乙炔發(fā)生器氣動排渣閥改進(jìn)

閆建寧，馬 驍，張國林，王志勇，王 倩

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

乙炔發(fā)生器氣動排渣閥改進(jìn)

閆建寧，馬 驍，張國林，王志勇，王 倩

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

介紹了乙炔發(fā)生器排渣閥的使用情況、使用中出現(xiàn)的問題以及改進(jìn)措施。

發(fā)生器；排渣閥；刀閘閥；改進(jìn)；導(dǎo)流環(huán)

乙炔發(fā)生器是氯堿行業(yè)電石法生產(chǎn)乙炔的核心設(shè)備，其安全、可靠運(yùn)行是全廠安全、穩(wěn)定的基礎(chǔ)。電石法乙炔發(fā)生器的特點是：需要在發(fā)生器底部定期排出反應(yīng)完成后的電石渣漿。電石渣漿大部分是氫氧化鈣和水，還有少量沒反應(yīng)完全的電石以及有不能反應(yīng)的石塊和矽鐵等較硬的固體物質(zhì)。

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司發(fā)生器排渣使用的是2道氣動刀閘閥串聯(lián)的工作方式，并且發(fā)生器的排渣管道上只有這2道閥門，在一臺閥門發(fā)生故障時，另一臺能及時關(guān)閉，及時切斷發(fā)生器的渣漿排放，防止排放過量引發(fā)事故。發(fā)生器產(chǎn)生的含有較硬固體的渣漿都要經(jīng)過這2道氣動刀閘閥排放到渣漿回收系統(tǒng)。渣漿中的氫氧化鈣、水以及少量沒有反應(yīng)的電石對刀閘閥沒有較大的影響，而其中的石塊和矽鐵容易造成刀閘閥磨損、卡在閥體內(nèi)部會導(dǎo)致閥門關(guān)不嚴(yán)，甚至出現(xiàn)閥門打不開、關(guān)不上的問題，影響正常生產(chǎn)，還可能導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故；同時也導(dǎo)致了該閥門故障頻繁、檢修量大、閥門的壽命明顯縮短。該公司共有乙炔發(fā)生器12臺，每臺發(fā)生器有2臺氣動刀閘閥，這樣共有24臺閥門。檢修頻繁，工作量很大，同時也需要準(zhǔn)備較多的備件，以確保閥門能及時更換。

1 改進(jìn)前情況

刀閘閥具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、設(shè)計合理、輕型節(jié)材等特點，其密封可靠、操作輕便靈活、體積小、重量輕、易安裝、易拆卸，可在工作壓力1.0～1.6 MPa范圍內(nèi)使用。其刀形的閥板具有剪切功能，可刮除密封面上粘著的電石渣漿等，起到自動清除異物的作用，其結(jié)構(gòu)見圖1。刀閘閥以上的特點，使其適合用于切斷漿料（尤其漿料中還有較多固體物質(zhì)的場合）等介質(zhì)的場合。其結(jié)構(gòu)簡單、通道流暢、流阻小，適合發(fā)生器排除出電石渣漿，尤其渣漿中含有石塊、矽鐵等較硬物質(zhì)，刀形的閥板移動過程中可清除粘著在閥體密封面上的異物，有效防止異物卡在閥內(nèi)。

該公司乙炔發(fā)生器排渣原來使用的刀閘閥帶手輪，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣缸氣源中斷或控制信號故障不能開關(guān)閥門時，可通過手輪來開關(guān)該閥門作為應(yīng)急措施。該閥門在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)閥板被卡在閥體中，既不能打開也不能關(guān)閉。使用手輪大部分時候可以移動閥板，閥板移動后，反復(fù)開關(guān)幾次，閥門可以恢復(fù)正常。有時閥板被卡的比較結(jié)實，在指令開關(guān)給出打開閥門信號，同時使用手輪的情況下仍不能打開閥門，此時借助手動葫蘆加力可勉強(qiáng)打開。該閥門在使用一段時間后還經(jīng)常出現(xiàn)填料壓蓋處泄漏等問題。

圖1 刀閘閥結(jié)構(gòu)示意圖

把該閥門從管道上拆下后，進(jìn)行解體檢修。發(fā)現(xiàn)該閥門閥板在上游側(cè)有較多的小凹坑，懷疑可能是引起填料壓蓋處泄露的主要原因，并且閥板已經(jīng)出現(xiàn)變形，閥板中心向下游側(cè)凹陷，而變成一個曲面，懷疑閥門不能打開、關(guān)閉是閥板變形卡在閥體內(nèi)導(dǎo)致的，同時還發(fā)現(xiàn)閥板的刀口處磨損較嚴(yán)重，影響閥板和閥座之間的密封。

2 改進(jìn)方法

2.1 更換進(jìn)口刀閘閥

分析該刀閘閥故障的原因：（1）閥板在上游側(cè)出現(xiàn)較多的小凹坑，是因為該閥板材質(zhì)硬度較差，發(fā)生器排渣過程中電石渣漿中的石塊和矽鐵沖擊造成的；（2）閥板中心向下游側(cè)凹陷變成一個曲面是由于該閥板強(qiáng)度和韌性較差，閥板受到?jīng)_擊和壓力后變形較大，且不能恢復(fù)原狀，發(fā)生不可逆變形。該公司決定購1臺新的進(jìn)口刀閘閥代替故障頻繁的閥門。新購買的閥門選取硬度和強(qiáng)度較高材質(zhì)的閥板。

