德士古氣化爐氮氣切斷閥執(zhí)行機構(gòu)技術(shù)改造
氣化爐氮氣切斷閥動作時間不滿足工藝要求,經(jīng)常導(dǎo)致氣化爐投料失敗,為不影響公司正常生產(chǎn),我們對氮氣切斷閥執(zhí)行機構(gòu)進行技術(shù)改造以滿足工藝要求。本文敘述了技術(shù)改造的方案及過程。
1、德士古氣化技術(shù)簡述
德士古氣化技術(shù)是國內(nèi)應(yīng)用比較先進的氣化技術(shù),廣泛應(yīng)用于煤化工行業(yè)。在氣化階段,料漿通過高壓料漿泵送入氣化爐,與氧氣在氣化爐內(nèi)進行氣化反應(yīng),生成以CO、H2和CO2為主要成分的粗合成氣。
德士古氣化技術(shù)操作壓力在4.0MPa以上、操作溫度在1000℃以上,屬于我廠重大危險源,但其儀表自動化水平較高,如氣化爐發(fā)生工藝指標(biāo)異常,安全聯(lián)鎖系統(tǒng)就會立即啟動,切斷煤漿和氧氣進料并進行氮氣吹掃以防止發(fā)生爆炸。在儀表安全聯(lián)鎖系統(tǒng)中,其氧氣管線、煤漿管線、氮氣管線切斷閥動作的可靠性及動作時間是安全聯(lián)鎖系統(tǒng)正常工作的重要保證。
2、技術(shù)改造的背景
我公司自生產(chǎn)以來多次因為氧氣、煤漿、氮氣切斷閥動作時間超時而導(dǎo)致氣化爐投料失敗,嚴重影響公司正常生產(chǎn)運行。我們秉承公司提倡的“增強創(chuàng)新能力,完善公司技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)管理”的理念,通過查找技術(shù)設(shè)計,與學(xué)校專家認真分析、研究對閥門執(zhí)行機構(gòu)進行了技術(shù)改造,經(jīng)過近兩年的運行,取得了很好的效果,為公司穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
氣化爐XV-12004A/C、XV-12005A、XV-12010A/B/C、XV-12011A/B/C九臺氮塞閥和氮氣吹掃閥由于原閥的執(zhí)行機構(gòu)彈簧復(fù)位系統(tǒng)作用力不夠等問題,使閥門的關(guān)閉時間在11MPa氮氣壓力作用下由技術(shù)要求的≤5s,延長至5.59~6.37s。這些閥門動作時間的延長導(dǎo)致了氣化爐開車順控中氧超時計時器超時(氧超時計時器為氣化爐投料按鈕按下到煤漿、氧氣入爐的時間,要求≤50s),氧超時計時器超時后氣化爐就自動執(zhí)行停車程序,致使氣化爐投料失敗,從而影響公司正常生產(chǎn)。
3、改造方案
原執(zhí)行機構(gòu)為活塞式單作用執(zhí)行機構(gòu),氣缸進氣時閥門打開,彈簧復(fù)位閥門關(guān)閉,氣源壓力為0.4~0.6MPa,其執(zhí)行機構(gòu)氣路圖見圖1。通過對現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的研究,我們發(fā)現(xiàn)可以將單作用執(zhí)行機構(gòu)改造為雙作用執(zhí)行機構(gòu),以增加彈簧作用力,同時還能保證閥門的故障安全性。在氣路配管上放大執(zhí)行機構(gòu)的進氣管路的口徑,增加一套氣路三聯(lián)件,互相調(diào)節(jié)氣量的平衡和大小,保證閥門開關(guān)速度達到工藝要求。
1.氣缸;2.空氣過濾減壓閥;3.電磁閥;4.氣控閥
圖1 改造前執(zhí)行機構(gòu)氣路圖
4、技術(shù)改造實施步驟
4.1 檢查執(zhí)行機構(gòu)的進氣孔、排氣孔、注油孔的布置,利用這些螺紋孔來設(shè)計氣路走向,盡量保證執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、強度不被破壞。原執(zhí)行機構(gòu)上的進氣孔、排氣孔、注油孔剛好可以滿足氣路改造要求。
4.2 對執(zhí)行機構(gòu)的進氣、排氣通道和加油通道進行氣密性試驗,并對執(zhí)行機構(gòu)兩側(cè)缸蓋密封也進行氣密性試驗,通過氣密性試驗得知在氣源壓力0.4~0.6MPa下其氣密性都可以滿足要求。
4.3 檢查進氣、排氣通道和加油通道的螺紋,螺紋規(guī)格為M10×1,密封性滿足氣路連接的需要。
4.4 設(shè)計、安裝氣路,把原氣控閥更換為兩位五通式氣控閥,通過電磁閥進行控制輸入、輸出氣源的轉(zhuǎn)換,一路通過空氣過濾減壓閥、快排閥進入氣缸,另一路通過快排閥直接進入彈簧輔助氣缸。
安裝完畢后進行開關(guān)試驗,開閥時間≤5S滿足要求,但關(guān)閥時間大于8S,不能滿足工藝要求。分析原因為彈簧輔助氣缸進氣量太大而導(dǎo)致關(guān)閥時排氣不暢,最終導(dǎo)致閥門關(guān)閉時間不能滿足要求。
4.5 重新設(shè)計氣路見圖2,又在彈簧輔助氣缸進氣管路上增加一套空氣過濾減壓閥來調(diào)節(jié)進氣量大小,主要控制此路氣源壓力對助力的影響,另外還可以通過調(diào)節(jié)氣源壓力來控制開閥時間和關(guān)閥時間的互相影響。
1.氣缸;2.空氣過濾減壓閥;3.電磁閥,4.兩位五通氣控閥
圖2 改造前執(zhí)行機構(gòu)氣路圖
經(jīng)反復(fù)試驗調(diào)節(jié)彈簧輔助氣源壓力為0.18MPa時,閥門在11MPa大壓差下動作,開閥和關(guān)閥時間全部滿足工藝要求。
4.6 改造后測試閥門故障安全性未改變,滿足工藝要求。
4.7 氣路改造時也考慮了接管尺寸、螺紋等連接件的技術(shù)條件和氣路走向美觀等問題。
5、結(jié)束語
經(jīng)過實際檢驗后,氣化爐氮氣閥的開關(guān)時間在11MPa高壓差條件下開關(guān)時間全部符合技術(shù)要求≤5s,并符合原設(shè)計的故障安全性,能保證氣化爐的正常開停車,達到了預(yù)期改造效果。因氮氣切斷閥為原裝進口閥門,如果不進行改造,而更換新的執(zhí)行機構(gòu),設(shè)計、訂貨、安裝需要近一年的時間,會嚴重影響公司正常生產(chǎn)(停產(chǎn)一天損失約100萬元),并需要直接經(jīng)濟費用約50萬元。
在氣化爐近兩年運行過程中,改造后的氮氣切斷閥全部滿足工藝要求,為生產(chǎn)穩(wěn)定運行創(chuàng)造了堅實的基礎(chǔ)。
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