王世杰

(河南能源化工集團中原大化集團公司，河南 濮陽 457004)

1 盤閥的工業(yè)應用

河南能源化工集團中原大化集團公司使用Shell工藝煤制氣生產甲醇，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用了盤閥。

2 盤閥的結構特點

盤閥采用平面密封的基本機理，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的轉動實現對流通通道的打開和切斷，閥盤在閥腔內轉動時，閥盤本身也在自轉，這樣的自轉有兩個明顯的優(yōu)點，一是閥盤每次切割物料的點都不同，其磨損和沖刷都很均勻；二是閥盤的自轉是良好的自研磨過程，對于閥盤和閥座是很好的補償，因此盤閥是一種在開關過程中可以對其密封面進行動態(tài)修復的閥門，這是其他任何結構的閥門所不具備的特點。

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。

盤閥在開關過程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，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，閥盤的運動不會象球閥那樣急劇地改變流線的方向從而導致對密封面或者是閥內件的劇烈沖刷，因此盤閥的結構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。

盤閥的閥桿結構也不象球閥那樣受到很大的扭轉力和拉力，所以閥桿的使用壽命也得到延長。其中閥桿的作用主要是連接驅動裝置與閥盤，所以只需要承受驅動裝置對它的推力和拉力，所以閥桿的摩擦損耗很小。

3 盤閥在煤氣化關鍵部位的應用

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。首先煤粉加壓輸送系統(tǒng)之前，原煤經U1100磨煤干燥系統(tǒng)(CMD)處理后，依次經過常壓粉煤貯罐、煤粉鎖斗及煤粉給料倉，而后由高壓氮氣將粉煤送至氣化爐。在煤粉的輸送過程中，煤粉下料閥的開關性能及密封性能，直接影響著煤粉輸送單元及氣化爐的正常運行。

圖2 煤加壓給料系統(tǒng)示意圖

按照殼牌原設計安裝的是進口硬密封浮動球閥的雙閥組(Argus公司產品)。在系統(tǒng)運行過程中，由于煤粉鎖斗和煤給料倉之間壓差較大，加上原料煤煤質問題，系統(tǒng)需順控頻繁開關球閥排堵。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，閥門會發(fā)生內漏，導致雙閥組之間憋壓，出現卡澀、無法打開等問題。內漏后，漏進雙閥組之間的粉煤又進一步增大了閥門的磨損程度，使閥門的使用壽命縮短，嚴重影響系統(tǒng)長周期運行。此外，閥門內漏還可能造成煤給料倉壓力波動，致使煤粉管線波動，氣化爐爐溫頻繁波動，嚴重影響煤燒嘴的使用壽命，也會對氣化爐內件造成損害。開車以來，閥門更換頻繁嚴重影響生產。經論證后，煤粉下料單元的鎖斗閥、平衡閥首先改為使用國產安特威公司生產的盤閥。

4 盤閥實際運行過程中的故障分析

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，該兩個閥門運行正常，未出現過開關不正常的問題。之后灰系統(tǒng)下灰閥15XV-0002/0003等共更換了14臺盤閥，其中雙盤閥6臺。在運行過程中也出現了一些故障，有的是設計的缺陷，有的是操作的失誤，在使用過程中我們體會到了他們的優(yōu)點，同時也發(fā)現了有些不足之處，現結合生產中遇到的問題分析如下

4.1 14XV-0009/0010在停車檢修期間打不開

14XV-0009/0010為渣排放雙盤閥，生產無故障，但是在裝置停車時，聯校閥門卻發(fā)現該閥打不開，檢查電磁閥信號正常，氣路切換也正常，盤閥打不開的原因很可能是閥間和閥腔內憋壓造成，由于該閥在開關動作時都要吹沖洗水，防止物料堆積，在正常生產時，因為渣收集槽V-1402和渣排放罐V-1403中都有壓力，當閥門動作時，反吹沖洗水閥打開，閥間和閥腔內因為沖洗水的原因，內也有一定的壓力，這個壓力和設備內的壓力幾乎一樣，故在正常生產中這兩個閥并不存在憋壓現象，能正常開關。在裝置停車期間，由于設備內幾乎常壓，當開關閥門時，沖洗水閥開閥吹掃，從而使閥間和閥腔內憋壓，導致打不開。

