Shell煤氣化工藝以干煤粉為原料，純氧作為氣化劑，液態(tài)排渣，屬加壓氣流床氣化工藝。原煤經(jīng)破碎研磨成煤粉并經(jīng)干燥處理后，依次經(jīng)過常壓粉煤倉(cāng)、粉煤鎖斗及粉煤給料倉(cāng)，由高壓氮?dú)鈱⒎勖核椭翚饣癄t噴嘴。在煤粉的輸送過程中，粉煤下料閥能否正常開關(guān)，其密封性是否良好，直接影響著煤粉輸送及氣化爐能否正常運(yùn)行。我公司Shell粉煤氣化裝置自2008年4月開車以來，粉煤給料系統(tǒng)一直是制約裝置高負(fù)荷運(yùn)行的因素之一，多次因煤粉下料閥出現(xiàn)故障造成系統(tǒng)降負(fù)荷、甚至停車的事故，給后系統(tǒng)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。通過分析粉煤下料閥故障的原因，認(rèn)為原設(shè)計(jì)選用球閥作下料閥選型錯(cuò)誤，研究后決定更換為國(guó)產(chǎn)盤閥，投用后使用效果良好。

1、煤粉輸送工藝原理

　　在常壓設(shè)備———煤粉貯倉(cāng)V1201A/B中的煤粉，通過重力作用進(jìn)入煤粉鎖斗V1204，V1204充滿煤粉后，關(guān)閉上部2道開關(guān)閥12XV0133、12XV0123(為了安全起見，低壓設(shè)備和高壓設(shè)備之間都是用雙閥組隔離，如：煤鎖斗V1204在高壓時(shí)V1201和V1204之間有雙閥隔離，V1204泄壓后V1204和煤進(jìn)料罐V1205之間也使用雙閥組隔離)。V1204與所有的低壓設(shè)備隔離后，用高壓CO2將其壓力升至約4.5MPa，與煤進(jìn)料罐V1205平衡壓力后，打開煤鎖斗V1204與煤進(jìn)料罐V1205之間平衡管線的連通閥。一旦煤進(jìn)料罐V1205達(dá)到低料位，即打開煤鎖斗排料閥組12XV0131、12XV0132卸料。卸料完畢后將煤鎖斗與煤進(jìn)料罐隔離，將鎖斗壓力分3次卸至接近常壓，然后打開鎖斗上部的進(jìn)料閥12XV0133、12XV0123，接受煤粉貯倉(cāng)V1201的煤粉。鎖斗充裝完畢后，再次充壓，等待下一次的卸料信號(hào)。

　　煤進(jìn)料罐V1205內(nèi)溫度為80℃、壓力為4.5MPa，煤粉在煤循環(huán)/給料程序13KS0011/12/13/14的控制下，經(jīng)過計(jì)量和調(diào)節(jié)后進(jìn)入燒嘴或通過減壓管減壓后返回至粉煤貯倉(cāng)(煤粉循環(huán)時(shí))。

2、原設(shè)計(jì)球閥使用情況

　　我公司Shell粉煤氣化裝置煤粉輸送單元的粉煤下料閥按照殼牌原設(shè)計(jì)安裝的是進(jìn)口硬密封浮動(dòng)球閥的雙閥組。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于V1204A/B和V1205A/B之間壓差較大，加上在煤粉粒徑、水分不合格的情況下，系統(tǒng)順控頻繁開關(guān)球閥排堵(根據(jù)我公司的經(jīng)驗(yàn)，V1204每下一罐料，球閥要開關(guān)10次左右)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，閥門會(huì)發(fā)生內(nèi)漏，導(dǎo)致雙閥組之間憋壓，出現(xiàn)無法打開、卡死和閥腔內(nèi)堆積煤粉現(xiàn)象。閥門發(fā)生內(nèi)漏后，雙閥組長(zhǎng)期受高壓、高速氣固的沖刷和磨蝕，漏進(jìn)2個(gè)閥門之間的粉煤又進(jìn)一步增大了閥門的磨損程度，使閥門的使用壽命縮短，給長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)控制帶來不便。此外，閥門內(nèi)漏還會(huì)造成V1205A/B壓力波動(dòng)較大，致使煤粉管線波動(dòng)，氣化爐爐溫頻繁波動(dòng)，嚴(yán)重影響煤燒嘴的使用壽命，也對(duì)氣化爐內(nèi)件造成損害。

