褐煤水煤漿氣化裝置鎖斗閥門內(nèi)漏的判斷

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-非熔渣氧氣分級技術，氣化用煤為呼倫貝爾當?shù)睾置海鞘澜缡滋缀置核簼{氣化工業(yè)化裝置，迄今為止，該套裝置運行穩(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)和爐渣對閥芯的沖刷，鎖斗閥門經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象；在實際生產(chǎn)中，若能及時準確地判斷出內(nèi)漏原因，對鎖斗系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有重要作用。筆者根據(jù)生產(chǎn)運行實踐，總結了判斷鎖斗泄壓閥、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)進入鎖斗(D0201)。XV02009處于常開狀態(tài)，僅當激冷室液位低低(LI02002/03/04)時，XV02009才關閉。鎖斗循環(huán)泵(P0204)從鎖斗頂部抽取相對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個階段，由鎖斗程序自動控制。循環(huán)時間一般為40 min，可以根據(jù)具體情況設定。鎖斗程序啟動后，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，清洗時間結束后，XV02016關閉。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。當鎖斗沖洗水罐(V0204)液位(LICA02007)降至指定位置或XV02010打開到一定時間，XV02010、XV02016和XV02014關閉。XV02010關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)過來的灰水開始為鎖斗進行充壓。當氣化爐與鎖斗壓差(即PDI02021<180 kPa)低時，鎖斗收渣閥(XV02008)打開，XV02013關閉，鎖斗循環(huán)泵進口閥(XV02011)打開，鎖斗循環(huán)泵循環(huán)閥(XV02012)關閉，鎖斗開始收渣，收渣計時器開始計時。當收渣時間結束和鎖斗沖洗水罐液位(LICA02007)高同時滿足時，XV02012打開，XV02011關閉，P0204自循環(huán)。XV02008關閉，XV02015打開，鎖斗重新進入泄壓步驟，如此進行循環(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)，作為鎖斗排渣時的沖洗水。鎖斗系統(tǒng)工藝流程見圖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，即通常所說的關閉不嚴，會影響閥門截斷介質(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，外漏會造成物料損失，污染環(huán)境，甚至引起火災、爆炸、中毒等危害生命安全的重大事故，給化工生產(chǎn)帶來嚴重損失和巨大安全隱患[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，是因為閥體通常是鑄造的，容易形成砂眼等鑄造缺陷，閥體上的砂眼會導致介質(zhì)的泄漏。此種泄漏一般都表現(xiàn)為滲漏，流量較小，通過水壓試驗即可發(fā)現(xiàn)。

(2) 閥桿發(fā)生泄漏，是因為閥門的閥桿由于設計和選材不當而引起閥桿在某個位置被卡死，使閥門無法關閉或關閉不嚴，造成介質(zhì)泄漏。此種泄漏往往流量較大，對生產(chǎn)裝置和周圍的環(huán)境容易造成嚴重的危害。

(3) 填料函發(fā)生泄漏，是因為填料函由填料箱、填料、填料墊以及填料壓緊機構等組成。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，成型填料結構緊湊，密封性能好，適用性更強。介質(zhì)在密封填料處泄漏，主要是由于填料壓蓋松動、密封填料不嚴密、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，是因為閥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，當閥門公稱直徑較小時為螺紋連接密封。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、因管道配置不合理而在連接處產(chǎn)生過大附加載荷等原因，都能引起閥體連接部位泄漏。

2.2 閥門內(nèi)漏

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

(1) 閥門的設計和制造工藝存在問題，造成閥門密封不嚴而導致介質(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，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、運輸、檢驗、安裝和使用等過程中，損傷了閥門的密封面，使密封不嚴，導致閥門泄漏。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)造成閥門關閉不嚴，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，偶爾會夾帶爐渣，水蒸氣夾帶爐渣時易發(fā)生閥芯磨損現(xiàn)象，長期磨損則導致鎖斗泄壓閥出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象。鎖斗泄壓閥出現(xiàn)輕微內(nèi)漏時，會導致鎖斗沖壓慢，因鎖斗內(nèi)部分黑水通過鎖斗泄壓閥泄漏至渣池，使得鎖斗集渣時水溫較正常時高，而內(nèi)漏嚴重時會導致鎖斗充不到規(guī)定壓力，鎖斗系統(tǒng)無法運行而被迫停車。

鎖斗泄壓閥內(nèi)漏嚴重時，將氣化爐負荷降至最低負荷運行，鎖斗順控由自動切換至手動，關閉集渣閥(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)泵進口閥(XV02011)關閉，即將鎖斗與氣化爐進行隔離切出，進行在線更換鎖斗泄壓閥，更換閥門時間不得超過4 h。

3.2 鎖斗充壓閥(XV02013)內(nèi)漏

鎖斗充壓閥內(nèi)漏是最常見的，主要是因為充壓閥閥前壓力為5.2 MPa，而其閥后壓力為常壓。鎖斗充壓時，高壓灰水對閥芯密封面的磨損較嚴重，導致磨損內(nèi)漏。

鎖斗充壓閥輕微內(nèi)漏時，因高壓灰水持續(xù)不斷進入鎖斗，導致鎖斗穩(wěn)定較正常時高一些，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，泄壓時現(xiàn)場聲音較大；鎖斗充壓閥內(nèi)漏嚴重時，鎖斗可能存在泄壓不徹底，鎖斗系統(tǒng)無法程控運行而被迫停車；同時因高壓灰水的竄入導致氣化爐液位較正常指標高，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，首先利用充壓閥的閥前手閥將高壓灰水進行切斷，然后按照3.1中的方法將鎖斗系統(tǒng)切出，即可實現(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)漏的主要原因為沖刷磨損，沖刷磨損導致閥芯密封不嚴出現(xiàn)內(nèi)漏。當鎖斗沖洗水閥內(nèi)漏時(閥后單向閥同樣內(nèi)漏，大多情況是單向閥閥瓣不能歸位)，運行中表現(xiàn)為鎖斗溫度較正常時高，鎖斗沖洗水槽液位上升速率較快，嚴重內(nèi)漏時，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，中控人員若觀察到鎖斗沖洗水槽液位不漲或出現(xiàn)下降趨勢時，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，首先將鎖斗沖洗槽加水閥門關閉，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，爐渣的沖刷磨損所致。當鎖斗排渣閥內(nèi)漏輕微時，鎖斗集渣溫度較正常運行高一些，鎖斗充壓時間較正常運行長一些，渣池液位較正常運行上漲趨勢快，鎖斗集渣時現(xiàn)場排渣管線有異常響聲。當鎖斗排渣閥內(nèi)漏嚴重時，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，氣化爐以最低負荷運行，進行在線更換，系統(tǒng)不用停車。

4 結語

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)定運行關系著褐煤水煤漿氣化裝置能否安全運行。在實際運行中，鎖斗系統(tǒng)的閥門內(nèi)漏可能導致系統(tǒng)減產(chǎn)或停車，因此要求操作人員在生產(chǎn)中能準確判斷具體內(nèi)漏的閥門，及時進行檢修或更換，避免生產(chǎn)出現(xiàn)較大波動，確保氣化裝置的“安穩(wěn)長滿優(yōu)”運行。

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