孫 順

（大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古赤峰）

1.簡(jiǎn)介

灰鎖是碎煤加壓氣化爐（以下簡(jiǎn)稱氣化爐）排灰的臨時(shí)儲(chǔ)存設(shè)備，與氣化爐底部相連，有液壓控制的上閥和下閥?；益i連續(xù)不斷的接收氣化爐旋轉(zhuǎn)爐篦的排灰，正常情況下灰鎖上閥打開，下閥關(guān)閉與氣化爐聯(lián)通，壓力相同，當(dāng)灰鎖滿料后灰鎖上閥關(guān)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(guān)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(guó)內(nèi)現(xiàn)在運(yùn)行的氣化爐均為3 MPa，大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目，首次將氣化爐運(yùn)行壓力提高至4 MPa。經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，在4 MPa壓力下運(yùn)行的氣化爐灰鎖上閥頭密封圈頻繁出現(xiàn)斷裂現(xiàn)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(chǎn)帶來(lái)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(yàn)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(zhì)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(dāng)氣化爐運(yùn)行壓力提高至4 MPa時(shí)，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(zhì)合金和15CrMoⅡ的膨脹系數(shù)不同，經(jīng)試驗(yàn)，在400℃時(shí)閥頭外徑比密封圈內(nèi)徑大5 mm，再加上灰鎖的上閥關(guān)閉動(dòng)作由液壓驅(qū)動(dòng)，閥頭和閥座接觸時(shí)難免產(chǎn)生撞擊，在膨脹力和撞擊力的雙重作用下頻繁發(fā)生密封圈斷裂事故。

3.改進(jìn)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(duì)密封圈的作用。

（2）減小撞擊力?；益i上閥的關(guān)閉速度可以通過液壓系統(tǒng)的節(jié)流閥調(diào)節(jié)，通過減緩關(guān)閉的速度已減小閥頭和閥座間的撞擊力，通過實(shí)驗(yàn)，將關(guān)閉時(shí)間控制在3 s左右為最佳時(shí)間，太快撞擊力較大，太慢上閥密封不嚴(yán)。

（3）改變閥頭結(jié)構(gòu)。將閥頭的結(jié)構(gòu)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(zhì)合金并進(jìn)行熱處理，隨后通過機(jī)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(shù)不同而在高溫下產(chǎn)生的膨脹力。

圖1 灰鎖上閥頭

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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