許士科，徐洪法

(新能鳳凰〔滕州〕能源有限公司，山東滕州 277527)

新能鳳凰(滕州)能源有限公司(以下簡稱新能鳳凰)氣化裝置采用對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化技術，采用氣流床反應器，以水煤漿和純氧為原料，在高溫(1 250 ℃)、高壓(6.5 MPa)、非催化條件下進行部分氧化反應，生成以CO和H2為有效成分的粗合成氣，粗合成氣經(jīng)過激冷室除渣、旋風分離器除灰、水洗塔洗滌和減濕、灰水換熱等過程，水洗塔出口合成氣汽氣比約為1.4，含塵質量濃度<1 mg/m3(標態(tài))，溫度為252 ℃。氣化爐投料初始階段，水洗塔出口合成氣組分指標很難控制，特別是含汽、含塵及含灰指標往往超標。合成氣放空壓力調節(jié)閥位于渣水處理工段，安裝于水洗塔出口合成氣去火炬排放管道上，屬于關鍵調節(jié)閥，其在氣化爐投料升壓、對單臺氣化爐泄壓、保壓運行、停車放空及氮氣置換的工藝操作環(huán)節(jié)中，承擔背壓調節(jié)、控制系統(tǒng)壓力、安全放空等關鍵作用。

1 調節(jié)閥故障及處理措施

新能鳳凰采用的6只合成氣放空壓力調節(jié)閥均為套筒閥，每臺氣化爐配置2只調節(jié)閥，規(guī)格分別為Φ203.2 mm 900LB調節(jié)閥(PV1301A/C/E)和Φ406.4 mm 900LB調節(jié)閥(PV1301B/D/F)。2只調節(jié)閥實現(xiàn)分程控制，即在氣化裝置升壓時先緩慢關閉調節(jié)閥PV1301B，當調節(jié)閥PV1301B全關后再緩慢關閉調節(jié)閥PV1301A，即完成了氣化裝置的升壓。當氣化裝置泄壓時，首先緩慢打開調節(jié)閥PV1301A，當調節(jié)閥PV1301A全開后再緩慢打開調節(jié)閥PV1301B，即完成了氣化裝置的泄壓。合成氣放空壓力調節(jié)閥自2009年12月投運的2年內，流經(jīng)介質不潔凈、工藝不穩(wěn)定等原因造成3只大口徑調節(jié)閥(PV1301B/D/F，以下簡稱大調節(jié)閥)運行過程中常出現(xiàn)調節(jié)閥振動、卡死等故障。

大調節(jié)閥出現(xiàn)振動、卡死等故障對氣化裝置的危害十分嚴重，大調節(jié)閥振動導致閥位波動，給工藝操作人員的控制操作造成不利影響。氣化裝置開車初期，大調節(jié)閥的閥位處于全開狀態(tài)，在氣化裝置升壓時，大調節(jié)閥要緩慢持續(xù)關閉，氣化裝置開始逐漸升壓，就在這個升壓的關鍵時刻，經(jīng)常出現(xiàn)大調節(jié)閥卡死故障，只得被迫停單系統(tǒng)進行檢修。如果大調節(jié)閥出口截止閥出現(xiàn)返回流現(xiàn)象，必須被迫全系統(tǒng)停車檢修。如果在氣化裝置泄壓時大調節(jié)閥卡死，就只能用小口徑放空調節(jié)閥(PV1301A/C/E，以下簡稱小調節(jié)閥)進行氣化裝置放空，進而延長了氣化裝置的放空時間，同時延長了檢修時間或者正常倒爐時間。

合成氣放空壓力調節(jié)閥發(fā)生卡死故障后，采用的措施是停車拆卸閥芯，取出套筒，用手電鉆鉆孔清垢，再用細砂紙打磨結垢。此方法可能損傷套筒內外密封面和套筒流通孔的截面。大調節(jié)閥的清垢工作由于流通孔較多，且要求小心謹慎保護套筒表面，較為復雜困難；另外，由于調節(jié)閥質量較大，位于渣水四樓上且無吊裝支點，給拆卸工作帶來較大困難。

