，在遇到閥門不到位的情況時(shí)，我們?cè)诟浇觾x表風(fēng)在法蘭口進(jìn)行吹掃，吹掃后閥門開(kāi)關(guān)正常，這三個(gè)閥門有一個(gè)不足之處是，從外觀看不出閥門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，只能從主控顯示知道，這樣很不方便。需增加閥門附件。

4.5 11XV-5292

該閥門為石灰石系統(tǒng)下料閥，原為插板閥。石灰石由于水分、粒徑等原因堆積經(jīng)常板結(jié)打不開(kāi)，需要現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)處理，改用DN300的單盤閥以后，運(yùn)行正常。自帶反吹閥氮?dú)夥创甸y11XV-5292F，如圖3中吹掃孔在閥門兩側(cè)，中間有盤管連接。在正常操作中，鑒于上述盤閥故障原因規(guī)定反吹操作如下。反吹時(shí)，在下料后閥門關(guān)閉時(shí)，打開(kāi)反吹閥，關(guān)閉環(huán)管截止閥，打開(kāi)泄壓閥，進(jìn)行吹掃。每間隔一分鐘，關(guān)閉泄壓閥一次，目的是靠反吹氮?dú)庠陂y腔形成憋壓沖擊閥腔內(nèi)積的石灰石，把灰?guī)С鲩y腔，直至吹掃出的石灰石量明顯下降為之，然后打開(kāi)截止閥，關(guān)閉泄壓閥，吹掃結(jié)束。

圖3 石灰石系統(tǒng)下料閥

在中原大化的盤閥應(yīng)用中，設(shè)計(jì)時(shí)由于考慮到閥間差壓較大，煤粉的沖蝕嚴(yán)重等問(wèn)題自帶了反吹閥。但在低差壓的閥門中沒(méi)有考慮到反吹的問(wèn)題，造成閥門卡澀、憋壓打不開(kāi)。盤閥由于其設(shè)計(jì)原理在正常運(yùn)行時(shí)不容易產(chǎn)生憋壓打不開(kāi)等問(wèn)題，但在停車時(shí)，設(shè)備不帶壓，由于閥門密封性好，閥內(nèi)壓力造成閥門打不開(kāi)的問(wèn)題也要考慮到。

瑕不掩瑜，經(jīng)過(guò)幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，鎖斗閥的國(guó)產(chǎn)化改造是成功的。除去盤閥的本身設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，在采購(gòu)價(jià)格方面，盤閥為國(guó)產(chǎn)設(shè)備，其價(jià)格也遠(yuǎn)低于進(jìn)口球閥，國(guó)產(chǎn)盤閥在Shell煤氣化裝置的使用，解決了Shell工藝設(shè)備上的缺陷及不足，為煤氣化裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了保障。隨著國(guó)內(nèi)Shell煤氣化裝置運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，部分關(guān)鍵設(shè)備到了故障高發(fā)期，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的替代對(duì)節(jié)約資金非常明顯，Shell煤氣化工藝中關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化是國(guó)內(nèi)發(fā)展的一大趨勢(shì)。

[1]吳俊偉，嚴(yán)啟斌，吳菁.盤閥[P].中國(guó)，200620047805.2，2007.

[2]侯洪濤，張彥民.盤閥在殼牌煤氣化裝置煤粉輸送系統(tǒng)的應(yīng)用.化肥設(shè)計(jì)，2012年第6期.

[3]曹輝，曹磊.硅化工用球閥損壞分析及盤閥的應(yīng)用[J].閥門，2011，(03)：29-30，36.

[4]朱炳興.儀表工試題集.現(xiàn)場(chǎng)儀表分冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2002，5.