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無錫科萊恩流體控制設備有限公司
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無錫科萊恩流體控制設備有限公司
閱讀：753發布時間：2015-1-4
某化工廠GSP氣化爐在開車過程中發生激冷水流量調節閥短時間內沖刷磨損問題，嚴重時激冷水流量調節閥上線運行不到3天，就出現閥芯磨損情況，導致激冷水流量調節閥無法正常調節，氣化爐被迫停車。筆者通過對GSP氣化爐激冷水流量調節閥沖刷、磨損原因進行分析，對激冷水中固體顆粒物含量較大的工況下，激冷水流量調節閥的幾種改型應用進行比較分析。
1 工藝簡介
GSP氣化技術為干煤粉加壓氣化技術，來自磨煤干燥裝置的干煤粉經過鎖斗加壓和煤粉給料倉密相流輸送到氣化爐頂部的煤燒嘴；煤在氣化爐反應室氣化為粗煤氣和液態灰渣，氣化產物直接向下進入氣化爐激冷室，灰渣激冷固化后通過渣鎖斗排出，粗煤氣激冷飽和后進入文丘里洗滌系統進一步洗滌細灰；洗滌后的煤氣去下游變換裝置；氣化形成的灰水經閃蒸后，進黑水系統沉淀分離細灰，閃蒸氣冷卻后，去焚燒爐；氣化廢水經廢水汽提后，去污水處理廠，酸氣去硫磺回收裝置。煤粉加壓輸送、煤氣化、排渣、洗滌等四個工序集中布置在氣化區域，黑水閃蒸、黑水處理、廢水汽提等系統布置在黑水區域。
GSP氣化爐激冷水系統主要為氣化爐激冷室提供循環激冷水，通過激冷水流量調節閥調節到激冷室的水流量而控制激冷室溫度，若激冷水流量調節閥無法正常調節則影響氣化爐結渣效果甚至燒毀激冷室。（如圖1）
圖1 GSP氣化爐工藝示意簡圖
2 GSP氣化爐激冷水流量調節閥沖刷、磨損原因分析
GSP氣化爐激冷水流量調節閥沖刷、磨損的直接原因為激冷水中含有大量顆粒物質，激冷水流經閥體時對閥體產生沖刷、磨損。按照工藝商西門子設計，激冷水系統中的顆粒度大小為0.1um，含量為0.1mg/L；而在氣化爐試車過程中，實際工況與原設計工況出現重大偏離，激冷水系統中的顆粒度大小達到900um，顆粒物含量達到980mg/L，與原設計工況相比增大了幾千倍。激冷水流量調節閥在調節過程中，激冷水夾帶固體顆粒物高速流經閥體，顆粒物對閥芯、閥座及閥體高速沖刷，造成閥芯、閥座及閥體磨損，隨著閥芯沖刷磨損加劇，激冷水流量調節閥流量調節特性逐漸變差，zui終激冷水流量調節閥無法正常調節激冷水流量。
激冷水流量調節閥磨損的間接原因是閥門結構及閥內件材質選擇不當。例如原設計采用SamsonV-Port結構形式的激冷水流量調節閥，閥內件材質為雙相鋼，V-Port結構具有分流、閥芯導向功能，激冷水流過時，閥腔內易產生渦流現象，會增加閥內件被沖刷的力度。雙相鋼閥內件，抗腐蝕能力強，但是材質硬度不高、抗沖刷能力弱、介質沖向閥芯部位呈銳角易被沖刷損壞。
3 GSP氣化爐激冷水流量調節閥的幾種改型應用
3.1 閥內件表面碳化鎢噴涂
在SamsonV-Port結構激冷水流量調節閥基礎上，將雙相鋼閥內件表面做碳化鎢噴涂處理，提高閥內件硬度，在一定程度上能提高閥門耐沖刷能力。碳化鎢噴涂處理后的閥門在線運行狀況能得到一定改善，能在線運行10天左右。
3.2 采用籠式結構，提高閥內件材質硬度
閥門采用籠式結構，閥座采用孔式結構，閥內件材質選擇較硬的440C。激冷水調節閥采用籠式結構，激冷水流過閥門時壓力降低，減小沖刷力度，同時采用硬度較高的440C作為閥內件材質，增強閥內件抗沖刷能力。籠式結構激冷水流量調節閥在線連續運行時間可達到一個月，抗沖刷能力明顯提高。
3.3 采用偏心旋轉閥
閥門采用偏心旋轉閥，閥體材質選用鉻鉬鋼+碳化鎢噴涂，內件材質選用17-4PH+激光熔焊。偏心旋轉閥做激冷水流量調節用，閥門流道相對簡單，一定程度上可減少激冷水對閥門的沖刷，但是仍然不能滿足長周期連續運行要求。
3.4 采用陶瓷滑板閥
閥門采用陶瓷滑板閥，閥體陶瓷內襯，陶瓷滑板閥的優點是閥門流道為直通型，流道簡單，流體通過時摩擦沖刷小，另外采用陶瓷材質，大大提高了閥門抗沖刷能力。
激冷水流量調節閥采用陶瓷滑板閥，從閥門結構形式和閥門材質兩方面克服了激冷水沖刷問題，大大延長了激冷水流量調節閥在線連續運行周期。
4 結語
筆者通過對GSP氣化爐激冷水流量調節閥沖刷磨損原因進行分析，對激冷水流量調節閥的幾種改型應用進行了比較分析，結合現場實際應用，提出了目前GSP氣化爐激冷水流量調節閥抗沖刷、磨損*結構形式為陶瓷滑板閥，對GSP氣化爐的長周期穩定運行有著重要意義。
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