某化工廠GSP氣化爐在開車過程中發(fā)生激冷水流量調(diào)節(jié)閥短時(shí)間內(nèi)沖刷磨損問題，嚴(yán)重時(shí)激冷水流量調(diào)節(jié)閥上線運(yùn)行不到3天，就出現(xiàn)閥芯磨損情況，導(dǎo)致激冷水流量調(diào)節(jié)閥無法正常調(diào)節(jié)，氣化爐被迫停車。筆者通過對(duì)GSP氣化爐激冷水流量調(diào)節(jié)閥沖刷、磨損原因進(jìn)行分析，對(duì)激冷水中固體顆粒物含量較大的工況下，激冷水流量調(diào)節(jié)閥的幾種改型應(yīng)用進(jìn)行比較分析。
    1 工藝簡(jiǎn)介
    GSP氣化技術(shù)為干煤粉加壓氣化技術(shù)，來自磨煤干燥裝置的干煤粉經(jīng)過鎖斗加壓和煤粉給料倉密相流輸送到氣化爐頂部的煤燒嘴；煤在氣化爐反應(yīng)室氣化為粗煤氣和液態(tài)灰渣，氣化產(chǎn)物直接向下進(jìn)入氣化爐激冷室，灰渣激冷固化后通過渣鎖斗排出，粗煤氣激冷飽和后進(jìn)入文丘里洗滌系統(tǒng)進(jìn)一步洗滌細(xì)灰；洗滌后的煤氣去下游變換裝置；氣化形成的灰水經(jīng)閃蒸后，進(jìn)黑水系統(tǒng)沉淀分離細(xì)灰，閃蒸氣冷卻后，去焚燒爐；氣化廢水經(jīng)廢水汽提后，去污水處理廠，酸氣去硫磺回收裝置。煤粉加壓輸送、煤氣化、排渣、洗滌等四個(gè)工序集中布置在氣化區(qū)域，黑水閃蒸、黑水處理、廢水汽提等系統(tǒng)布置在黑水區(qū)域。
    GSP氣化爐激冷水系統(tǒng)主要為氣化爐激冷室提供循環(huán)激冷水，通過激冷水流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)到激冷室的水流量而控制激冷室溫度，若激冷水流量調(diào)節(jié)閥無法正常調(diào)節(jié)則影響氣化爐結(jié)渣效果甚至燒毀激冷室。（如圖1）

圖1 GSP氣化爐工藝示意簡(jiǎn)圖

    2 GSP氣化爐激冷水流量調(diào)節(jié)閥沖刷、磨損原因分析
    GSP氣化爐激冷水流量調(diào)節(jié)閥沖刷、磨損的直接原因?yàn)榧だ渌泻写罅款w粒物質(zhì)，激冷水流經(jīng)閥體時(shí)對(duì)閥體產(chǎn)生沖刷、磨損。按照工藝商西門子設(shè)計(jì)，激冷水系統(tǒng)中的顆粒度大小為0.1um，含量為0.1mg/L；而在氣化爐試車過程中，實(shí)際工況與原設(shè)計(jì)工況出現(xiàn)重大偏離，激冷水系統(tǒng)中的顆粒度大小達(dá)到900um，顆粒物含量達(dá)到980mg/L，與原設(shè)計(jì)工況相比增大了幾千倍。激冷水流量調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)過程中，激冷水夾帶固體顆粒物高速流經(jīng)閥體，顆粒物對(duì)閥芯、閥座及閥體高速?zèng)_刷，造成閥芯、閥座及閥體磨損，隨著閥芯沖刷磨損加劇，激冷水流量調(diào)節(jié)閥流量調(diào)節(jié)特性逐漸變差，最終激冷水流量調(diào)節(jié)閥無法正常調(diào)節(jié)激冷水流量。
