煤化工氣化工段灰水處理單元工藝切斷閥常見問題分析及

滑板切斷閥在灰水工況上的成功運(yùn)用案例分享

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煤的潔凈與高 效利用是當(dāng)今我國(guó)能源與環(huán)保領(lǐng)域中的重大技術(shù)課題，也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。煤氣化是將一次能源轉(zhuǎn)化為潔凈的二次能源的主要途徑，目前在氣流床氣化技術(shù)中具有代表性的主要有兩種：一是采用水煤漿為原料的德士古(Texaco)氣化爐和采用干粉煤為原料的殼牌(Shell)氣化爐，總體說來，這兩種工藝都具有安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行的特點(diǎn)。在此工藝上運(yùn)行的閥門設(shè)備往往被要求具備耐壓、耐溫、耐沖刷、耐腐蝕、啟閉高可靠性和持久嚴(yán)密密封性能等。低壓灰水單元，因介質(zhì)非常容易產(chǎn)生結(jié)垢物（如下表1所示，為某廠的灰水成分分析報(bào)告），造成工藝管道堵塞，就不得不定期進(jìn)行切換清洗（如圖一所示，運(yùn)行一個(gè)周期后灰水在工藝管線內(nèi)的結(jié)垢物照片）。

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表1，灰水分析報(bào)告

項(xiàng)目	PH值	NH3-N	懸浮物	總堿度	總硬度	總?cè)芄?/p>	CL-	SiO2
值（mg/L）	7.61	1095	46	6452	1756	5308	773	330

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圖一、灰水管線結(jié)垢物

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雖然閥門動(dòng)作頻率不高，一般3～6個(gè)月動(dòng)作一次，但是當(dāng)需要工藝切換時(shí)，灰水閥往往出現(xiàn)切不動(dòng)、關(guān)不嚴(yán)和卡死等問題。一旦工藝切換失敗，就會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，甚至可能不得不系統(tǒng)停車檢修，造成難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。

目前國(guó)內(nèi)灰水處理單元用的工藝切換閥起初大多采用閘閥，因卡阻問題、內(nèi)漏問題等一直未得到很好的解決，后來采用偏心球閥（如下圖二、圖三所示）結(jié)構(gòu)。雖然啟閉可靠性和內(nèi)漏問題有所改善，但是因國(guó)內(nèi)煤質(zhì)不穩(wěn)定，結(jié)垢嚴(yán)重程度很難控制，卡死、內(nèi)漏問題任常有發(fā)生。

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圖二、典型的閘閥結(jié)構(gòu)?

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圖三、偏心球閥結(jié)構(gòu)

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閘閥結(jié)構(gòu)，因存在密封面傾角，當(dāng)閥門開啟時(shí)，閥座與閥芯脫開無接觸，密封面暴露在介質(zhì)流中，閥內(nèi)腔也與介質(zhì)流道連通。閥內(nèi)腔、閥芯表面介質(zhì)流速很低，密封面、閥內(nèi)腔表面及其他閥內(nèi)件表面成為結(jié)垢物附著的溫床，當(dāng)結(jié)垢物積聚到一定厚度和硬度時(shí)，閥門動(dòng)作就受到了很大的影響。結(jié)垢物在閥內(nèi)腔、密封面淤積，阻礙閥門的正常啟閉，嚴(yán)重時(shí)直接卡死閥門。

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從圖三可知，雖然偏心球閥閥內(nèi)腔無死角，閥芯也暴露在介質(zhì)流的沖刷下，介質(zhì)流速相對(duì)較高，介質(zhì)結(jié)垢物附著能力減弱，另外當(dāng)閥門啟閉時(shí)，閥芯與閥座還存在相對(duì)的滑動(dòng)，可以刮落附著在密封面處的結(jié)垢物。但是還是常有卡死、內(nèi)漏的問題發(fā)生。分析其原因主要來自于以下方面：

①、介質(zhì)結(jié)垢物附著在閥桿周圍，直接抱死閥桿，使閥門無動(dòng)作。

②、結(jié)垢物嚴(yán)重、硬度較高時(shí)，卡死閥門或者閥門關(guān)閉不嚴(yán)。

③、偏心球閥結(jié)構(gòu)啟閉時(shí)只能刮落結(jié)垢物，不能像剪刀一樣剪斷介質(zhì)結(jié)垢物。當(dāng)結(jié)垢物附著力較大時(shí)，卡死閥門或者閥門關(guān)閉不嚴(yán)。

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鑒于灰水閥存在的問題，重慶川武儀表有限公司自主開發(fā)了一款新型的滑板切斷閥結(jié)構(gòu)，從2019年11月安裝上線運(yùn)行到現(xiàn)在為止，已在蒲城清潔能源灰水處理單元成功使用2年零1個(gè)月且無檢修的業(yè)績(jī)，現(xiàn)此閥還在線運(yùn)行（如圖四所示）。此閥已于2021年12月15日通過了陜西省設(shè)備管理協(xié)會(huì)的專家技術(shù)鑒定，并簽發(fā)了設(shè)備技術(shù)鑒定書（如下圖五所示）。

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圖四、灰水滑板閥安裝現(xiàn)場(chǎng)照片

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圖五、技術(shù)鑒定書

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滑板切斷閥能成功解決灰水閥存在的技術(shù)難題，并且能夠獲得專家的技術(shù)認(rèn)可，主要?dú)w功其特 有的閥門結(jié)構(gòu)（如圖六所示）特點(diǎn)。

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圖六、滑板切斷閥結(jié)構(gòu)示意圖

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1、閥門在全開、全閉時(shí)，介質(zhì)流道與閥內(nèi)腔完全隔離，消除了介質(zhì)結(jié)垢物在閥內(nèi)腔、閥桿上附著的結(jié)構(gòu)因素。有效解決了閥門因介質(zhì)結(jié)垢物在閥內(nèi)腔、閥桿上淤積造成啟閉卡阻的技術(shù)難題。雖然閥門在啟閉過程中有部分液體進(jìn)入閥腔，但是因啟閉不頻繁且時(shí)間短，淤積量很小，另外還在閥體下部設(shè)置有吹掃/排渣孔，完全不用擔(dān)心啟閉過程介質(zhì)進(jìn)閥腔造成啟閉卡阻的問題。

2、閥門采用直行程的啟閉方式，啟閉過程中，閥板與閥座一直牢牢貼合，且與介質(zhì)流向垂直（90°），當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，可輕松刮落和剪斷介質(zhì)結(jié)垢物，即使是結(jié)垢嚴(yán)重或者結(jié)垢物很硬的情況下，也可輕松切斷閥門。

3、介質(zhì)壓力幫助閥門密封，閥門關(guān)閉后，可實(shí)現(xiàn)零泄漏。

結(jié)束語：滑板切斷閥它是一種把工藝盲板直行程動(dòng)作和球閥浮動(dòng)閥座創(chuàng)造性地結(jié)合起來的全新隱藏式面密封閥門，閥板與閥座經(jīng)過硬化研磨至鏡面，實(shí)現(xiàn)了完全零泄漏，操作力小，具有其它類型閥門無法比擬的超 強(qiáng)切斷剪切能力。

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