1、前言

　　殼牌煤氣化裝置是通過發送罐工藝將粉煤由氮氣加壓后密相送入氣化爐。發送罐的加料、加壓、放料由鎖斗閥完成;進入氣化爐的粉煤流量由粉煤流量調節閥控制;粉煤在進氣化爐或循環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鍵閥門，但在使用過程中有些閥門出現了一些故障，本文對其中某些故障較嚴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出來，供閥門國產化參考。

2、鎖斗閥

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

　　介質為高壓N2+粉煤，密封等級V級，閥門每20～30min啟閉一次。

圖1 BURGMANN鎖斗閥的結構示意

　　BURGMANN鎖斗閥是固定軸式硬密封球閥，其結構如圖1所示。其閥體為兩塊式，材質WCB，流道內襯雙相鋼耐磨套，閥體設吹掃口。球體側裝，上下轉軸的凸輪狀頭部插入球體，轉軸由閥蓋中的軸套定位。密封副由碟簧預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，防止固體顆粒進入密封面。閥門配雙作用氣動執行器。

　　鎖斗閥運行1年后多次出現故障。根據企業統計：2007年1月～2009年8月，4臺粉煤線鎖斗閥共出現故障54次。

　　2007～2009年，鎖斗閥每年的平均故障率(每年的故障次數比裝置每年的運行天數)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，閥門的氣缸支架強度不足、閥桿與軸套之間的間隙容易進粉、執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系分析

　　國產化鎖斗閥應該采用進口密封型固定軸球閥，此種結構球閥的啟閉扭矩受閥門進出口壓差的影響小;密封副表面硬度要達到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防止煤粉進入，以免煤粉塞實影響彈簧的補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壓力的氮氣，以防止煤粉進入;氣動頭的輸出扭矩應該是計算值的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，介質為N2+粉煤，氣開彈簧復位，換向時間小于5s。

　　閥門為旋塞開關閥，其工作原理如圖5所示。閥體一進兩出，材料為WCB;轉子設平行雙通道，材料為雙相鋼ASTM 890 Grade4A;閥體和轉子精密配合，配合表面硬化處理。轉子逆時針轉動30°，煤線接通，循環線關閉;轉子順時針轉動30°，循環線接通，煤線關閉。轉子驅動系統由90°標準氣動頭和齒數比為1:3的內嚙合齒輪組合而成，內嚙合齒輪可將標準氣缸的90°輸出角轉化為30°，并放大氣缸扭矩。

(a)煤線接通，循環線關閉

(b)循環線接通，煤線關閉

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了卡澀現象，分析認為轉子的偏磨和閥體與轉子之間的間隙進粉是閥門卡澀的主要原因。

　　粉煤給料三通閥國產化時，應該考慮采用固定軸轉子，閥門氣動裝置輸出扭矩值應該是計算值的2～3倍，氣動裝置氣路的設計應保證2～3s的換向時間。

4、粉煤流量調節閥

　　安慶石化選用了SchuF粉煤流量調節閥，閥門公稱直徑65mm，公稱壓力10.0MPa，密封等級為IV級，介質為N2+粉煤，閥芯由彈簧開氣動直行程執行器驅動，閥門Cv值70，流量特性為近似等百分比。

　　閥門為角式調節閥，結構如圖6所示。閥門進口垂直向下，出口與進口夾60°角斜向下，氣動直行程執行器倒置。杯狀閥芯的杯口向上，其側壁開槽，進口流入的粉煤垂直落入閥芯杯口，通過閥芯側壁的開槽，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，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。閥體內襯和閥芯均采用碳化鎢防止磨損。

圖6 粉煤流量調節閥結構示意

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

5、結語

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