    激冷水流量調(diào)節(jié)閥磨損的間接原因是閥門結(jié)構(gòu)及閥內(nèi)件材質(zhì)選擇不當(dāng)。例如原設(shè)計(jì)采用SamsonV-Port結(jié)構(gòu)形式的激冷水流量調(diào)節(jié)閥，閥內(nèi)件材質(zhì)為雙相鋼，V-Port結(jié)構(gòu)具有分流、閥芯導(dǎo)向功能，激冷水流過時(shí)，閥腔內(nèi)易產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，會(huì)增加閥內(nèi)件被沖刷的力度。雙相鋼閥內(nèi)件，抗腐蝕能力強(qiáng)，但是材質(zhì)硬度不高、抗沖刷能力弱、介質(zhì)沖向閥芯部位呈銳角易被沖刷損壞。
    3 GSP氣化爐激冷水流量調(diào)節(jié)閥的幾種改型應(yīng)用
    3.1 閥內(nèi)件表面碳化鎢噴涂
    在SamsonV-Port結(jié)構(gòu)激冷水流量調(diào)節(jié)閥基礎(chǔ)上，將雙相鋼閥內(nèi)件表面做碳化鎢噴涂處理，提高閥內(nèi)件硬度，在一定程度上能提高閥門耐沖刷能力。碳化鎢噴涂處理后的閥門在線運(yùn)行狀況能得到一定改善，能在線運(yùn)行10天左右。
    3.2 采用籠式結(jié)構(gòu)，提高閥內(nèi)件材質(zhì)硬度
    閥門采用籠式結(jié)構(gòu)，閥座采用孔式結(jié)構(gòu)，閥內(nèi)件材質(zhì)選擇較硬的440C。激冷水調(diào)節(jié)閥采用籠式結(jié)構(gòu)，激冷水流過閥門時(shí)壓力降低，減小沖刷力度，同時(shí)采用硬度較高的440C作為閥內(nèi)件材質(zhì)，增強(qiáng)閥內(nèi)件抗沖刷能力。籠式結(jié)構(gòu)激冷水流量調(diào)節(jié)閥在線連續(xù)運(yùn)行時(shí)間可達(dá)到一個(gè)月，抗沖刷能力明顯提高。
    3.3 采用偏心旋轉(zhuǎn)閥
    閥門采用偏心旋轉(zhuǎn)閥，閥體材質(zhì)選用鉻鉬鋼+碳化鎢噴涂，內(nèi)件材質(zhì)選用17-4PH+激光熔焊。偏心旋轉(zhuǎn)閥做激冷水流量調(diào)節(jié)用，閥門流道相對(duì)簡(jiǎn)單，一定程度上可減少激冷水對(duì)閥門的沖刷，但是仍然不能滿足長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行要求。
    3.4 采用陶瓷滑板閥
    閥門采用陶瓷滑板閥，閥體陶瓷內(nèi)襯，陶瓷滑板閥的優(yōu)點(diǎn)是閥門流道為直通型，流道簡(jiǎn)單，流體通過時(shí)摩擦沖刷小，另外采用陶瓷材質(zhì)，大大提高了閥門抗沖刷能力。
    激冷水流量調(diào)節(jié)閥采用陶瓷滑板閥，從閥門結(jié)構(gòu)形式和閥門材質(zhì)兩方面克服了激冷水沖刷問題，大大延長(zhǎng)了激冷水流量調(diào)節(jié)閥在線連續(xù)運(yùn)行周期。
    4 結(jié)語
    筆者通過對(duì)GSP氣化爐激冷水流量調(diào)節(jié)閥沖刷磨損原因進(jìn)行分析，對(duì)激冷水流量調(diào)節(jié)閥的幾種改型應(yīng)用進(jìn)行了比較分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，提出了目前GSP氣化爐激冷水流量調(diào)節(jié)閥抗沖刷、磨損最佳結(jié)構(gòu)形式為陶瓷滑板閥，對(duì)GSP氣化爐的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。