李自恩

(大唐呼倫貝爾化肥有限公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000)

大唐呼倫貝爾化肥有限公司氣化工藝為熔渣-非熔渣氧氣分級(jí)技術(shù)，氣化用煤為呼倫貝爾當(dāng)?shù)睾置?，是世界首套褐煤水煤漿氣化工業(yè)化裝置，迄今為止，該套裝置運(yùn)行穩(wěn)定[1-4]。

氣化裝置配套的鎖斗系統(tǒng)與傳統(tǒng)徳士古氣化技術(shù)鎖斗工藝流程系統(tǒng)一致，其主要作用是將氣化爐爐渣經(jīng)鎖斗順控十三步由高壓到低壓排至渣池內(nèi)[5-6]。由于鎖斗系統(tǒng)周期性的工作性質(zhì)和爐渣對(duì)閥芯的沖刷，鎖斗閥門經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象；在實(shí)際生產(chǎn)中，若能及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出內(nèi)漏原因，對(duì)鎖斗系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要作用。筆者根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐，總結(jié)了判斷鎖斗泄壓閥、鎖斗沖洗水閥、鎖斗充壓閥、鎖斗排渣閥等閥門內(nèi)漏的方法。

1 鎖斗系統(tǒng)工藝流程及邏輯順控

在收渣階段，氣化爐激冷室(R0201)底部的渣和水經(jīng)鎖斗收渣閥(XV02008)、鎖斗安全閥(XV02009)進(jìn)入鎖斗(D0201)。XV02009處于常開狀態(tài)，僅當(dāng)激冷室液位低低(LI02002/03/04)時(shí)，XV02009才關(guān)閉。鎖斗循環(huán)泵(P0204)從鎖斗頂部抽取相對(duì)潔凈的水送回激冷室底部，然后將渣沖入鎖斗。

鎖斗循環(huán)分為泄壓、清洗、排渣、充壓、收渣等5個(gè)階段，由鎖斗程序自動(dòng)控制。循環(huán)時(shí)間一般為40 min，可以根據(jù)具體情況設(shè)定。鎖斗程序啟動(dòng)后，鎖斗泄壓閥(XV02015)打開，開始泄壓(泄壓至鎖斗壓力低于280 kPa)，鎖斗內(nèi)壓力泄至渣池(V0310)。泄壓后，泄壓管線清洗閥(XV02016)打開清洗泄壓管線，清洗時(shí)間結(jié)束后，XV02016關(guān)閉。鎖斗沖洗水閥(XV02014)和鎖斗排渣閥(XV02010)及泄壓管線清洗閥(XV02016)打開，開始排渣。當(dāng)鎖斗沖洗水罐(V0204)液位(LICA02007)降至指定位置或XV02010打開到一定時(shí)間，XV02010、XV02016和XV02014關(guān)閉。XV02010關(guān)5 min后，渣池溢流閥(XV03001)和(XV03002)打開。鎖斗充壓閥(XV02013)打開，用高壓灰水泵(P0304)過(guò)來(lái)的灰水開始為鎖斗進(jìn)行充壓。當(dāng)氣化爐與鎖斗壓差(即PDI02021<180 kPa)低時(shí)，鎖斗收渣閥(XV02008)打開，XV02013關(guān)閉，鎖斗循環(huán)泵進(jìn)口閥(XV02011)打開，鎖斗循環(huán)泵循環(huán)閥(XV02012)關(guān)閉，鎖斗開始收渣，收渣計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)收渣時(shí)間結(jié)束和鎖斗沖洗水罐液位(LICA02007)高同時(shí)滿足時(shí)，XV02012打開，XV02011關(guān)閉，P0204自循環(huán)。XV02008關(guān)閉，XV02015打開，鎖斗重新進(jìn)入泄壓步驟，如此進(jìn)行循環(huán)。

由低壓灰水泵(P0302)加壓后的灰水經(jīng)鎖斗沖洗水冷卻器(E0202)冷卻后，送入鎖斗沖洗水罐(V0204)，作為鎖斗排渣時(shí)的沖洗水。鎖斗系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。

2 鎖斗閥門內(nèi)外漏的原因分析

一般情況下，閥門的密封部位有三處：①啟閉件與閥座兩密封面間的接觸處；②填料與閥桿和填料函的配合處； ③閥體與閥蓋的連接處。其中前一處的泄漏叫做內(nèi)漏，即通常所說(shuō)的關(guān)閉不嚴(yán)，會(huì)影響閥門截?cái)嘟橘|(zhì)的能力；后兩處的泄漏叫做外漏，即介質(zhì)從閥內(nèi)泄漏到閥外，外漏會(huì)造成物料損失，污染環(huán)境，甚至引起火災(zāi)、爆炸、中毒等危害生命安全的重大事故，給化工生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失和巨大安全隱患[7-8]。

