? ? ? ?在多噴嘴對置式水煤漿氣化裝置生產操作過程中,高壓灰水泵調節閥起著重要作用,由于其處于高溫、高壓差、沖刷、腐蝕的工況下,因而對調節閥的性能要求十分苛刻,調節閥選型正確與否直接關系到氣化裝置能否穩定運行。

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? ? ? ?灰水泵渣水處理系統工藝流程

? ? ? ?來自氣化爐洗滌冷卻室、旋風分離器及水洗塔底部的黑水經減壓后送入蒸發熱水塔下部蒸發室進行閃蒸,一部分水蒸發為蒸汽,連同少量溶解氣體一起進入蒸發熱水塔上部熱水室。灰水泵來的低壓灰水、變換系統來的低溫變換冷凝液及脫氧槽來的脫氧水與閃蒸汽直接接觸,經加熱后,流入高溫熱水罐,經高溫熱水泵加壓后送入水洗塔中部。熱水室未冷凝的蒸汽經換熱、冷凝、分離后,氣相送火炬放空,冷凝液進入灰水槽或沉降槽。在蒸發熱水塔被濃縮的黑水經液位調節閥調節后,依次送至低壓閃蒸罐和真空閃蒸罐進一步濃縮。濃縮后的黑水送至沉降槽沉降,相對干凈的灰水溢流至灰水槽,部分返回系統重復利用,部分送至廢水處理站。

? ? ? ?高壓灰水泵調節閥損蝕原因分析

? ? ? ?高壓灰水調節閥運行工況及存在問題經閃蒸汽加熱后的熱水約為160℃,高壓灰水泵將高溫熱水由0.7MPa加壓至9.0MPa,經高壓灰水調節閥調節后送至水洗塔。高壓灰水調節閥在正常運行時前后壓差約為2.4MPa。在開停車過程中,該閥門存在全壓差工況,閥前閥后壓差最大可達到10.0MPa。在使用過程中曾多次出現閥芯脫落、因壓差過大無法調節等問題,不得不通過旁路閥或前手閥進行輔助控制,因此也帶來了旁路閥或前手閥沖刷磨損嚴重的問題,嚴重時導致閥門報廢,大大增加了檢維修費用。

? ? ? ?損蝕原因分析：

? ? ? ?在閥門初期選型時,由于沒有對此部分閥門使用細節進行詳細分析,導致該閥門不能滿足特殊工況下的使用要求。該閥門設計閥前最大壓力為7.65MPa,遠遠低于特殊工況下10.0MPa的要求。由于氣缸扭矩過小,閥門在全壓差下無法打開或調節。該閥門的設計壓差為0.9MPa,遠遠低于正常運行時的2.4MPa。由于閥門壓差增大,流體介質混雜著硬質顆粒在節流口處高速流動,閥門的閥芯或閥座等表面易被沖出流線形的細槽,形成侵蝕。介質在閥腔內的聚泡爆裂過程會釋放很大的能量,對閥體內部及節流元件等零件產生強大破壞,形成氣蝕。由于氣蝕現象存在使閥芯在運行過程中產生劇烈震動,容易導致閥桿斷裂、閥芯脫落。此外,高溫熱水中細灰還會漬到閥桿、閥芯等零件表面,容易形成結垢;而這種結垢附著力極強,隨著時間延長其越積越厚,最終導致閥門卡塞,高壓灰水流量波動較大,對高溫高壓灰水泵的運行產生安全隱患。

? ? ? ?雖然設計時該灰水調節閥的閥芯、閥座堆焊了斯鈦鎳硬質合金,仍無法抗拒高壓差下產生的沖蝕破壞,短時間內即失去調節功能。針對此特殊工況,所用的高壓灰水調節閥應具備防堵塞、抗沖蝕、自動清洗等功能;此外,還應具有抗高壓差的性能。

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? ? ? ?高壓灰水調節閥的改進及使用

? ? ? ?針對氣缸扭矩不足的問題,在因外部條件原因無法及時更換氣缸的條件下,對該閥門氣缸進行了改造,將定位器由單輸出改為雙輸出,大幅度增加了氣缸扭矩,基本上解決了全壓差下閥門調節的問題。

? ? ? ?原設計的單座閥雖然具有一定的抗壓差能力,但不具備防堵塞、自除垢功能,而且閥芯、閥座沖蝕和閥芯脫落的問題無法解決,只能通過定期拆檢、更換閥芯維持運行。通過對業內同類型裝置的高壓灰水調節閥的使用情況調研,并通過與閥門生產廠家進行技術交流,確定了將單座閥改為耐沖蝕型偏心旋轉閥的技改方案。改造前、后閥門結構分別見圖1和圖2。

? ? ? ?偏心旋轉閥的優勢在于全通徑,偏心旋轉閥在調節流量時基本不改變流量流向,較之單座閥在耐沖刷方面有著良好的特性;應用在含有渣水的固流體介質時,較之單座閥有著良好的防卡阻性能。偏心旋轉閥的閥體近似一個圓筒,從進口到出口沒有死角,暢通無阻,煤灰無法在閥體內淤積。閥門開關時能夠先脫離密封面,再旋轉動作,開關扭力小;通過偏心設計,在關閉時,閥芯與閥座有更強的結合力;閥芯作旋轉運動,當閥芯即將關閉時,閥芯與閥座的密封面發生相對磨擦,能自動磨去結垢,有自清洗功能。另外,在閥體內表面、閥芯和閥座表面燒結或鑲嵌硬質材料,可有效抵抗灰水的沖蝕。

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