改造措施：在沖洗水閥進吹掃法蘭口間加一個倒淋，當閥由于憋壓打不開時，將倒淋打開瀉壓，從而使14XV-0009/0010開關動作正常。

4.2 15XV-0002/3開不到位

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球閥很容易由于灰堆積造成閥門打不開，鑒于盤閥在12單元和14單元運行比較穩(wěn)定，將15XV-0002/0003也更換為盤閥，但是在正常生產中經常出現閥門開不到位的現象，由于設計差壓小，該閥剛開始時反吹口沒有加反吹閥門，只是在該閥開不到位時，人為的將反吹截止閥打開，進行氮氣吹掃后該閥能開到位，但是該閥門是下灰閥門，動作較頻繁，又由于物料灰的粘性很大，時間長了就很容易堆積管道，嚴重到使該閥打不開，我們檢查反吹氮氣管道也由于灰的堆積導致反吹氮氣管道堵塞，最后疏通反吹氮氣管道并加一個反吹氮氣兩位閥，在閥門開關時都進行吹掃，從而避免了灰的堆積，使該閥動作正常。

4.3 15XV-0006打不開

15XV-0006采用的是DD型雙閥盤，雙向密封的盤閥，該閥曾出現過打不開，導致閥桿斷裂；此種情況經分析也是由于憋壓造成，故在反吹氮氣管線另一端又增加一個瀉壓閥，當15XV-0006打開之前先開瀉壓閥進行瀉壓，再開閥門，至今該閥運行正常。

4.4 15XV-0015/0115/1006

這三個閥門分別位于下灰系統(tǒng)的靠下方，壓力相對較低，15XV-1006幾乎接近常壓，這三個閥門都沒有帶反吹，故在生產一段時間后會出現閥門不到位的情況，由于這三個閥門所在管道內的壓力不大，在遇到閥門不到位的情況時，我們在附近接儀表風在法蘭口進行吹掃，吹掃后閥門開關正常，這三個閥門有一個不足之處是，從外觀看不出閥門的開關狀態(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、粒徑等原因堆積經常板結打不開，需要現場手動處理，改用DN300的單盤閥以后，運行正常。自帶反吹閥氮氣反吹閥11XV-5292F，如圖3中吹掃孔在閥門兩側，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，在下料后閥門關閉時，打開反吹閥，關閉環(huán)管截止閥，打開泄壓閥，進行吹掃。每間隔一分鐘，關閉泄壓閥一次，目的是靠反吹氮氣在閥腔形成憋壓沖擊閥腔內積的石灰石，把灰?guī)С鲩y腔，直至吹掃出的石灰石量明顯下降為之，然后打開截止閥，關閉泄壓閥，吹掃結束。

圖3 石灰石系統(tǒng)下料閥

在中原大化的盤閥應用中，設計時由于考慮到閥間差壓較大，煤粉的沖蝕嚴重等問題自帶了反吹閥。但在低差壓的閥門中沒有考慮到反吹的問題，造成閥門卡澀、憋壓打不開。盤閥由于其設計原理在正常運行時不容易產生憋壓打不開等問題，但在停車時，設備不帶壓，由于閥門密封性好，閥內壓力造成閥門打不開的問題也要考慮到。

瑕不掩瑜，經過幾年的生產實踐，鎖斗閥的國產化改造是成功的。除去盤閥的本身設計優(yōu)勢，在采購價格方面，盤閥為國產設備，其價格也遠低于進口球閥，國產盤閥在Shell煤氣化裝置的使用，解決了Shell工藝設備上的缺陷及不足，為煤氣化裝置的長周期運行提供了保障。隨著國內Shell煤氣化裝置運行時間的延長，部分關鍵設備到了故障高發(fā)期，國產設備的替代對節(jié)約資金非常明顯，Shell煤氣化工藝中關鍵設備的國產化是國內發(fā)展的一大趨勢。

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