1、前言

　　殼牌煤氣化裝置是通過發(fā)送罐工藝將粉煤由氮?dú)饧訅汉竺芟嗨腿霘饣癄t。發(fā)送罐的加料、加壓、放料由鎖斗閥完成;進(jìn)入氣化爐的粉煤流量由粉煤流量調(diào)節(jié)閥控制;粉煤在進(jìn)氣化爐或循環(huán)回至低壓粉煤儲罐之間的切換由粉煤給料三通閥控制。上述3種特種閥門均是干煤粉氣化裝置的關(guān)鍵閥門，但在使用過程中有些閥門出現(xiàn)了一些故障，本文對其中某些故障較嚴(yán)重的閥門做原因分析，指出故障的根本原因，并以圖形化的方式表達(dá)出來，供閥門國產(chǎn)化參考。

2、鎖斗閥

　　安慶石化選用了BURGMANN鎖斗閥。鎖斗閥的參數(shù)：公稱口徑300mm，公稱壓力10.0MPa，

　　介質(zhì)為高壓N2+粉煤，密封等級V級，閥門每20～30min啟閉一次。

圖1 BURGMANN鎖斗閥的結(jié)構(gòu)示意

　　BURGMANN鎖斗閥是固定軸式硬密封球閥，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其閥體為兩塊式，材質(zhì)WCB，流道內(nèi)襯雙相鋼耐磨套，閥體設(shè)吹掃口。球體側(cè)裝，上下轉(zhuǎn)軸的凸輪狀頭部插入球體，轉(zhuǎn)軸由閥蓋中的軸套定位。密封副由碟簧預(yù)緊的閥前密封型閥座和球體組成，球體和閥座的基材為雙相鋼ASTM 890 grade4A，密封面噴焊鎳基合金，硬度HRC60;閥座帶刮掃刃，防止固體顆粒進(jìn)入密封面。閥門配雙作用氣動執(zhí)行器。

　　鎖斗閥運(yùn)行1年后多次出現(xiàn)故障。根據(jù)企業(yè)統(tǒng)計(jì)：2007年1月～2009年8月，4臺粉煤線鎖斗閥共出現(xiàn)故障54次。

　　2007～2009年，鎖斗閥每年的平均故障率(每年的故障次數(shù)比裝置每年的運(yùn)行天數(shù))如圖2所示。

圖2 每年的平均故障率

　　2007～2009年，各種類型的故障占總故障次數(shù)的比例如圖3所示。

圖3 各類故障比例

　　BURGMANN鎖斗閥的故障原因分析如圖4所示。由圖4看出，閥門的氣缸支架強(qiáng)度不足、閥桿與軸套之間的間隙容易進(jìn)粉、執(zhí)行器扭矩不足是鎖斗閥故障的根本原因。

圖4 鎖斗閥故障的原因關(guān)系分析

　　國產(chǎn)化鎖斗閥應(yīng)該采用進(jìn)口密封型固定軸球閥，此種結(jié)構(gòu)球閥的啟閉扭矩受閥門進(jìn)出口壓差的影響小;密封副表面硬度要達(dá)到HRC58-60，硬化層與基體金屬要焊接連接，防止硬化層脫落;閥座與閥體之間的彈簧腔應(yīng)防止煤粉進(jìn)入，以免煤粉塞實(shí)影響彈簧的補(bǔ)償以及閥座與球體的對中;可以在閥桿與閥蓋之間的間隙通入壓力稍高于介質(zhì)壓力的氮?dú)�，以防止煤粉進(jìn)入;氣動頭的輸出扭矩應(yīng)該是計(jì)算值的2～2.5倍。

3、粉煤給料三通閥

　　安慶石化選用了BCH粉煤給料三通閥，粉煤給料三通閥的公稱直徑65mm，公稱壓力10.0MPa，介質(zhì)為N2+粉煤，氣開彈簧復(fù)位，換向時(shí)間小于5s。

