4 MPa壓力下灰鎖上閥使用研究

孫 順

（大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司 內蒙古赤峰）

1.簡介

灰鎖是碎煤加壓氣化爐（以下簡稱氣化爐）排灰的臨時儲存設備，與氣化爐底部相連，有液壓控制的上閥和下閥。灰鎖連續不斷的接收氣化爐旋轉爐篦的排灰，正常情況下灰鎖上閥打開，下閥關閉與氣化爐聯通，壓力相同，當灰鎖滿料后灰鎖上閥關閉，灰鎖泄壓至常壓，下閥打開灰渣在自重的所用下排出灰鎖，灰鎖排凈后下閥關閉，用中壓蒸汽充壓至與氣化爐壓力相同，打開上閥接收排灰。

國內現在運行的氣化爐均為3 MPa，大唐克旗煤制天然氣項目，首次將氣化爐運行壓力提高至4 MPa。經過一段時間的試運行發現，在4 MPa壓力下運行的氣化爐灰鎖上閥頭密封圈頻繁出現斷裂現象（基本每15天損壞1套），由于灰鎖上閥與氣化爐直接相連，必須停爐才能檢修，給生產帶來極大影響。為解決灰鎖上閥密封圈頻繁斷裂問題所做的試驗和研究成果。

2.故障原因分析

灰鎖上閥密封圈材料為碳化鎢硬質合金，硬度＞70 HRC，鑲嵌在材料為15CrMoⅡ的閥頭本體上，下部用壓緊圈壓緊（圖1）。當氣化爐運行壓力提高至4 MPa時，用于給灰鎖充壓的過熱蒸汽壓力也同步提高，從而使蒸汽溫度隨之上升（約為435℃），由于碳化鎢硬質合金和15CrMoⅡ的膨脹系數不同，經試驗，在400℃時閥頭外徑比密封圈內徑大5 mm，再加上灰鎖的上閥關閉動作由液壓驅動，閥頭和閥座接觸時難免產生撞擊，在膨脹力和撞擊力的雙重作用下頻繁發生密封圈斷裂事故。

3.改進方案

（1）增大配合間隙。將密封圈和閥頭本體的配合間隙增大到6 mm，間隙中填充柔性石墨填料，以減小膨脹力對密封圈的作用。

（2）減小撞擊力。灰鎖上閥的關閉速度可以通過液壓系統的節流閥調節，通過減緩關閉的速度已減小閥頭和閥座間的撞擊力，通過實驗，將關閉時間控制在3 s左右為最佳時間，太快撞擊力較大，太慢上閥密封不嚴。

（3）改變閥頭結構。將閥頭的結構形式徹底改變，取消碳化鎢密封圈及壓緊圈，將閥頭本體增大，外圈堆焊硬質合金并進行熱處理，隨后通過機械加工加工成與密封圈密封面相同的形式，從根本上解決因膨脹系數不同而在高溫下產生的膨脹力。

圖1 灰鎖上閥頭

4.實驗結果

同時采用第一種、第二種改進方案和同時采用第二種、第三種改進方案進行對比實驗，經過近3個月的試驗表明，同時采用第一種、第二種改進方案的，雖然可以減少碳化鎢密封圈的損壞頻率（3個月共損壞3套），但依然不夠理想。同時采用第二種、第三種改進方案的可滿足生產需要，特別是通過第三種方案改造的灰鎖上閥頭，使用3個月后依然沒有損壞。