气化炉氧气调节阀改造及应用

东方男孩

摘 要：煤气化是煤化工企业的龙头和基础，在相当程度上影响煤化工项目的效率、成本和发展。而氧气调节阀又是煤气化当中的重要的设备，直接影响煤气化的安全、稳定运行。目前煤化工企业氧气调节阀大多数依赖进口，原因是高压氧阀要求阀体阀芯材质均为镍铬合金INCONEL625，国内生产不出合格的产品。


关键字：氧气调节阀  存在问题  改造方案  运行效果


国宏化工是以高硫煤为原料生产甲醇烃酯类绿色产品的大型煤化工企业，科技含量高，综合环保性能优质，可持续发展能力强劲，被认定为高新技术企业。公司50万吨甲醇项目气化工段采用了水煤浆气化加压技术，采用德士古单喷嘴气化炉，水煤浆和氧气在烧嘴混合雾化后进入进入气化炉的燃烧室进行气化反应。气化的目的是要尽量提高合成气中H2+CO的百分含量，这就必须控制氧/煤比（O/C），使O/C的比值较低。但O/C的比值较低时，气化炉的炉温较低，煤渣的流动性差，易堵塞气化炉的排渣口及下降管，不利于气化炉长期连续运转。O/C的比值较高时，炉温高，炉内耐火砖加快熔蚀，气化炉的运行寿命受到影响。所以生产中必须根据煤种、氧气纯度和气化炉情况，控制最佳的O/C比，O/C比控制实质是一个煤浆和氧气的比率调节回路，其中煤浆流量是基准值，氧气流量是随动的，所需氧气流量的设定值由煤浆流量经O/C比的数值经计算后得出，去氧气调节阀自动控制氧气流量，从而实现O/C比控制。整个调节过程过氧气调节阀至关重要，目前气化装置上氧气调节阀基本上使用进口产品，国宏公司氧气调节阀位号FV1307，采用进口阀门。



1 1307A/B/C氧气调节阀门运行中存在的问题


国宏公司共有3台德士古气化炉，氧气调节阀FV-1307A/B/C采用的进口阀门，该进口厂商在设计阀门时，按照当时的技术要求，设计了单向密封的阀门，而实际工况，在每次开停车均有高压氮气对阀后管路进行吹扫，这就造成阀后压力远高于阀前压力的现象，而这种工况对只能承受单向密封的平衡密封圈造成破坏，经过七八年的使用，FV-1307A/B/C这3台调节阀内漏严重，造成两方面的问题。一是气化炉投料引氧时，在第一道氧气切断阀XV-1341和氧气调节阀FV-1307之间充高压氮气，当氮气压力与XV-1341阀前氧气压力相差不到0.25MPa时，进气化炉第一道氧气切断阀XV-1341电磁阀才能具备联锁条件得电使之阀门打开，但是当氧气调节阀FV-1307内漏量大时，阀前冲高压氮气便保不住压，XV-1341也就不能在阀后氮气保护联锁条件下打开，造成气化炉无法安全投料。二是气化炉系统运行时，氧煤比调节难度大，并且存在较大的危险性。



2 改造方案



根据FV-1307A/B/C3台阀门存在的问题，公司技术人员通过与国内具有氧阀制造维修资质的阀门制造厂、阀门维修单位进行技交流、调研，结合维修成本，最终确定与艾坦姆流体控制技术（北京）有限公司合作。艾坦姆流体控制技术（北京）有限公司有着10年煤化工特殊调节阀的设计、应用经验，尤其对各种煤气化工艺深入了解，对特殊材料的选择和处理有独到工艺，确保阀门的整体使用寿命超过10年，其参与设计及应用的特殊调节阀遍布中国的各种大型煤化工企业，早期供货的氧气调节阀至今已达到将近10年的运行效果。艾坦姆技术人员现场实际考察，与公司技术人员多次交流，针对这3台阀门内漏严重的现象，提出改造阀内件的方案，将原单向密封的阀门内件改成可双向密封的阀门内件，满足现场的实际使用要求。



2.1 阀门内件的结构图（如图1所示）。

图1 阀门内件结构图

单向密封的阀芯密封结构图如图2所示。

图2 单密封平衡密封包装

可承受双向密封的阀芯密封结构图如图3所示。

图3 双密封平衡密封包装

3 FV-1307A/B/C氧气调节阀门内件改造内容


实现双向密封，只需针对每台阀门只需要重新设计1套可双向密封的阀芯、阀杆、阀座。阀体和上阀盖、执行机构及附件无须改变，待备件到后，等待停车时机，国宏公司将下线后的氧气调节阀逐台送至艾坦姆公司进行改造，组成完成后进行阀门压力试验和密封实验。这样既不影响使用，同时可确保装置的长期稳定使用。


具体改造步骤如下：

（1）艾坦姆公司提前生产好可双向密封的阀芯、阀杆、阀座，其中阀芯与阀座将采用Kolsterising®加硬处理工艺；

（2）完整的拆卸及对所有阀门部件的清洗、脱脂；替换新生产的可双向密封的阀芯、阀杆、阀座；更换原有的垫片及密封单元，氧气专用；阀门进行整体耐压及泄漏检测；进行整体调试，包含所有附件，并进行终捡。



4 改造后的运行效果分析


目前3台氧气调节阀已全部改造完成，均已上线运行使用1年，成功解决了该阀内漏造成的两个问题，保证了气化炉系统的安全稳定开车和运行。



5 结束语


根据我国目前的技术和装备，只要供需双方相互协力，按照氧气调节阀的制造标准要求，完全可以做出符合气化炉系统安全使用要求的高压氧气调节阀。