更換新的刀閘閥后使用時間明顯延長，閥門泄露和無法開關(guān)的情況也很少發(fā)生，效果明顯。發(fā)生器的排渣閥全部更換為新的刀閘閥，使用較長時間后偶爾還會出現(xiàn)閥板變形問題。

2.2 更換閥板材質(zhì)

為了解決新閥門閥板偶爾出現(xiàn)變形的問題，把閥板材質(zhì)改為雙相不銹鋼。其主要特點是屈服強(qiáng)度高，可達(dá)400～550 MPa，是普通不銹鋼的2倍，可顯著增強(qiáng)閥板的強(qiáng)度，防止閥板出現(xiàn)變形。另外，在環(huán)境比較惡劣的條件下抗點蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。由于兩相組織的特點，將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐腐蝕性能結(jié)合在一起，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點。更換雙相不銹鋼的閥板后沒有出現(xiàn)過閥門變形問題。

2.3 閥板刀口堆焊硬質(zhì)合金

在刀閘閥使用過程中由于閥體底部聚集電石渣漿中的石塊或矽鐵，并且發(fā)生器需要經(jīng)常排渣，該閥門開關(guān)頻繁，經(jīng)常出現(xiàn)閥板刀口磨損情況。同時，電石渣漿中的石塊或矽鐵沖擊還會導(dǎo)致閥板刀口出現(xiàn)缺口，影響閥門的正常使用。該公司采用堆焊的辦法加強(qiáng)閥板刀口的硬度。在閥板刀口外邊緣堆焊硬質(zhì)合金，使其硬度和耐磨性能得到顯著改善。堆焊硬質(zhì)合金后，閥板的刀口邊緣耐磨性能明顯提高，經(jīng)過較長時間試用，效果良好，磨損情況明顯減輕，由閥板密封不嚴(yán)引起的泄漏問題基本解決。

2.4 增加導(dǎo)流環(huán)

在解決了閥板變形和刀口磨損問題后，閥板被卡在閥體內(nèi)的問題還會偶爾出現(xiàn)，并且閥體底部聚集電石渣漿中石塊或矽鐵的現(xiàn)象仍然存在。經(jīng)過分析認(rèn)為，由于刀閘閥的特殊結(jié)構(gòu)和電石渣漿中含有石塊、矽鐵等較硬的固體，可能會出現(xiàn)渣漿、石塊或矽鐵卡在閥板與閥體之間的縫隙中，導(dǎo)致閥板移動阻力增大；閥門關(guān)閉時異物卡在閥板刀口和閥體的密封處，導(dǎo)致閥門不能關(guān)嚴(yán)。為了解決這些問題，在閥門上游側(cè)增加導(dǎo)流環(huán)。導(dǎo)流環(huán)采用高碳鋼材質(zhì)，加強(qiáng)其硬度和耐磨性能，防止導(dǎo)流環(huán)被磨損失去作用。導(dǎo)流環(huán)的結(jié)構(gòu)及其安裝示意圖見圖2。

圖2 導(dǎo)流環(huán)及其安裝示意圖

導(dǎo)流環(huán)有流向要求，大口進(jìn)，小口出，對電石渣漿起到導(dǎo)流的作用，減少電石渣漿對閥體密封面的沖擊和磨損。由于安裝導(dǎo)流環(huán)后，電石渣漿流過閥體時流速逐漸縮小，使閥體底部的渣漿流動時產(chǎn)生脫離流動，夾帶著其中的較硬固體物質(zhì)流向下游，大大減少了閥體內(nèi)腔沖蝕部位的磨損問題，解決了閥體底部積渣問題，極大地延長了閥門的使用壽命，提高了閥門的可靠性。在流體的流動慣性作用下，電石渣漿中的石塊和矽鐵被介質(zhì)的流動帶到了閥門下游，避免卡在閥體內(nèi)部造成閥板動作阻力大、閥門不能關(guān)嚴(yán)等問題。

3 結(jié)語

經(jīng)過上述幾種措施的改進(jìn)，刀閘閥故障率明顯降低。長時間使用證明，改進(jìn)后的閥門很少出現(xiàn)閥板卡在閥體中、閥板變形、閥板刀口磨損、閥門不能完全關(guān)閉等問題，偶爾出現(xiàn)的填料壓蓋處泄露問題也可用通過定期更換填料的辦法解決，并且，新采購的刀閘閥不在需要手輪，節(jié)約了成本。該閥門壽命明顯延長，檢修率明顯降低，正常情況下只需定期更換填料，每年檢修1次。

Improvement of discharge valve for carbide slag for acetylene generator

YAN Jian-ning， MA Xiao， ZHANG Guo-lin， WANG Zhi-yong， WANG Qian
（Tangshan Sanyou Chlor-alkali Co.,Ltd.,Tangshan 063305， China）

This paper introduces the use of valve for carbide slag for acetylene generator，problems and improvement measures in use.

acetylene generator；valve for carbide slag；knife gate valve；improvement；guide ring

TQ221.24+2

B

1009－1785(2017)09-0027-02

2017-05-11