褐煤水煤浆气化装置锁斗阀门内漏的判断

李自恩

(大唐呼伦贝尔化肥有限公司，内蒙古呼伦贝尔 021000)

大唐呼伦贝尔化肥有限公司气化工艺为熔渣-非熔渣氧气分级技术，气化用煤为呼伦贝尔当地褐煤，是世界首套褐煤水煤浆气化工业化装置，迄今为止，该套装置运行稳定[1-4]。

气化装置配套的锁斗系统与传统徳士古气化技术锁斗工艺流程系统一致，其主要作用是将气化炉炉渣经锁斗顺控十三步由高压到低压排至渣池内[5-6]。由于锁斗系统周期性的工作性质和炉渣对阀芯的冲刷，锁斗阀门经常出现内漏现象；在实际生产中，若能及时准确地判断出内漏原因，对锁斗系统的安全稳定运行有重要作用。笔者根据生产运行实践，总结了判断锁斗泄压阀、锁斗冲洗水阀、锁斗充压阀、锁斗排渣阀等阀门内漏的方法。

1 锁斗系统工艺流程及逻辑顺控

在收渣阶段，气化炉激冷室(R0201)底部的渣和水经锁斗收渣阀(XV02008)、锁斗安全阀(XV02009)进入锁斗(D0201)。XV02009处于常开状态，仅当激冷室液位低低(LI02002/03/04)时，XV02009才关闭。锁斗循环泵(P0204)从锁斗顶部抽取相对洁净的水送回激冷室底部，然后将渣冲入锁斗。

锁斗循环分为泄压、清洗、排渣、充压、收渣等5个阶段，由锁斗程序自动控制。循环时间一般为40 min，可以根据具体情况设定。锁斗程序启动后，锁斗泄压阀(XV02015)打开，开始泄压(泄压至锁斗压力低于280 kPa)，锁斗内压力泄至渣池(V0310)。泄压后，泄压管线清洗阀(XV02016)打开清洗泄压管线，清洗时间结束后，XV02016关闭。锁斗冲洗水阀(XV02014)和锁斗排渣阀(XV02010)及泄压管线清洗阀(XV02016)打开，开始排渣。当锁斗冲洗水罐(V0204)液位(LICA02007)降至指定位置或XV02010打开到一定时间，XV02010、XV02016和XV02014关闭。XV02010关5 min后，渣池溢流阀(XV03001)和(XV03002)打开。锁斗充压阀(XV02013)打开，用高压灰水泵(P0304)过来的灰水开始为锁斗进行充压。当气化炉与锁斗压差(即PDI02021<180 kPa)低时，锁斗收渣阀(XV02008)打开，XV02013关闭，锁斗循环泵进口阀(XV02011)打开，锁斗循环泵循环阀(XV02012)关闭，锁斗开始收渣，收渣计时器开始计时。当收渣时间结束和锁斗冲洗水罐液位(LICA02007)高同时满足时，XV02012打开，XV02011关闭，P0204自循环。XV02008关闭，XV02015打开，锁斗重新进入泄压步骤，如此进行循环。

由低压灰水泵(P0302)加压后的灰水经锁斗冲洗水冷却器(E0202)冷却后，送入锁斗冲洗水罐(V0204)，作为锁斗排渣时的冲洗水。锁斗系统工艺流程见图1。

2 锁斗阀门内外漏的原因分析

一般情况下，阀门的密封部位有三处：①启闭件与阀座两密封面间的接触处；②填料与阀杆和填料函的配合处； ③阀体与阀盖的连接处。其中前一处的泄漏叫做内漏，即通常所说的关闭不严，会影响阀门截断介质的能力；后两处的泄漏叫做外漏，即介质从阀内泄漏到阀外，外漏会造成物料损失，污染环境，甚至引起火灾、爆炸、中毒等危害生命安全的重大事故，给化工生产带来严重损失和巨大安全隐患[7-8]。

图1 锁斗系统工艺流程

2.1 阀门外漏

外漏常见于阀体、阀杆、填料函与阀体的连接部位。

(1) 阀体发生泄漏，是因为阀体通常是铸造的，容易形成砂眼等铸造缺陷，阀体上的砂眼会导致介质的泄漏。此种泄漏一般都表现为渗漏，流量较小，通过水压试验即可发现。

(2) 阀杆发生泄漏，是因为阀门的阀杆由于设计和选材不当而引起阀杆在某个位置被卡死，使阀门无法关闭或关闭不严，造成介质泄漏。此种泄漏往往流量较大，对生产装置和周围的环境容易造成严重的危害。

(3) 填料函发生泄漏，是因为填料函由填料箱、填料、填料垫以及填料压紧机构等组成。填料箱置于阀体或阀盖上，起到容纳填料的作用。填料垫置于填料箱底部，起到支撑填料的作用。填料分软质密封填料和成型填料两种。成型填料以弹性材质为原料，采用模压成型或车削加工制成各种环形密封圈；相比之下，成型填料结构紧凑，密封性能好，适用性更强。介质在密封填料处泄漏，主要是由于填料压盖松动、密封填料不严密、填料品种或质量不符合要求、填料老化或被阀杆磨损等原因造成的。

(4) 阀体连接处发生泄漏，是因为阀体连接部位的密封即阀体与阀盖之间的密封不好。一般情况下为法兰连接密封，当阀门公称直径较小时为螺纹连接密封。垫片的类型、材质或尺寸不符合要求、法兰密封面加工质量差、连接螺栓紧固不当、因管道配置不合理而在连接处产生过大附加载荷等原因，都能引起阀体连接部位泄漏。