圖1 鎖斗系統(tǒng)工藝流程

2.1 閥門外漏

外漏常見(jiàn)于閥體、閥桿、填料函與閥體的連接部位。

(1) 閥體發(fā)生泄漏，是因?yàn)殚y體通常是鑄造的，容易形成砂眼等鑄造缺陷，閥體上的砂眼會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)的泄漏。此種泄漏一般都表現(xiàn)為滲漏，流量較小，通過(guò)水壓試驗(yàn)即可發(fā)現(xiàn)。

(2) 閥桿發(fā)生泄漏，是因?yàn)殚y門的閥桿由于設(shè)計(jì)和選材不當(dāng)而引起閥桿在某個(gè)位置被卡死，使閥門無(wú)法關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)，造成介質(zhì)泄漏。此種泄漏往往流量較大，對(duì)生產(chǎn)裝置和周圍的環(huán)境容易造成嚴(yán)重的危害。

(3) 填料函發(fā)生泄漏，是因?yàn)樘盍虾商盍舷?、填料、填料墊以及填料壓緊機(jī)構(gòu)等組成。填料箱置于閥體或閥蓋上，起到容納填料的作用。填料墊置于填料箱底部，起到支撐填料的作用。填料分軟質(zhì)密封填料和成型填料兩種。成型填料以彈性材質(zhì)為原料，采用模壓成型或車削加工制成各種環(huán)形密封圈；相比之下，成型填料結(jié)構(gòu)緊湊，密封性能好，適用性更強(qiáng)。介質(zhì)在密封填料處泄漏，主要是由于填料壓蓋松動(dòng)、密封填料不嚴(yán)密、填料品種或質(zhì)量不符合要求、填料老化或被閥桿磨損等原因造成的。

(4) 閥體連接處發(fā)生泄漏，是因?yàn)殚y體連接部位的密封即閥體與閥蓋之間的密封不好。一般情況下為法蘭連接密封，當(dāng)閥門公稱直徑較小時(shí)為螺紋連接密封。墊片的類型、材質(zhì)或尺寸不符合要求、法蘭密封面加工質(zhì)量差、連接螺栓緊固不當(dāng)、因管道配置不合理而在連接處產(chǎn)生過(guò)大附加載荷等原因，都能引起閥體連接部位泄漏。

2.2 閥門內(nèi)漏

閥門關(guān)閉不嚴(yán)形成的泄漏為內(nèi)漏，常發(fā)生在閥座密封面。分析其原因：

(1) 閥門的設(shè)計(jì)和制造工藝存在問(wèn)題，造成閥門密封不嚴(yán)而導(dǎo)致介質(zhì)的泄漏，多為滲漏或小流量連續(xù)排放。

(2) 閥板或密封面變形，造成密封不嚴(yán)，從而引起介質(zhì)的泄漏，一般為滲漏或小流量連續(xù)排放。

(3) 在閥門的制造、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、安裝和使用等過(guò)程中，損傷了閥門的密封面，使密封不嚴(yán)，導(dǎo)致閥門泄漏。這種泄漏也表現(xiàn)為小流量的滲漏。

(4) 介質(zhì)內(nèi)含有固體雜質(zhì)造成閥門關(guān)閉不嚴(yán)，從而引起介質(zhì)泄漏。這種泄漏可能是小流量的，也可能流量較大。

3 鎖斗系統(tǒng)閥門內(nèi)漏的判斷方式

3.1 鎖斗泄壓閥(XV02015)內(nèi)漏

鎖斗系統(tǒng)泄壓前壓力為3.7 MPa，通過(guò)鎖斗泄壓閥將鎖斗壓力泄至低于280 kPa。由于鎖斗泄壓產(chǎn)生的大多數(shù)為水蒸氣，偶爾會(huì)夾帶爐渣，水蒸氣夾帶爐渣時(shí)易發(fā)生閥芯磨損現(xiàn)象，長(zhǎng)期磨損則導(dǎo)致鎖斗泄壓閥出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象。鎖斗泄壓閥出現(xiàn)輕微內(nèi)漏時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鎖斗沖壓慢，因鎖斗內(nèi)部分黑水通過(guò)鎖斗泄壓閥泄漏至渣池，使得鎖斗集渣時(shí)水溫較正常時(shí)高，而內(nèi)漏嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鎖斗充不到規(guī)定壓力，鎖斗系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行而被迫停車。

鎖斗泄壓閥內(nèi)漏嚴(yán)重時(shí)，將氣化爐負(fù)荷降至最低負(fù)荷運(yùn)行，鎖斗順控由自動(dòng)切換至手動(dòng)，關(guān)閉集渣閥(XV02008)和鎖斗安全閥(XV02009)，鎖斗循環(huán)泵循環(huán)閥(XV02012)打開，鎖斗循環(huán)泵進(jìn)口閥(XV02011)關(guān)閉，即將鎖斗與氣化爐進(jìn)行隔離切出，進(jìn)行在線更換鎖斗泄壓閥，更換閥門時(shí)間不得超過(guò)4 h。