　　閥門為旋塞開關(guān)閥，其工作原理如圖5所示。閥體一進(jìn)兩出，材料為WCB;轉(zhuǎn)子設(shè)平行雙通道，材料為雙相鋼ASTM 890 Grade4A;閥體和轉(zhuǎn)子精密配合，配合表面硬化處理。轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動30°，煤線接通，循環(huán)線關(guān)閉;轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動30°，循環(huán)線接通，煤線關(guān)閉。轉(zhuǎn)子驅(qū)動系統(tǒng)由90°標(biāo)準(zhǔn)氣動頭和齒數(shù)比為1:3的內(nèi)嚙合齒輪組合而成，內(nèi)嚙合齒輪可將標(biāo)準(zhǔn)氣缸的90°輸出角轉(zhuǎn)化為30°，并放大氣缸扭矩。

(a)煤線接通，循環(huán)線關(guān)閉

(b)循環(huán)線接通，煤線關(guān)閉

圖5 粉煤三通閥換向原理示意

　　粉煤給料三通閥在使用過程中出現(xiàn)了卡澀現(xiàn)象，分析認(rèn)為轉(zhuǎn)子的偏磨和閥體與轉(zhuǎn)子之間的間隙進(jìn)粉是閥門卡澀的主要原因。

　　粉煤給料三通閥國產(chǎn)化時(shí)，應(yīng)該考慮采用固定軸轉(zhuǎn)子，閥門氣動裝置輸出扭矩值應(yīng)該是計(jì)算值的2～3倍，氣動裝置氣路的設(shè)計(jì)應(yīng)保證2～3s的換向時(shí)間。

4、粉煤流量調(diào)節(jié)閥

　　安慶石化選用了SchuF粉煤流量調(diào)節(jié)閥，閥門公稱直徑65mm，公稱壓力10.0MPa，密封等級為IV級，介質(zhì)為N2+粉煤，閥芯由彈簧開氣動直行程執(zhí)行器驅(qū)動，閥門Cv值70，流量特性為近似等百分比。

　　閥門為角式調(diào)節(jié)閥，結(jié)構(gòu)如圖6所示。閥門進(jìn)口垂直向下，出口與進(jìn)口夾60°角斜向下，氣動直行程執(zhí)行器倒置。杯狀閥芯的杯口向上，其側(cè)壁開槽，進(jìn)口流入的粉煤垂直落入閥芯杯口，通過閥芯側(cè)壁的開槽，斜向下流出閥門。閥芯上下移動，通過改變開槽的遮擋面積，從而改變粉煤流量。閥芯由閥桿拖動，閥桿防轉(zhuǎn)，用波紋管密封，閥蓋加吹氣，防止因粉煤沉積而引起的波紋管卡澀。閥體內(nèi)襯和閥芯均采用碳化鎢防止磨損。

圖6 粉煤流量調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意

　　粉煤流量調(diào)節(jié)閥使用情況良好。操作時(shí)，應(yīng)始終保持一定氣量的上蓋吹氣，防止閥門運(yùn)行時(shí)煤粉大量沉積在閥蓋底部，影響波紋管位移;閥芯側(cè)壁開槽形狀合適，讓閥門工作開度盡量大，以便降低節(jié)流處煤粉流速，延長閥門內(nèi)件壽命。

5、結(jié)語

　　2007年4月，國產(chǎn)粉煤三通閥在安慶石化上線運(yùn)行，目前運(yùn)行情況良好。2009年，國產(chǎn)鎖斗閥開始在企業(yè)使用，基本滿足生產(chǎn)需要，需注意的是，鎖斗閥閥桿帶吹氣在防止煤粉進(jìn)入閥桿配合間隙的同時(shí)會導(dǎo)致閥桿密封填料始終受高壓作用，影響閥桿填料的壽命;粉煤流量調(diào)節(jié)閥運(yùn)行情況良好，但長期運(yùn)行導(dǎo)。