煤化工气化工段灰水处理单元工艺切断阀常见问题分析及 滑板切断阀在灰水工况上的成功运用案例分享

煤的洁净与高效利用是当今我国能源与环保领域中的重大技术课题，也是我国国民经济持续发展的关键技术之一。煤气化是将一次能源转化为洁净的二次能源的主要途径，目前在气流床气化技术中具有代表性的主要有两种：一是采用水煤浆为原料的德士古(Texaco)气化炉和采用干粉煤为原料的壳牌(Shell)气化炉，总体说来，这两种工艺都具有安全、稳定、长周期运行的特点。在此工艺上运行的阀门设备往往被要求具备耐压、耐温、耐冲刷、耐腐蚀、启闭高可靠性和持久严密密封性能等。低压灰水单元，因介质非常容易产生结垢物（如下表1所示，为某厂的灰水成分分析报告），造成工艺管道堵塞，就不得不定期进行切换清洗（如图一所示，运行一个周期后灰水在工艺管线内的结垢物照片）。

表1，灰水分析报告

表1，灰水分析报告

虽然阀门动作频率不高，一般3～6个月动作一次，但是当需要工艺切换时，灰水阀往往出现切不动、关不严和卡死等问题。一旦工艺切换失败，就会严重影响生产的连续进行，甚至可能不得不系统停车检修，造成难以估量的经济损失。图一、灰水管线结垢物

目前国内灰水处理单元用的工艺切换阀起初大多采用闸阀，因卡阻问题、内漏问题等一直未得到很好的解决，后来采用偏心球阀（如下图二、图三所示）结构。虽然启闭可靠性和内漏问题有所改善，但是因国内煤质不稳定，结垢严重程度很难控制，卡死、内漏问题任常有发生。

图二、典型的闸阀结构

图三、偏心球阀结构

闸阀结构，因存在密封面倾角，当阀门开启时，阀座与阀芯脱开无接触，密封面暴露在介质流中，阀内腔也与介质流道连通。阀内腔、阀芯表面介质流速很低，密封面、阀内腔表面及其他阀内件表面成为结垢物附着的温床，当结垢物积聚到一定厚度和硬度时，阀门动作就受到了很大的影响。结垢物在阀内腔、密封面淤积，阻碍阀门的正常启闭，严重时直接卡死阀门。

从图三可知，虽然偏心球阀阀内腔无死角，阀芯也暴露在介质流的冲刷下，介质流速相对较高，介质结垢物附着能力减弱，另外当阀门启闭时，阀芯与阀座还存在相对的滑动，可以刮落附着在密封面处的结垢物。但是还是常有卡死、内漏的问题发生。分析其原因主要来自于以下方面：

①、介质结垢物附着在阀杆周围，直接抱死阀杆，使阀门无动作。

②、结垢物严重、硬度较高时，卡死阀门或者阀门关闭不严。

③、偏心球阀结构启闭时只能刮落结垢物，不能像剪刀一样剪断介质结垢物。当结垢物附着力较大时，卡死阀门或者阀门关闭不严。

鉴于灰水阀存在的问题，重庆川武仪表有限公司自主开发了一款新型的滑板切断阀结构，从2019年11月安装上线运行到现在为止，已在蒲城清洁能源灰水处理单元成功使用2年零1个月且无检修的业绩，现此阀还在线运行（如图四所示）。此阀已于2021年12月15日通过了陕西省设备管理协会的专家技术鉴定，并签发了设备技术鉴定书（如下图五所示）。

图四、灰水滑板阀安装现场照片

滑板切断阀能成功解决灰水阀存在的技术难题，并且能够获得专家的技术认可，主要归功其特有的阀门结构（如图六所示）特点。

图六、滑板切断阀结构示意图

1、阀门在全开、全闭时，介质流道与阀内腔完全隔离，消除了介质结垢物在阀内腔、阀杆上附着的结构因素。有效解决了阀门因介质结垢物在阀内腔、阀杆上淤积造成启闭卡阻的技术难题。虽然阀门在启闭过程中有部分液体进入阀腔，但是因启闭不频繁且时间短，淤积量很小，另外还在阀体下部设置有吹扫/排渣孔，完全不用担心启闭过程介质进阀腔造成启闭卡阻的问题。

2、阀门采用直行程的启闭方式，启闭过程中，阀板与阀座一直牢牢贴合，且与介质流向垂直（90°），当执行机构动作时，可轻松刮落和剪断介质结垢物，即使是结垢严重或者结垢物很硬的情况下，也可轻松切断阀门。

3、介质压力帮助阀门密封，阀门关闭后，可实现零泄漏。

结束语：滑板切断阀它是一种把工艺盲板直行程动作和球阀浮动阀座创造性地结合起来的全新隐藏式面密封阀门，阀板与阀座经过硬化研磨至镜面，实现了完全零泄漏，操作力小，具有其它类型阀门无法比拟的超强切断剪切能力。