3.2 鎖斗充壓閥(XV02013)內(nèi)漏

鎖斗充壓閥內(nèi)漏是最常見(jiàn)的，主要是因?yàn)槌鋲洪y閥前壓力為5.2 MPa，而其閥后壓力為常壓。鎖斗充壓時(shí)，高壓灰水對(duì)閥芯密封面的磨損較嚴(yán)重，導(dǎo)致磨損內(nèi)漏。

鎖斗充壓閥輕微內(nèi)漏時(shí)，因高壓灰水持續(xù)不斷進(jìn)入鎖斗，導(dǎo)致鎖斗穩(wěn)定較正常時(shí)高一些，鎖斗集渣曲線明顯發(fā)生變化，而在鎖斗順控中表現(xiàn)為鎖斗泄壓緩慢，泄壓時(shí)現(xiàn)場(chǎng)聲音較大；鎖斗充壓閥內(nèi)漏嚴(yán)重時(shí)，鎖斗可能存在泄壓不徹底，鎖斗系統(tǒng)無(wú)法程控運(yùn)行而被迫停車；同時(shí)因高壓灰水的竄入導(dǎo)致氣化爐液位較正常指標(biāo)高，必須加大氣化爐的排水，才能控制氣化爐的液位。

鎖斗充壓閥內(nèi)漏時(shí)，首先利用充壓閥的閥前手閥將高壓灰水進(jìn)行切斷，然后按照3.1中的方法將鎖斗系統(tǒng)切出，即可實(shí)現(xiàn)鎖斗充壓閥門的在線更換。

3.3 鎖斗沖洗水閥(XV02014)內(nèi)漏

鎖斗沖洗水閥內(nèi)漏的主要原因?yàn)闆_刷磨損，沖刷磨損導(dǎo)致閥芯密封不嚴(yán)出現(xiàn)內(nèi)漏。當(dāng)鎖斗沖洗水閥內(nèi)漏時(shí)(閥后單向閥同樣內(nèi)漏，大多情況是單向閥閥瓣不能歸位)，運(yùn)行中表現(xiàn)為鎖斗溫度較正常時(shí)高，鎖斗沖洗水槽液位上升速率較快，嚴(yán)重內(nèi)漏時(shí)，鎖斗沖洗水槽放空管線出現(xiàn)溢流現(xiàn)象。鎖斗系統(tǒng)泄壓時(shí)，中控人員若觀察到鎖斗沖洗水槽液位不漲或出現(xiàn)下降趨勢(shì)時(shí)，基本可判斷是鎖斗沖洗水閥門出現(xiàn)內(nèi)漏。

鎖斗沖洗水閥內(nèi)漏時(shí)，首先將鎖斗沖洗槽加水閥門關(guān)閉，禁止向鎖斗沖洗水槽中加水，然后按照3.1中的方法將鎖斗系統(tǒng)切出，在線更換鎖斗沖洗水閥，系統(tǒng)不用停車。

3.4 鎖斗排渣閥(XV02010)內(nèi)漏

鎖斗排渣閥內(nèi)漏的主要原因是鎖斗排渣時(shí)，爐渣的沖刷磨損所致。當(dāng)鎖斗排渣閥內(nèi)漏輕微時(shí)，鎖斗集渣溫度較正常運(yùn)行高一些，鎖斗充壓時(shí)間較正常運(yùn)行長(zhǎng)一些，渣池液位較正常運(yùn)行上漲趨勢(shì)快，鎖斗集渣時(shí)現(xiàn)場(chǎng)排渣管線有異常響聲。當(dāng)鎖斗排渣閥內(nèi)漏嚴(yán)重時(shí)，鎖斗溫度較正常至少高10 ℃以上，鎖斗出現(xiàn)充不上壓力現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)鎖斗排渣管線異常聲響較大，且排渣管線溫度與鎖斗溫度相近。

鎖斗排渣閥內(nèi)漏時(shí)，氣化爐以最低負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)行在線更換，系統(tǒng)不用停車。

4 結(jié)語(yǔ)

鎖斗系統(tǒng)是褐煤水煤漿氣化爐渣由高壓變?yōu)槌旱谋夭豢缮俚沫h(huán)節(jié)，鎖斗系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系著褐煤水煤漿氣化裝置能否安全運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行中，鎖斗系統(tǒng)的閥門內(nèi)漏可能導(dǎo)致系統(tǒng)減產(chǎn)或停車，因此要求操作人員在生產(chǎn)中能準(zhǔn)確判斷具體內(nèi)漏的閥門，及時(shí)進(jìn)行檢修或更換，避免生產(chǎn)出現(xiàn)較大波動(dòng)，確保氣化裝置的“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行。

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