德士古氣化爐氮氣切斷閥執行機構技術(shù)改造
氣化爐氮氣切斷閥動(dòng)作時(shí)間不滿(mǎn)足工藝要求，經(jīng)常導致氣化爐投料失敗，為不影響公司正常生產(chǎn)，我們對氮氣切斷閥執行機構進(jìn)行技術(shù)改造以滿(mǎn)足工藝要求。本文敘述了技術(shù)改造的方案及過(guò)程。
1、德士古氣化技術(shù)簡(jiǎn)述
德士古氣化技術(shù)是國內應用比較先進(jìn)的氣化技術(shù)，廣泛應用于煤化工行業(yè)。在氣化階段，料漿通過(guò)高壓料漿泵送入氣化爐，與氧氣在氣化爐內進(jìn)行氣化反應，生成以CO、H2和CO2為主要成分的粗合成氣。
德士古氣化技術(shù)操作壓力在4.0MPa以上、操作溫度在1000℃以上，屬于我廠(chǎng)重大危險源，但其儀表自動(dòng)化水平較高，如氣化爐發(fā)生工藝指標異常，安全聯(lián)鎖系統就會(huì )立即啟動(dòng)，切斷煤漿和氧氣進(jìn)料并進(jìn)行氮氣吹掃以防止發(fā)生爆炸。在儀表安全聯(lián)鎖系統中，其氧氣管線(xiàn)、煤漿管線(xiàn)、氮氣管線(xiàn)切斷閥動(dòng)作的可靠性及動(dòng)作時(shí)間是安全聯(lián)鎖系統正常工作的重要保證。
2、技術(shù)改造的背景
我公司自生產(chǎn)以來(lái)多次因為氧氣、煤漿、氮氣切斷閥動(dòng)作時(shí)間超時(shí)而導致氣化爐投料失敗，嚴重影響公司正常生產(chǎn)運行。我們秉承公司提倡的“增強創(chuàng )新能力，完善公司技術(shù)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)管理”的理念，通過(guò)查找技術(shù)設計，與學(xué)校專(zhuān)家認真分析、研究對閥門(mén)執行機構進(jìn)行了技術(shù)改造，經(jīng)過(guò)近兩年的運行，取得了很好的效果，為公司穩定生產(chǎn)奠定了堅實(shí)的基礎。
氣化爐XV-12004A/C、XV-12005A、XV-12010A/B/C、XV-12011A/B/C九臺氮塞閥和氮氣吹掃閥由于原閥的執行機構彈簧復位系統作用力不夠等問(wèn)題，使閥門(mén)的關(guān)閉時(shí)間在11MPa氮氣壓力作用下由技術(shù)要求的≤5s，延長(cháng)至5.59～6.37s。這些閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間的延長(cháng)導致了氣化爐開(kāi)車(chē)順控中氧超時(shí)計時(shí)器超時(shí)(氧超時(shí)計時(shí)器為氣化爐投料按鈕按下到煤漿、氧氣入爐的時(shí)間，要求≤50s)，氧超時(shí)計時(shí)器超時(shí)后氣化爐就自動(dòng)執行停車(chē)程序，致使氣化爐投料失敗，從而影響公司正常生產(chǎn)。
3、改造方案
原執行機構為活塞式單作用執行機構，氣缸進(jìn)氣時(shí)閥門(mén)打開(kāi)，彈簧復位閥門(mén)關(guān)閉，氣源壓力為0.4～0.6MPa，其執行機構氣路圖見(jiàn)圖1。通過(guò)對現場(chǎng)執行機構的研究，我們發(fā)現可以將單作用執行機構改造為雙作用執行機構，以增加彈簧作用力，同時(shí)還能保證閥門(mén)的故障安全性。在氣路配管上放大執行機構的進(jìn)氣管路的口徑，增加一套氣路三聯(lián)件，互相調節氣量的平衡和大小，保證閥門(mén)開(kāi)關(guān)速度達到工藝要求。