　　2009年8月停車檢查，發(fā)現(xiàn)雙閥組閥球已被沖刷和磨蝕，閥體密封面也受損嚴(yán)重，閥軸扭曲變形。

3、盤閥的使用情況

　　3.1、盤閥簡(jiǎn)介

　　盤閥是通過滑動(dòng)圓盤來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的一種快開快關(guān)閥門。其設(shè)計(jì)針對(duì)有磨損、沖蝕性的物料，它能在惡劣的工況下連續(xù)長(zhǎng)期地正常工作，其獨(dú)有的硬密封面具有自研磨作用，使其在磨損、沖蝕物料上應(yīng)用的過程中不斷提高密封性，壽命要比其他閥門長(zhǎng)好幾倍。盤閥適用于物料磨蝕情況嚴(yán)重的飛灰系統(tǒng)、煤粉系統(tǒng)和渣系統(tǒng)。

　　盤閥是靠驅(qū)動(dòng)裝置通過閥桿與搖臂使閥盤轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度來實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)。閥盤的密封面借助彈簧與閥座緊密貼合，彈簧壓力始終使閥盤緊密貼合在閥座上，同時(shí)允許閥盤在密封面的垂直方向上有位移。這有助于補(bǔ)償閥門零件由于膨脹冷縮而引起的形變和多次開關(guān)后產(chǎn)生的微量磨損，克服任何背壓變化對(duì)密封的影響，并能防止顆粒介質(zhì)進(jìn)入密封面。在盤閥啟閉過程中，閥座密封面對(duì)閥盤在切線方向上的摩擦力之差，使閥盤在一個(gè)啟閉循環(huán)過程中產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并可以不斷剪切與清掃在工藝過程中有可能堆積在閥腔內(nèi)的介質(zhì)。

　　3.2、盤閥使用情況

　　2011年4月，將我公司Shell氣化裝置U1200單元B系列V1204和V1205之間的雙閥組12XV0231、12XV0232更換為國(guó)產(chǎn)雙向盤閥，使用至今，一直很正常，沒有出現(xiàn)任何故障或內(nèi)漏的跡象。為了節(jié)約成本，經(jīng)過綜合考慮，A系列鎖斗閥未更換成盤閥，只是將原B系列更換下的鎖斗閥經(jīng)過廠家修復(fù)后作為A系列閥組的備用閥門。2011年9月，將U1200單元A系列的12XV0131、12XV0132閥門更換為全新的普通球閥，使用6個(gè)月后，目前已有1臺(tái)閥門發(fā)生故障，經(jīng)常在V1204處于低壓區(qū)時(shí)無法打開，每次出現(xiàn)此情況必須再次對(duì)V1204充壓才能打開，A系列被迫采取單閥控制下料，給裝置安全運(yùn)行帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)。

　　通過盤閥和球閥2種閥組在相同工藝條件下使用的比較，不難看出盤閥具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且盤閥為國(guó)產(chǎn)設(shè)備，其價(jià)格遠(yuǎn)低于進(jìn)口球閥，其售價(jià)甚至低于雙閥組中1臺(tái)球閥的價(jià)格。

　　我公司下一步計(jì)劃將A系列的12XV0131、12XV0132也更換為盤閥。另外，V1201和V1204之間的雙閥組12XV0133、12XV0123，V1204和V1205之間的壓力平衡閥組12XV0126、12XV0127以及灰鎖斗的雙閥組15XV0002、15XV0003都可更換為盤閥。

4、結(jié)語

　　國(guó)產(chǎn)盤閥在Shell煤氣化裝置的使用，解決了Shell工藝上的缺陷及不足，為殼牌煤氣化工藝的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。隨著國(guó)內(nèi)Shell煤氣化裝置運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，部分關(guān)鍵設(shè)備到了故障高發(fā)期，使用國(guó)產(chǎn)的替代設(shè)備對(duì)節(jié)約資金非常明顯，關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化是Shell煤氣化工藝在國(guó)內(nèi)發(fā)展的一大趨勢(shì)。