閥徑選擇中的誤區

        自20世紀80年代以來，中、小型氮肥企業將煤氣爐的爐膛直徑不斷擴大，然而自動閥門的直徑未相應擴大；有些企業雖然進行了擴大，但沒按等比例擴大，存在盲目性，使煤氣爐的發氣量受到影響。
        空氣閥門：按18∶1或19∶1為好（爐膛與閥門的截面積之比）；
        煤氣閥門：按14∶1為好（爐膛與閥門的截面積之比）；
        回收閥（煙囪閥）：按9∶1為好（煙囪與閥門的截面積之比）；
        蒸汽閥或加氮閥：100∶1為好（爐膛與閥門的截面積之比）。
        以上為參考數據，可依據各企業采用的原料煤來選擇，原料煤可適當偏大些，劣質原料煤可適當偏小些。
        2 閥位選擇中的誤區
        （1）空氣閥一般安裝在煤氣爐下，離中心管距離3000～4000mm?？諝夤艿赖陌踩珦醢彘y應安裝在室外，而且放空口必須向上，并加裝放空管，使煤氣爐內泄漏出的煤氣可以排空。
        （2）采用余熱集中回收的流程中有3只煤氣閥：①在吹風階段，上行煤氣閥（安裝在旋風除塵器之后）必須處于關閉狀態，防止煤氣漏入吹風氣中，有些企業吹風氣中有效氣體成分高，與該閥在吹風時沒有關閉有關；②下行煤氣閥應該安裝在除塵器（可設置1臺簡易的擋板式除塵器）之后；③煤氣總閥應該安裝在進煤氣總管之前的管道上。
        當前許多企業采用型煤造氣，煤氣中含塵量較大，煤氣未經除塵就進入閥門，粉塵對閥門的沖刷較嚴重，使閥門的使用壽命縮短。
        某些技術人員認為應將上、下行煤氣閥安裝在爐體附近，其理由是下吹蒸汽能直接進入爐內，可以節約大量蒸汽。其實此舉并無科學道理，因為上吹制氣后、轉入下吹制氣時，爐上系統內充滿煤氣，上行煤氣閥關閉后，爐上系統成閉環狀態（非真空狀態），而且煤氣含塵高、溫度高，會影響閥門的使用壽命。
        （3）煙囪閥的安裝方式：有吹風氣回收潛熱系統的稱為回收閥，另外還設置有放空閥，一旦回收系統發生故障，吹風氣從放空閥放空。這2只閥門都應設置在旋風除塵器之后。
        （4）在吹風階段，許多企業把上吹蒸汽閥設置在開的位置，顯然是不對的。因為蒸汽總閥泄漏（自動閥門運行一段時間后都會有泄漏）后，在吹風時就有蒸汽入爐，吹風氣中有效氣體成分增加，煤耗也相應增大。
        3 座板閥進、出氣方向安裝的誤區
        自20世紀60年代座板閥問世以來，就存在進、出氣方向安裝的問題。因座板閥有90°的彎頭，初期使用該閥時沒有經驗，常根據現場情況任意安裝。長期應用實踐表明，氣體必須是側進（或上進）下出才合理。如采用下進上出，閥板下部有氣體頂住，當油壓波動時，閥板在瞬間會被頂開，此時閥板出現彈跳現象，可聽到閥板撞擊閥座的聲響，此現象易造成半水煤氣中氧含量超標。
        4 閥門泄漏問題的誤區
        任何自動閥門經過一段時間應用后，都會不同程度地產生泄漏現象，泄漏又分為外漏和內漏。
        （1）自動閥門的外漏部位一般在上、下壓蓋處，上壓蓋處泄漏的是液壓油，下壓蓋處泄漏的是煤氣、蒸汽及空氣。外漏的發現和解決較容易，只要更換壓蓋填料即可。
        （2）自動閥門的內漏不易發現，只能憑經驗進行判斷。一般可以用聽棒來檢查，如有泄漏，就會聽到氣體“嗤嗤”的響聲。按原化工部規定：每個月煤氣爐小修時，應對各自動閥門進行檢查和試漏；每年應全部更新，如不更新，閥門內漏造成的損失遠比更新閥門的費用大得多。
        5 運行中“閥待”的經濟損失計算
