阀径选择中的误区

        自20世纪80年代以来，中、小型氮肥企业将煤气炉的炉膛直径不断扩大，然而自动阀门的直径未相应扩大；有些企业虽然进行了扩大，但没按等比例扩大，存在盲目性，使煤气炉的发气量受到影响。
        空气阀门：按18∶1或19∶1为好（炉膛与阀门的截面积之比）；
        煤气阀门：按14∶1为好（炉膛与阀门的截面积之比）；
        回收阀（烟囱阀）：按9∶1为好（烟囱与阀门的截面积之比）；
        蒸汽阀或加氮阀：100∶1为好（炉膛与阀门的截面积之比）。
        以上为参考数据，可依据各企业采用的原料煤来选择，原料煤可适当偏大些，劣质原料煤可适当偏小些。
        2 阀位选择中的误区
        （1）空气阀一般安装在煤气炉下，离中心管距离3000～4000mm。空气管道的安全挡板阀应安装在室外，而且放空口必须向上，并加装放空管，使煤气炉内泄漏出的煤气可以排空。
        （2）采用余热集中回收的流程中有3只煤气阀：①在吹风阶段，上行煤气阀（安装在旋风除尘器之后）必须处于关闭状态，防止煤气漏入吹风气中，有些企业吹风气中有效气体成分高，与该阀在吹风时没有关闭有关；②下行煤气阀应该安装在除尘器（可设置1台简易的挡板式除尘器）之后；③煤气总阀应该安装在进煤气总管之前的管道上。
        当前许多企业采用型煤造气，煤气中含尘量较大，煤气未经除尘就进入阀门，粉尘对阀门的冲刷较严重，使阀门的使用寿命缩短。
        某些技术人员认为应将上、下行煤气阀安装在炉体附近，其理由是下吹蒸汽能直接进入炉内，可以节约大量蒸汽。其实此举并无科学道理，因为上吹制气后、转入下吹制气时，炉上系统内充满煤气，上行煤气阀关闭后，炉上系统成闭环状态（非真空状态），而且煤气含尘高、温度高，会影响阀门的使用寿命。
        （3）烟囱阀的安装方式：有吹风气回收潜热系统的称为回收阀，另外还设置有放空阀，一旦回收系统发生故障，吹风气从放空阀放空。这2只阀门都应设置在旋风除尘器之后。
        （4）在吹风阶段，许多企业把上吹蒸汽阀设置在开的位置，显然是不对的。因为蒸汽总阀泄漏（自动阀门运行一段时间后都会有泄漏）后，在吹风时就有蒸汽入炉，吹风气中有效气体成分增加，煤耗也相应增大。
        3 座板阀进、出气方向安装的误区
        自20世纪60年代座板阀问世以来，就存在进、出气方向安装的问题。因座板阀有90°的弯头，初期使用该阀时没有经验，常根据现场情况任意安装。长期应用实践表明，气体必须是侧进（或上进）下出才合理。如采用下进上出，阀板下部有气体顶住，当油压波动时，阀板在瞬间会被顶开，此时阀板出现弹跳现象，可听到阀板撞击阀座的声响，此现象易造成半水煤气中氧含量超标。
        4 阀门泄漏问题的误区
        任何自动阀门经过一段时间应用后，都会不同程度地产生泄漏现象，泄漏又分为外漏和内漏。
        （1）自动阀门的外漏部位一般在上、下压盖处，上压盖处泄漏的是液压油，下压盖处泄漏的是煤气、蒸汽及空气。外漏的发现和解决较容易，只要更换压盖填料即可。
        （2）自动阀门的内漏不易发现，只能凭经验进行判断。一般可以用听棒来检查，如有泄漏，就会听到气体“嗤嗤”的响声。按原化工部规定：每个月煤气炉小修时，应对各自动阀门进行检查和试漏；每年应全部更新，如不更新，阀门内漏造成的损失远比更新阀门的费用大得多。
        5 运行中“阀待”的经济损失计算
        在正常工况下，煤气炉炉内的燃料在燃烧或发生气化反应，但在阶段转换时，因某只阀门未关闭到位，炉内即使有煤气产生也无法送至后系统，只有等待阀门关闭到位后才能将煤气送出。例如：在上吹阶段转换至下吹阶段时，一定要等待上行煤气阀关闭到位后，下行煤气才可以送至后系统，此等待过程称为“阀待”。
        （1）煤气炉在各阶段转换时主要阀门状态与时间见表1。  