1.氣缸;2.空氣過(guò)濾減壓閥;3.電磁閥;4.氣控閥
圖1 改造前執行機構氣路圖
4、技術(shù)改造實(shí)施步驟
4.1 檢查執行機構的進(jìn)氣孔、排氣孔、注油孔的布置，利用這些螺紋孔來(lái)設計氣路走向，盡量保證執行機構的結構、強度不被破壞。原執行機構上的進(jìn)氣孔、排氣孔、注油孔剛好可以滿(mǎn)足氣路改造要求。
4.2 對執行機構的進(jìn)氣、排氣通道和加油通道進(jìn)行氣密性試驗，并對執行機構兩側缸蓋密封也進(jìn)行氣密性試驗，通過(guò)氣密性試驗得知在氣源壓力0.4～0.6MPa下其氣密性都可以滿(mǎn)足要求。
4.3 檢查進(jìn)氣、排氣通道和加油通道的螺紋，螺紋規格為M10×1，密封性滿(mǎn)足氣路連接的需要。
4.4 設計、安裝氣路，把原氣控閥更換為兩位五通式氣控閥，通過(guò)電磁閥進(jìn)行控制輸入、輸出氣源的轉換，一路通過(guò)空氣過(guò)濾減壓閥、快排閥進(jìn)入氣缸，另一路通過(guò)快排閥直接進(jìn)入彈簧輔助氣缸。
安裝完畢后進(jìn)行開(kāi)關(guān)試驗，開(kāi)閥時(shí)間≤5S滿(mǎn)足要求，但關(guān)閥時(shí)間大于8S，不能滿(mǎn)足工藝要求。分析原因為彈簧輔助氣缸進(jìn)氣量太大而導致關(guān)閥時(shí)排氣不暢，最終導致閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間不能滿(mǎn)足要求。
4.5 重新設計氣路見(jiàn)圖2，又在彈簧輔助氣缸進(jìn)氣管路上增加一套空氣過(guò)濾減壓閥來(lái)調節進(jìn)氣量大小，主要控制此路氣源壓力對助力的影響，另外還可以通過(guò)調節氣源壓力來(lái)控制開(kāi)閥時(shí)間和關(guān)閥時(shí)間的互相影響。
1.氣缸;2.空氣過(guò)濾減壓閥;3.電磁閥，4.兩位五通氣控閥
圖2 改造前執行機構氣路圖
經(jīng)反復試驗調節彈簧輔助氣源壓力為0.18MPa時(shí)，閥門(mén)在11MPa大壓差下動(dòng)作，開(kāi)閥和關(guān)閥時(shí)間全部滿(mǎn)足工藝要求。
4.6 改造后測試閥門(mén)故障安全性未改變，滿(mǎn)足工藝要求。
4.7 氣路改造時(shí)也考慮了接管尺寸、螺紋等連接件的技術(shù)條件和氣路走向美觀(guān)等問(wèn)題。
5、結束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗后，氣化爐氮氣閥的開(kāi)關(guān)時(shí)間在11MPa高壓差條件下開(kāi)關(guān)時(shí)間全部符合技術(shù)要求≤5s，并符合原設計的故障安全性，能保證氣化爐的正常開(kāi)停車(chē)，達到了預期改造效果。因氮氣切斷閥為原裝進(jìn)口閥門(mén)，如果不進(jìn)行改造，而更換新的執行機構，設計、訂貨、安裝需要近一年的時(shí)間，會(huì )嚴重影響公司正常生產(chǎn)(停產(chǎn)一天損失約100萬(wàn)元)，并需要直接經(jīng)濟費用約50萬(wàn)元。
在氣化爐近兩年運行過(guò)程中，改造后的氮氣切斷閥全部滿(mǎn)足工藝要求，為生產(chǎn)穩定運行創(chuàng )造了堅實(shí)的基礎。
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