        在正常工況下，煤氣爐爐內的燃料在燃燒或發生氣化反應，但在階段轉換時，因某只閥門未關閉到位，爐內即使有煤氣產生也無法送至后系統，只有等待閥門關閉到位后才能將煤氣送出。例如：在上吹階段轉換至下吹階段時，一定要等待上行煤氣閥關閉到位后，下行煤氣才可以送至后系統，此等待過程稱為“閥待”。
        （1）煤氣爐在各階段轉換時主要閥門狀態與時間見表1。  

      
表1 煤氣爐在各階段轉換時主要閥門狀態與時間

        （2）設已知條件：1臺Φ2600mm煤氣爐供氣產氨40t/d，合成氨售價按2000元/t計；循環時間為120s，其中吹風30s（25%）、上吹30s（25%）、下吹45s（38%）、二次上吹10s（8%）、吹凈5s（4%）；每天運行22h，每年運行時間330d；噸氨耗標準半水煤氣3300m3、煤1.3t，煤價800元/t。
        （3）每個工作循環內“閥待”時間：吹風階段轉上吹階段，7只閥門全部開關到位zui少需要3s，“閥待”時間為3s；上吹轉下吹階段，4只閥門全部開關到位需3s，“閥待”時間為3s；下吹轉二次上吹階段，4只閥門全部開關到位需3s，“閥待”時間為3s；二次上吹轉吹凈階段，4只閥門全部開關到位需3s，“閥待”時間為3s（若蒸汽總閥、上吹蒸汽閥和安全擋板閥開關到位為2s，吹風閥慢1s全開也無大礙，“閥待”時間可按2s計）；吹凈轉吹風階段，由于空氣閥和安全擋板閥均已開啟，只要煙囪閥打開，吹風氣就可放空或送入回收系統，轉換“閥待”時間按1s計（實際＞1s）。
        從以上分析計算得知：每個循環中至少有12s是處于“閥待”狀態。
        （4）全年“閥待”價值計算：每秒的價值為0.93元，每天的循環數為660個，全天“閥待”時間為7920s，全天“閥待”價值為7365元，全年“閥待”價值為2430450元；從煤耗折價，折液氨1215t，折煤價1263600元，則全年“閥待”價值為1166850元。
        6 閥門運行速度的誤區
        （1）閥門動作慢的損失計
        算一些氮肥企業在自動閥門應用中普遍存在的問題是閥門安裝錯位和開關動作慢，大多數企業的閥門需4～5s才開關到位，zui慢的企業為7s以上，這給企業造成的經濟損失是非常驚人的。
        1臺Φ2600mm煤氣爐在階段轉換時閥門開關動作慢的價值為0.93元/s，每個循環有5個階段轉換，每個階段在轉換時都慢1s，每年的經濟損失達101萬元以上；扣除50%耗煤等因素，每臺煤氣爐每年的經濟損失為50余萬元，如果慢2s則達100萬元以上。
        （2）提高閥門開關速度的方法
        提高閥門開關速度的方法主要有：①改造泵站；②更新蓄能器；③改進閥門油壓缸；④改進油壓閥站；⑤設置CJ型泵站智能控制柜；⑥優化油壓系統運行。     
        7 對座板閥中閥腔應用認識的誤區
        初期設計的座板閥沒有設置閥腔。在長期實踐中認識到，相同閥徑的閘板閥與座板閥的通道截面積的差別很大，因為座板閥開啟后，閥板是懸在閥體的中間，使閥門的通道截面積縮小。筆者曾對1只Φ900mm座板閥進行了計算，因閥板在中間，閥門的實際通道截面積縮小了37%。所以筆者建議設備制造企業在座板閥的閥體上部增設閥腔，閥板開啟時閥板進入閥腔，不再影響閥門的通道截面積。閥門結構改造后，需相應增加閥桿和油缸的長度，不會影響閥門的正常運行。在正常運行時，因增大了上閥腔，閥板可以提得更高，使閥門的實際通道截面積增加。否則，為了不縮小閥門的通道截面積，必須改用大閥徑的閥門，管道也要隨之變更，這樣做就更不合理了。不然因閥門通道截面積的減少而影響煤氣爐的氣化強度，如上例Φ900mm的座板閥，其閥門的通道截面積只相當于Φ700mm閥的截面積，使吹風時阻力增加，影響吹風效率，必然影響氣化強度。
