盤閥在煤氣化裝置中的應用

周玉紅，楊恩杰，王常凱

(河南煤業化工集團 中原大化公司，河南 濮陽 457004)

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

1 概 述

盤閥是通過滑動圓盤來實現開關的一種快開、快關型閥門。它獨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 工作原理及結構

驅動裝置通過閥桿與搖臂使閥盤轉動一定的角度來實現閥門的開關。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，這有助于補償閥門零件由熱脹冷縮而引起的形變和多次開關后產生的微量磨損，克服背壓變化對密封的影響并能防止顆粒介質進入密封面之間；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，使閥盤在一個啟閉循環過程中產生自轉，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的介質，這些特點是其他閥門不具備的。

3 盤閥與其他普通閥的性能區別

盤閥與其他普通閥門的性能區別見表1所列。

4 盤閥在氣化裝置中的應用

該公司甲醇裝置在煤加壓進料、除渣、除灰工段中將16臺氣化鎖斗閥改造為雙盤閥。

4．1 改造前情況

該項目氣化鎖斗閥在改造前主要存在以下問題：

1) 在煤加壓進料、除渣、除灰工段的實際運行中，進口球閥作為鎖斗閥經常出現憋壓、卡死現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,導致泄漏等問題的出現。此時，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。據了解采用國內的硬密封球閥，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，同時在高溫、閥體腐蝕及在流通通道穿孔工況下引起球閥損壞之外，還有閥門在開關的過程中,介質會進入閥的中腔，隨著中腔物料的積累，閥門的開關扭矩變大，尤其是超細煤/灰粉的堆積，也會導致閥門的損壞。

3) 在介質為飛灰時，由于球閥的結構特點，易造成閥腔積灰過多，使閥芯動作時摩擦力增大，閥門動作過于緩慢，影響工藝操作。

4．2 改造情況

1) 采用的國產盤閥體積較大、安裝空間不夠，筆者采用機動的安裝方式并改變電纜槽架、氣源管，導壓管的走向，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中重新組態調試；同時在改造后的各個盤閥上加裝反吹電磁閥，并在DCS中重新組態和對改造的盤閥的反吹閥邏輯進行重新修改，使其實現跟隨主閥一起吹掃，從而避免了工藝人員單一手動操作，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別

2) 改造后使用的盤閥，其附件普遍存在的一個問題，即反饋開關經常出現故障。因為閥位開關均是接近式開關，其斷開電壓接近8 V(DC)，而目前使用的FOXBORO I/A’S控制系統數字量輸入卡的閉合門檻電壓為8 V(DC)，當閥門動作時，閥門反饋開關電壓正處于卡件臨界位置。當現場開關斷開后，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。具有自旋轉結構的閥盤不但可達到與閥座的自研磨作用,增強密封面的自清潔性能,而且在開關過程中可剪切物料,保留了較為可靠的刮削設計，可在使用中持續達到ANSIB16．104Ⅵ級密封要求。

2) 閥盤密封面為碟簧正壓力補充,保證閥門在設計允許的壓力內提供足夠的密封預緊力,防止物料進入密封面造成表面損傷,影響密封性能。

3) 閥桿采用防噴設計,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時存在的啟閉扭矩過大的問題,同時閥門在操作使用過程中的安全性也得到了保障。

4) 填料處的彈簧補償設計能保證在溫度及壓力波動的情況下,給予填料必須的補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) 閥門內件根據工藝要求的不同,可設計為表面特殊處理。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行機構,保證在閥門內部出現少量堆積時不影響閥門正常動作到位。

5 結束語

氣化鎖斗閥改造是個長期的工程，需要根據實際運行的情況進行革新，并且相同的閥門在不同的工況、不同的介質下運行情況也不盡相同?？傮w來說，氣化鎖斗閥的國產化改造在經歷了裝置高負荷運行的檢驗后是成功的，滿足了氣化裝置長周期、高負荷的生產要求。

參考文獻：

[1] 謝克星，于遵宏，王輔臣．煤炭氣化技術[M]．北京： 化學工業出版社，2010．

[2] 歷萬鳴．化工儀表及自動化[M]．北京： 化學工業出版社，1981．

[3] 候志林．過程控制與自動化儀表[M]．北京： 機械工業出版社，2003．

[4] 邵裕森．過程控制及儀表[M]．上海： 上海交通大學出版社，1995．

[5] 陸德民，張振基，黃步余．石油化工自動控制設計手冊[M]．3版．北京： 化學工業出版社，2000．

[6] 王森．儀表常用數據手冊[M]．北京： 化學工業出版社，1998．

[7] 樂嘉謙．儀表工手冊[M]．北京： 化學工業出版社，2000．

[8] 王新剛，戴洪波．德士古氣化爐爐溫軟測量建模及其工程實現[J]．化工自動化及儀表，2006,33(03)： 59-63．

[9] 將甲金，宋羽，路文學，等．多噴嘴對置式水煤漿氣化技術及其優越性[J]．化工過程與裝備，2011(01)： 108-109．

[10] 武利軍，周靜，劉璐，等．煤氣化技術進展[J]．潔凈煤技術，2002,8(01)： 31-34．

[11] 王紅望．安全儀表系統的實施及應用[J]．石油化工自動化，2009，45(01)： 72-74．