閥徑選擇中的誤區(qū)

        自20世紀80年代以來，中、小型氮肥企業(yè)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(yè)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(fā)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(shù)據(jù)，可依據(jù)各企業(yè)采用的原料煤來選擇，原料煤可適當偏大些，劣質(zhì)原料煤可適當偏小些。
        2 閥位選擇中的誤區(qū)
        （1）空氣閥一般安裝在煤氣爐下，離中心管距離3000～4000mm。空氣管道的安全擋板閥應安裝在室外，而且放空口必須向上，并加裝放空管，使煤氣爐內(nèi)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(tài)，防止煤氣漏入吹風氣中，有些企業(yè)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(yè)采用型煤造氣，煤氣中含塵量較大，煤氣未經(jīng)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(nèi)，可以節(jié)約大量蒸汽。其實此舉并無科學道理，因為上吹制氣后、轉(zhuǎn)入下吹制氣時，爐上系統(tǒng)內(nèi)充滿煤氣，上行煤氣閥關閉后，爐上系統(tǒng)成閉環(huán)狀態(tài)（非真空狀態(tài)），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(tǒng)的稱為回收閥，另外還設置有放空閥，一旦回收系統(tǒng)發(fā)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(yè)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(qū)
        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(jīng)驗，常根據(jù)現(xiàn)場情況任意安裝。長期應用實踐表明，氣體必須是側(cè)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(xiàn)彈跳現(xiàn)象，可聽到閥板撞擊閥座的聲響，此現(xiàn)象易造成半水煤氣中氧含量超標。
        4 閥門泄漏問題的誤區(qū)
        任何自動閥門經(jīng)過一段時間應用后，都會不同程度地產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象，泄漏又分為外漏和內(nèi)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(fā)現(xiàn)和解決較容易，只要更換壓蓋填料即可。
        （2）自動閥門的內(nèi)漏不易發(fā)現(xiàn)，只能憑經(jīng)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(guī)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(nèi)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(jīng)濟損失計算
        在正常工況下，煤氣爐爐內(nèi)的燃料在燃燒或發(fā)生氣化反應，但在階段轉(zhuǎn)換時，因某只閥門未關閉到位，爐內(nèi)即使有煤氣產(chǎn)生也無法送至后系統(tǒng)，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(zhuǎn)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(tǒng)，此等待過程稱為“閥待”。
        （1）煤氣爐在各階段轉(zhuǎn)換時主要閥門狀態(tài)與時間見表1。  

      
表1 煤氣爐在各階段轉(zhuǎn)換時主要閥門狀態(tài)與時間

        （2）設已知條件：1臺Φ2600mm煤氣爐供氣產(chǎn)氨40t/d，合成氨售價按2000元/t計；循環(huán)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(huán)內(nèi)“閥待”時間：吹風階段轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(tǒng)，轉(zhuǎn)換“閥待”時間按1s計（實際＞1s）。
        從以上分析計算得知：每個循環(huán)中至少有12s是處于“閥待”狀態(tài)。
        （4）全年“閥待”價值計算：每秒的價值為0.93元，每天的循環(huán)數(shù)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(qū)
        （1）閥門動作慢的損失計
        算一些氮肥企業(yè)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(shù)企業(yè)的閥門需4～5s才開關到位，zui慢的企業(yè)為7s以上，這給企業(yè)造成的經(jīng)濟損失是非常驚人的。
        1臺Φ2600mm煤氣爐在階段轉(zhuǎn)換時閥門開關動作慢的價值為0.93元/s，每個循環(huán)有5個階段轉(zhuǎn)換，每個階段在轉(zhuǎn)換時都慢1s，每年的經(jīng)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(jīng)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(yōu)化油壓系統(tǒng)運行。     
        7 對座板閥中閥腔應用認識的誤區(qū)
        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(yè)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(qū)
        1935年從美國引進的UGI型煤氣爐所配置的閥門，除少數(shù)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(fā)出座板閥，經(jīng)應用后效果很好，具有密封性能好、使用壽命長等優(yōu)點，當時在中型氮肥企業(yè)廣為應用。
        但近年來，有些企業(yè)在新建或擴建工程中仍選用閘板閥。筆者認為：這些企業(yè)的技術管理人員對2種閥型的優(yōu)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(yè)，有些企業(yè)2種閥型都在用；有的企業(yè)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(qū)
        （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(tǒng)，當閥板處于右邊時，則是下吹煤氣通過該閥進入后系統(tǒng)。其缺點是密封性能差，有時會發(fā)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(tǒng)；當閥板處于閥體上部時，下吹煤氣通過該閥送入后系統(tǒng)。閥桿和油缸的長度是恒定的，該閥每年在數(shù)十萬次上下撞擊下，閥體內(nèi)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(yè)發(fā)現(xiàn)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(tǒng)，同時此空隙使上、下吹連通，致使部分氣體在爐內(nèi)打循環(huán)，必然使煤氣爐的產(chǎn)氣量減少和煤耗增加。因此，許多中型氮肥企業(yè)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(shù)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(cè)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)爆炸事故大都發(fā)生在全廠斷電時，斷電后油壓系統(tǒng)無油壓，煙囪閥處于關閉狀態(tài)，此時煤氣爐內(nèi)蒸汽來源未中斷，當煤氣爐處于下吹階段時，因爐內(nèi)憋壓，下吹煤氣通過空氣閥進入空氣系統(tǒng)而發(fā)生化學爆炸。因此，將煙囪閥改造成下開式，當發(fā)生斷電時該閥就依靠閥板自身的質(zhì)量使閥門處于開啟位置，不會造成爐內(nèi)憋壓而發(fā)生空氣系統(tǒng)爆炸。
        改進方法：在原閥體下部增加1個等徑短節(jié)，閥桿增加的長度與短節(jié)高度相等，閥板反方向安裝，所增加的短節(jié)下部側(cè)面為吹風氣進口，出氣口在反方向的上部。