2.2 阀门内漏

阀门关闭不严形成的泄漏为内漏，常发生在阀座密封面。分析其原因：

(1) 阀门的设计和制造工艺存在问题，造成阀门密封不严而导致介质的泄漏，多为渗漏或小流量连续排放。

(2) 阀板或密封面变形，造成密封不严，从而引起介质的泄漏，一般为渗漏或小流量连续排放。

(3) 在阀门的制造、运输、检验、安装和使用等过程中，损伤了阀门的密封面，使密封不严，导致阀门泄漏。这种泄漏也表现为小流量的渗漏。

(4) 介质内含有固体杂质造成阀门关闭不严，从而引起介质泄漏。这种泄漏可能是小流量的，也可能流量较大。

3 锁斗系统阀门内漏的判断方式

3.1 锁斗泄压阀(XV02015)内漏

锁斗系统泄压前压力为3.7 MPa，通过锁斗泄压阀将锁斗压力泄至低于280 kPa。由于锁斗泄压产生的大多数为水蒸气，偶尔会夹带炉渣，水蒸气夹带炉渣时易发生阀芯磨损现象，长期磨损则导致锁斗泄压阀出现内漏现象。锁斗泄压阀出现轻微内漏时，会导致锁斗冲压慢，因锁斗内部分黑水通过锁斗泄压阀泄漏至渣池，使得锁斗集渣时水温较正常时高，而内漏严重时会导致锁斗充不到规定压力，锁斗系统无法运行而被迫停车。

锁斗泄压阀内漏严重时，将气化炉负荷降至最低负荷运行，锁斗顺控由自动切换至手动，关闭集渣阀(XV02008)和锁斗安全阀(XV02009)，锁斗循环泵循环阀(XV02012)打开，锁斗循环泵进口阀(XV02011)关闭，即将锁斗与气化炉进行隔离切出，进行在线更换锁斗泄压阀，更换阀门时间不得超过4 h。

3.2 锁斗充压阀(XV02013)内漏

锁斗充压阀内漏是最常见的，主要是因为充压阀阀前压力为5.2 MPa，而其阀后压力为常压。锁斗充压时，高压灰水对阀芯密封面的磨损较严重，导致磨损内漏。

锁斗充压阀轻微内漏时，因高压灰水持续不断进入锁斗，导致锁斗稳定较正常时高一些，锁斗集渣曲线明显发生变化，而在锁斗顺控中表现为锁斗泄压缓慢，泄压时现场声音较大；锁斗充压阀内漏严重时，锁斗可能存在泄压不彻底，锁斗系统无法程控运行而被迫停车；同时因高压灰水的窜入导致气化炉液位较正常指标高，必须加大气化炉的排水，才能控制气化炉的液位。

锁斗充压阀内漏时，首先利用充压阀的阀前手阀将高压灰水进行切断，然后按照3.1中的方法将锁斗系统切出，即可实现锁斗充压阀门的在线更换。

3.3 锁斗冲洗水阀(XV02014)内漏

锁斗冲洗水阀内漏的主要原因为冲刷磨损，冲刷磨损导致阀芯密封不严出现内漏。当锁斗冲洗水阀内漏时(阀后单向阀同样内漏，大多情况是单向阀阀瓣不能归位)，运行中表现为锁斗温度较正常时高，锁斗冲洗水槽液位上升速率较快，严重内漏时，锁斗冲洗水槽放空管线出现溢流现象。锁斗系统泄压时，中控人员若观察到锁斗冲洗水槽液位不涨或出现下降趋势时，基本可判断是锁斗冲洗水阀门出现内漏。

锁斗冲洗水阀内漏时，首先将锁斗冲洗槽加水阀门关闭，禁止向锁斗冲洗水槽中加水，然后按照3.1中的方法将锁斗系统切出，在线更换锁斗冲洗水阀，系统不用停车。

3.4 锁斗排渣阀(XV02010)内漏

锁斗排渣阀内漏的主要原因是锁斗排渣时，炉渣的冲刷磨损所致。当锁斗排渣阀内漏轻微时，锁斗集渣温度较正常运行高一些，锁斗充压时间较正常运行长一些，渣池液位较正常运行上涨趋势快，锁斗集渣时现场排渣管线有异常响声。当锁斗排渣阀内漏严重时，锁斗温度较正常至少高10 ℃以上，锁斗出现充不上压力现象，现场锁斗排渣管线异常声响较大，且排渣管线温度与锁斗温度相近。

锁斗排渣阀内漏时，气化炉以最低负荷运行，进行在线更换，系统不用停车。

4 结语

锁斗系统是褐煤水煤浆气化炉渣由高压变为常压的必不可少的环节，锁斗系统能否稳定运行关系着褐煤水煤浆气化装置能否安全运行。在实际运行中，锁斗系统的阀门内漏可能导致系统减产或停车，因此要求操作人员在生产中能准确判断具体内漏的阀门，及时进行检修或更换，避免生产出现较大波动，确保气化装置的“安稳长满优”运行。

[1] 李自恩.褐煤水煤浆气化装置运行存在的问题及技改措施[J].煤化工，2016，44(1)：47- 49.

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[3] 孟子恒，刘明东，郭天武.褐煤水煤浆气化技术应用[J].化工科技，2012，20(4):55- 58.

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[6] 郭本陆，张艳群，李波.德士古气化炉锁斗故障浅析[J].大氮肥，2009，32(1):36- 38.

[7] 刘凯.涩宁兰管道阀门内漏原因分析及建议处理措施[J].中国石油和化工标准与质量，2012，33(15):261- 261.

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