        8 閥型選擇中的誤區
        1935年從美國引進的UGI型煤氣爐所配置的閥門，除少數異形閥門之外，大多是閘板閥。該閥型在應用中存在密封性能差、故障率高的缺點。20世紀60年代開發出座板閥，經應用后效果很好，具有密封性能好、使用壽命長等優點，當時在中型氮肥企業廣為應用。
        但近年來，有些企業在新建或擴建工程中仍選用閘板閥。筆者認為：這些企業的技術管理人員對2種閥型的優缺點認識不足，在認識上有守舊的因素，不愿意變更。筆者近年考察了一些企業，有些企業2種閥型都在用；有的企業在改造時受場地限制，因座板閥所占空間位置較大，被迫選用閘板閥；但在擴建和新建工程中，*可以選擇座板閥。
        9 閥類選擇中的誤區
        （1）三通閥的取舍
        在煤氣爐運行中，改變上、下吹煤氣走向的閥門，zui早是采用從美國引進的克立斯閥。該閥用1塊閥板左右運行，當閥板處于左邊時，上吹煤氣通過該閥送至后系統，當閥板處于右邊時，則是下吹煤氣通過該閥進入后系統。其缺點是密封性能差，有時會發生氧含量超標。座板閥問世后，煤氣三通閥取代了克立斯閥。在20世紀50年代末小氮肥裝置問世時，直接選用上、下行煤氣閥來改變煤氣走向。
        煤氣三通閥在運行中存在許多問題：該閥的閥板是上下運行的，當閥板處于閥體下面時，上吹煤氣通過該閥送入后系統；當閥板處于閥體上部時，下吹煤氣通過該閥送入后系統。閥桿和油缸的長度是恒定的，該閥每年在數十萬次上下撞擊下，閥體內部因磨損而使閥腔略變大，在閥板運行至上部時，閥板與閥座接觸不到位，形成空隙。筆者在某企業發現該空隙達30mm，下吹制氣時，部分下吹蒸汽從此空隙中與下吹煤氣一起進入后系統，同時此空隙使上、下吹連通，致使部分氣體在爐內打循環，必然使煤氣爐的產氣量減少和煤耗增加。因此，許多中型氮肥企業都在逐步淘汰煤氣三通閥。
        同理，蒸汽三通閥也屬于淘汰的閥門。該閥還有1個缺點，即煤氣爐處于吹風階段時，該閥處于上吹位置，此時因蒸汽總閥泄漏，部分蒸汽入爐，造成吹風氣中有效氣體含量增加。而吹風氣中有效氣體體積分數每增加1%，噸氨煤耗將上升1kg。
        （2）安全擋板閥的應用問題
        安全擋板閥又稱為液壓蝶閥，與空氣吹風閥同步開關。該閥安裝在吹風閥與手動空氣閥之間，主要起安全作用。特別是該閥的側面有1只副閥，由主閥帶動，其開關動作與主閥相反。當下吹制氣時，爐底的煤氣從吹風閥處漏入空氣管道時，可以從副閥放空，避免煤氣進入空氣總管。另外，當主閥泄漏時，從空氣管泄漏過來的空氣也可從副閥放空，避免空氣在下吹時通過吹風閥漏入爐底而發生爆炸，同時對降低半水煤氣中的氧含量有較大好處。因此，安全擋板閥是煤氣爐系統中*的安全裝置。
        （3）下開式煙囪閥（回收閥）的應用
        該閥的特點是：在吹風時閥板向下為開啟，吹風后閥板向上為關閉。許多空氣系統爆炸事故大都發生在全廠斷電時，斷電后油壓系統無油壓，煙囪閥處于關閉狀態，此時煤氣爐內蒸汽來源未中斷，當煤氣爐處于下吹階段時，因爐內憋壓，下吹煤氣通過空氣閥進入空氣系統而發生化學爆炸。因此，將煙囪閥改造成下開式，當發生斷電時該閥就依靠閥板自身的質量使閥門處于開啟位置，不會造成爐內憋壓而發生空氣系統爆炸。
        改進方法：在原閥體下部增加1個等徑短節，閥桿增加的長度與短節高度相等，閥板反方向安裝，所增加的短節下部側面為吹風氣進口，出氣口在反方向的上部。