盘阀在煤气化装置中的应用

周玉红，杨恩杰，王常凯

(河南煤业化工集团 中原大化公司，河南 濮阳 457004)

河南煤业化工集团中原大化公司煤化工500 kt/a甲醇项目气化锁斗阀原先采用进口Flowserve浮动球阀，金属密封,但由于煤粉锁斗阀的高压差、高冲刷工作环境造成阀体、阀球及密封冲蚀严重，使得阀门极易损坏，需频繁更换阀门，严重影响了生产，所以气化锁斗阀改造势在必行。历时半年的考察交流比较，最终选用国产的盘阀。

1 概 述

盘阀是通过滑动圆盘来实现开关的一种快开、快关型阀门。它独有的硬密封面具有自研磨作用，在磨损、冲蚀物料的过程中可不断提高密封性，其寿命要比其他阀门长好几倍。

2 工作原理及结构

驱动装置通过阀杆与摇臂使阀盘转动一定的角度来实现阀门的开关。阀盘密封面借助弹簧与阀座紧密贴合，弹簧压力使阀盘始终紧密贴合在阀座上，又允许阀盘在密封面的垂直方向上有位移，这有助于补偿阀门零件由热胀冷缩而引起的形变和多次开关后产生的微量磨损，克服背压变化对密封的影响并能防止颗粒介质进入密封面之间；在盘阀启闭过程中，阀座密封面与阀盘在切线方向上的摩擦力之差，使阀盘在一个启闭循环过程中产生自转，并可以不断剪切与清扫在工艺过程中有可能堆积在阀腔内的介质，这些特点是其他阀门不具备的。

3 盘阀与其他普通阀的性能区别

盘阀与其他普通阀门的性能区别见表1所列。

4 盘阀在气化装置中的应用

该公司甲醇装置在煤加压进料、除渣、除灰工段中将16台气化锁斗阀改造为双盘阀。

4．1 改造前情况

该项目气化锁斗阀在改造前主要存在以下问题：

1) 在煤加压进料、除渣、除灰工段的实际运行中，进口球阀作为锁斗阀经常出现憋压、卡死现象以及在煤粉的输送中，煤粉由于硬度高的原因,球容易被煤粉包裹,且频繁地开启容易破坏金属密封,导致泄漏等问题的出现。此时，在高压差情况下，阀体及密封面极易被冲蚀，所以一般的球阀使用寿命非常短。据了解采用国内的硬密封球阀，最频繁的情况下，一周需更换一次。

2) 除了由于冲刷或磨损同一点，同时在高温、阀体腐蚀及在流通通道穿孔工况下引起球阀损坏之外，还有阀门在开关的过程中,介质会进入阀的中腔，随着中腔物料的积累，阀门的开关扭矩变大，尤其是超细煤/灰粉的堆积，也会导致阀门的损坏。

3) 在介质为飞灰时，由于球阀的结构特点，易造成阀腔积灰过多，使阀芯动作时摩擦力增大，阀门动作过于缓慢，影响工艺操作。

4．2 改造情况

1) 采用的国产盘阀体积较大、安装空间不够，笔者采用机动的安装方式并改变电缆槽架、气源管，导压管的走向，使得盘阀安装到位；改造过程中涉及电缆回路较多，采用原阀门的回路，在DCS中重新组态调试；同时在改造后的各个盘阀上加装反吹电磁阀，并在DCS中重新组态和对改造的盘阀的反吹阀逻辑进行重新修改，使其实现跟随主阀一起吹扫，从而避免了工艺人员单一手动操作，满足了工艺要求，减小了工艺操作量。改造后的盘阀都采用双电磁阀而且盘阀吹扫管增加了截止阀，便于以后检修。

表1 盘阀与其他普通阀门的性能区别

2) 改造后使用的盘阀，其附件普遍存在的一个问题，即反馈开关经常出现故障。因为阀位开关均是接近式开关，其断开电压接近8 V(DC)，而目前使用的FOXBORO I/A’S控制系统数字量输入卡的闭合门槛电压为8 V(DC)，当阀门动作时，阀门反馈开关电压正处于卡件临界位置。当现场开关断开后，在主控可能显示仍然为闭合，造成阀位的虚假不到位。通过更换MTL5018型安全栅。该安全栅的断开电压为6 V(DC)，避开了接近开关的断开电压值，因而有效地避免了该类问题。

4．3 使用情况

1) 整体烧结式阀盘，阀座硬度高,有良好的耐冲刷性和耐腐蚀性。具有自旋转结构的阀盘不但可达到与阀座的自研磨作用,增强密封面的自清洁性能,而且在开关过程中可剪切物料,保留了较为可靠的刮削设计，可在使用中持续达到ANSIB16．104Ⅵ级密封要求。

2) 阀盘密封面为碟簧正压力补充,保证阀门在设计允许的压力内提供足够的密封预紧力,防止物料进入密封面造成表面损伤,影响密封性能。

3) 阀杆采用防喷设计,保证了阀门在高压场合使用的可靠性。阀杆与轴套用柔性石墨润滑,解决了高压阀门开关时存在的启闭扭矩过大的问题,同时阀门在操作使用过程中的安全性也得到了保障。

4) 填料处的弹簧补偿设计能保证在温度及压力波动的情况下,给予填料必须的补偿力来保证阀门密封性能。其次,也能满足长期对外漏的密封性能要求。

5) 阀门内件根据工艺要求的不同,可设计为表面特殊处理。例如选用硬度高、耐冲刷性能好的材料或采用内件表面硬化处理的方式来提高耐磨性。

6) 阀门选择较大输出力的执行机构,保证在阀门内部出现少量堆积时不影响阀门正常动作到位。

5 结束语

气化锁斗阀改造是个长期的工程，需要根据实际运行的情况进行革新，并且相同的阀门在不同的工况、不同的介质下运行情况也不尽相同。总体来说，气化锁斗阀的国产化改造在经历了装置高负荷运行的检验后是成功的，满足了气化装置长周期、高负荷的生产要求。

参考文献：

[1] 谢克星，于遵宏，王辅臣．煤炭气化技术[M]．北京： 化学工业出版社，2010．

[2] 历万鸣．化工仪表及自动化[M]．北京： 化学工业出版社，1981．

[3] 候志林．过程控制与自动化仪表[M]．北京： 机械工业出版社，2003．

[4] 邵裕森．过程控制及仪表[M]．上海： 上海交通大学出版社，1995．

[5] 陆德民，张振基，黄步余．石油化工自动控制设计手册[M]．3版．北京： 化学工业出版社，2000．

[6] 王森．仪表常用数据手册[M]．北京： 化学工业出版社，1998．

[7] 乐嘉谦．仪表工手册[M]．北京： 化学工业出版社，2000．

[8] 王新刚，戴洪波．德士古气化炉炉温软测量建模及其工程实现[J]．化工自动化及仪表，2006,33(03)： 59-63．

[9] 将甲金，宋羽，路文学，等．多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优越性[J]．化工过程与装备，2011(01)： 108-109．

[10] 武利军，周静，刘璐，等．煤气化技术进展[J]．洁净煤技术，2002,8(01)： 31-34．

[11] 王红望．安全仪表系统的实施及应用[J]．石油化工自动化，2009，45(01)： 72-74．