充水式双球面板NK阀在工程中的应用及存在的问题

2018-11-29马西芳

冶金动力 2018年12期

马西芳

（宝钢工程技术集团有限公司工程事业部，上海 201900）

前言

冶金钢厂中的副产煤气一般为钢厂自用，伴随着煤气的安全管理也是越来越重要。煤气输送系统中预防事故最根本的解决办法就是阻断煤气，如何可靠地切断煤气尤为重要。理论上在输送管道切断阀后加一个水封，即为可靠切断，但在很多工程中车间煤气管道一般同其他介质管道共架敷设至用户点，管廊支架上方均设置电缆桥架等相关设施，没有空间设置大的阀门操作平台，只能考虑管廊下方设置。根据安全规程及国标的补充规定，车间内不能设置敞开式的盲板阀，但密闭式盲板阀外形尺寸较大，需要很大的安装空间。由此出现了充水式双球面板NK阀（以下简称NK阀）。

1 NK阀的维护操作

NK阀关闭后，在阀腔内注水，建立水封系统，从而形成切断阀加水封的可靠切断系统，既满足了规范的要求，又节省空间，维护操作也比较方便。NK阀配管示意图如图1。

NK阀具体运行时关键操作说明如下：

图1 NK阀配管示意图

（1）NK阀关闭时：首先确保阀门关闭到位后，向阀体内注水，阀体排水二次阀关闭，再打开阀体上的通气阀门，将阀体内的气体通过阀体前的管道放散排除，然后打开注水阀注水至NK阀水封的有效高度直至溢流，即通过保证切断阀门加水封的有效高度来保证可靠切断。

（2）NK阀打开时：首先关闭阀体通气阀，打开阀体排水阀门，将阀体内的水排光，充水阀要小开，然后操作阀杆，使双球面板径向移动离开密封面。

（3）NK阀前后冷凝水排放：正常通气时，阀体前后冷凝排水阀门常开，以保证阀体前后的冷凝水能及时收集排除。

2 湛江工程实例中的排水问题及解决方案

宝钢湛江冷轧工程中，连退及镀锌工业炉的用气点均设置在中间跨处，选用NK阀作为机组TOP切断阀，为节约成本，阀体及阀前后的冷凝水收集共用一个排水器。供2030冷轧的混合煤气的压力为22 kPa，原设计时已充分考虑了煤气压力的波动保险系数（按1.5倍取值，即33 kPa），排水密封罐放置在厂房内NK阀的底部，NK阀后排水阀距接入排水密封罐的高度至少大于3.8 m，即便阀前煤气压力达到33 kPa时，也不会击穿3.8 m的有效高度，水封的有效性得到保证。

实施安装时，安保部提出排水密封罐上的溢流漏斗可能会有煤气泄漏，又将密封罐移至车间外，因此冷凝排水管每根长度增加了达20 m左右，有效高度仍为H=3800 mm。原设计和最终修改实施后的排水管道图分列如图2。

图2 原冷凝水排水示意与修改后冷凝水排水示意图

NK阀运行中所出现的问题：

在NK阀切断时，阀前的煤气通过排水密封罐，窜至阀后的排水管道中，未做到真正意义上的切断，对切断阀后的管道检修存在着安全隐患。

原因分析：首先，移位后的NK阀的排水配管安装后形成水封的有效高度实际测量不足2 m，当阀前煤气压力为22 kPa时，不能有效地保证水封高度。其次，排水密封罐内的水量在阀门关闭后根本不足以充满长达20 m的冷凝水管，导致无法形成水封系统。由于这两个原因的存在，在NK阀关闭的瞬间，阀前的煤气很快击穿水封有效高度，并通过排水密封罐沿阀后冷凝排水管窜至阀后的排水管道。

解决方案：首先将排水管道敷设调整，必须保证排水管道的有效高度在H=3800 mm。其次鉴于目前排水密封罐已移到车间外，原有排水密封罐周边有足够的空地，考虑增加一个单式的排水密封罐，将阀前后的排水分开，同时两个排水罐的容积和完全可满足冷凝溢流管的几何容积。做了以上修改后，关闭NK阀时，未再出现过上述问题。

3 未来需重点解决问题

由以上工程实例中得出，从设计空间、维护、经济方面考虑，采用NK阀是比较理想的，而将来实际工程中运用NK阀需重点解决的问题：

（1）排水密封罐的有效容积核算。管道投入使用后，NK阀在前后都存有介质，如果瞬间关闭NK阀并充水，由于阀后压力从有压变为无压，压差形成了阀体和阀后冷凝排水管的水位差，若排水罐内水来不及补差，水封即很有可能被击穿而引起阀前后的串气，因此排水密封罐的容积均要根据冷凝排水管道的几何容积来核算校验，简单校验计算方法即：