2 調節(jié)閥故障原因分析

根據(jù)大調節(jié)閥的結構特點及使用積累的經(jīng)驗，分析調節(jié)閥出現(xiàn)振動、卡死等故障的可能原因歸納如下。

(1) 按調節(jié)閥選用原則，套筒式結構調節(jié)閥適用介質清潔、不含顆粒的場合，而合成氣成分非常復雜并含有煤灰等顆粒，并且這些顆粒狀物質容易結晶，這些顆粒狀物質往往卡在套筒與閥芯間隙中，進而造成調節(jié)閥卡死。

(2) 合成氣放空壓力調節(jié)閥一般處于關閉狀態(tài)，造成合成氣中的雜質淤積在套筒導向間隙內，進而形成固態(tài)碳；當氣化爐壓力發(fā)生變化需要調節(jié)閥動作時，往往無法正常調節(jié)。

(3) 氣化裝置開車初期，合成氣放空壓力調節(jié)閥處于全開狀態(tài)；由于開車初期合成氣介質較臟，且含有固態(tài)顆粒(有時有細小鐵絲)，還有瞬時熱脹冷縮現(xiàn)象，容易造成調節(jié)閥卡死故障。

(4) 調節(jié)閥振動主要是由于調節(jié)閥在某一開度范圍時，其固有振動頻率接近系統(tǒng)的振動頻率，形成共振而造成的。

(5) 調節(jié)閥閥前壓力為6.60 MPa(絕壓)、閥后壓力為0.30 MPa(絕壓)，調節(jié)閥關閉差壓為7.20 MPa。

綜上所述，套筒式調節(jié)閥結構不太適用于合成氣系統(tǒng)的調節(jié)。事實上，其他同類企業(yè)氣化裝置也發(fā)現(xiàn)同樣的問題。

3 高壓偏心旋轉調節(jié)閥主要優(yōu)點及應用

高壓偏心旋轉調節(jié)閥的主要優(yōu)點：①偏心旋轉閥閥芯閥座只有在密封時才接觸，一旦動作，馬上脫開，有效避免了卡死故障；②偏心旋轉導向部分，采用封閉式結構，保證了調節(jié)閥動作的可靠性；③閥體結構簡單，流道通暢，不會造成雜質沉淀，也易于進行硬化處理；④高壓偏心旋轉調節(jié)閥閥體可調比是套筒閥的2倍，固有振動頻率與套筒式完全不一致，保證了調節(jié)閥調節(jié)的平穩(wěn)性；⑤大功率執(zhí)行機構及高強度的零件設計，保證了調節(jié)閥具有很高的使用壓差；⑥采用法蘭式結構的偏心旋轉閥結構輕巧，十分便于安裝拆檢。為此，建議將大調節(jié)閥改為高壓偏心旋轉調節(jié)閥。

考慮到調節(jié)閥數(shù)量較多，全部更換費用較高，先在1套氣化裝置上改造，且有2只口徑不同的調節(jié)閥分程使用。2013年7月，購買了1只壓力等級為ANSI900、DN 400 mm的法蘭式氣動偏心旋轉調節(jié)閥。2013年7月更換使用3年來，效果較好，調節(jié)閥運行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)過振動及卡死等任何故障，消除了由此帶來的安全隱患，保障了氣化裝置開停車的順利進行，確保了生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

4 結語

在水煤漿加壓氣化工藝系統(tǒng)中，合成氣放空壓力調節(jié)閥起到了關鍵的調節(jié)功能，其動作響應速度和穩(wěn)定可靠性關系著生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行及設備人員的財產(chǎn)生命安全。高壓偏心旋轉調節(jié)閥可以解決在開停車過程中出現(xiàn)的卡死故障，減少了停車檢修的現(xiàn)象發(fā)生，從而保障了氣化裝置安全穩(wěn)定運行，其在此工藝環(huán)境中將會得到越來越廣泛的運用。