      
表1 煤气炉在各阶段转换时主要阀门状态与时间

        （2）设已知条件：1台Φ2600mm煤气炉供气产氨40t/d，合成氨售价按2000元/t计；循环时间为120s，其中吹风30s（25%）、上吹30s（25%）、下吹45s（38%）、二次上吹10s（8%）、吹净5s（4%）；每天运行22h，每年运行时间330d；吨氨耗标准半水煤气3300m3、煤1.3t，煤价800元/t。
        （3）每个工作循环内“阀待”时间：吹风阶段转上吹阶段，7只阀门全部开关到位zui少需要3s，“阀待”时间为3s；上吹转下吹阶段，4只阀门全部开关到位需3s，“阀待”时间为3s；下吹转二次上吹阶段，4只阀门全部开关到位需3s，“阀待”时间为3s；二次上吹转吹净阶段，4只阀门全部开关到位需3s，“阀待”时间为3s（若蒸汽总阀、上吹蒸汽阀和安全挡板阀开关到位为2s，吹风阀慢1s全开也无大碍，“阀待”时间可按2s计）；吹净转吹风阶段，由于空气阀和安全挡板阀均已开启，只要烟囱阀打开，吹风气就可放空或送入回收系统，转换“阀待”时间按1s计（实际＞1s）。
        从以上分析计算得知：每个循环中至少有12s是处于“阀待”状态。
        （4）全年“阀待”价值计算：每秒的价值为0.93元，每天的循环数为660个，全天“阀待”时间为7920s，全天“阀待”价值为7365元，全年“阀待”价值为2430450元；从煤耗折价，折液氨1215t，折煤价1263600元，则全年“阀待”价值为1166850元。
        6 阀门运行速度的误区
        （1）阀门动作慢的损失计
        算一些氮肥企业在自动阀门应用中普遍存在的问题是阀门安装错位和开关动作慢，大多数企业的阀门需4～5s才开关到位，zui慢的企业为7s以上，这给企业造成的经济损失是非常惊人的。
        1台Φ2600mm煤气炉在阶段转换时阀门开关动作慢的价值为0.93元/s，每个循环有5个阶段转换，每个阶段在转换时都慢1s，每年的经济损失达101万元以上；扣除50%耗煤等因素，每台煤气炉每年的经济损失为50余万元，如果慢2s则达100万元以上。
        （2）提高阀门开关速度的方法
        提高阀门开关速度的方法主要有：①改造泵站；②更新蓄能器；③改进阀门油压缸；④改进油压阀站；⑤设置CJ型泵站智能控制柜；⑥优化油压系统运行。     
        7 对座板阀中阀腔应用认识的误区
        初期设计的座板阀没有设置阀腔。在长期实践中认识到，相同阀径的闸板阀与座板阀的通道截面积的差别很大，因为座板阀开启后，阀板是悬在阀体的中间，使阀门的通道截面积缩小。笔者曾对1只Φ900mm座板阀进行了计算，因阀板在中间，阀门的实际通道截面积缩小了37%。所以笔者建议设备制造企业在座板阀的阀体上部增设阀腔，阀板开启时阀板进入阀腔，不再影响阀门的通道截面积。阀门结构改造后，需相应增加阀杆和油缸的长度，不会影响阀门的正常运行。在正常运行时，因增大了上阀腔，阀板可以提得更高，使阀门的实际通道截面积增加。否则，为了不缩小阀门的通道截面积，必须改用大阀径的阀门，管道也要随之变更，这样做就更不合理了。不然因阀门通道截面积的减少而影响煤气炉的气化强度，如上例Φ900mm的座板阀，其阀门的通道截面积只相当于Φ700mm阀的截面积，使吹风时阻力增加，影响吹风效率，必然影响气化强度。
        8 阀型选择中的误区
        1935年从美国引进的UGI型煤气炉所配置的阀门，除少数异形阀门之外，大多是闸板阀。该阀型在应用中存在密封性能差、故障率高的缺点。20世纪60年代开发出座板阀，经应用后效果很好，具有密封性能好、使用寿命长等优点，当时在中型氮肥企业广为应用。
        但近年来，有些企业在新建或扩建工程中仍选用闸板阀。笔者认为：这些企业的技术管理人员对2种阀型的优缺点认识不足，在认识上有守旧的因素，不愿意变更。笔者近年考察了一些企业，有些企业2种阀型都在用；有的企业在改造时受场地限制，因座板阀所占空间位置较大，被迫选用闸板阀；但在扩建和新建工程中，*可以选择座板阀。
        9 阀类选择中的误区
        （1）三通阀的取舍
        在煤气炉运行中，改变上、下吹煤气走向的阀门，zui早是采用从美国引进的克立斯阀。该阀用1块阀板左右运行，当阀板处于左边时，上吹煤气通过该阀送至后系统，当阀板处于右边时，则是下吹煤气通过该阀进入后系统。其缺点是密封性能差，有时会发生氧含量超标。座板阀问世后，煤气三通阀取代了克立斯阀。在20世纪50年代末小氮肥装置问世时，直接选用上、下行煤气阀来改变煤气走向。
        煤气三通阀在运行中存在许多问题：该阀的阀板是上下运行的，当阀板处于阀体下面时，上吹煤气通过该阀送入后系统；当阀板处于阀体上部时，下吹煤气通过该阀送入后系统。阀杆和油缸的长度是恒定的，该阀每年在数十万次上下撞击下，阀体内部因磨损而使阀腔略变大，在阀板运行至上部时，阀板与阀座接触不到位，形成空隙。笔者在某企业发现该空隙达30mm，下吹制气时，部分下吹蒸汽从此空隙中与下吹煤气一起进入后系统，同时此空隙使上、下吹连通，致使部分气体在炉内打循环，必然使煤气炉的产气量减少和煤耗增加。因此，许多中型氮肥企业都在逐步淘汰煤气三通阀。
        同理，蒸汽三通阀也属于淘汰的阀门。该阀还有1个缺点，即煤气炉处于吹风阶段时，该阀处于上吹位置，此时因蒸汽总阀泄漏，部分蒸汽入炉，造成吹风气中有效气体含量增加。而吹风气中有效气体体积分数每增加1%，吨氨煤耗将上升1kg。
        （2）安全挡板阀的应用问题
        安全挡板阀又称为液压蝶阀，与空气吹风阀同步开关。该阀安装在吹风阀与手动空气阀之间，主要起安全作用。特别是该阀的侧面有1只副阀，由主阀带动，其开关动作与主阀相反。当下吹制气时，炉底的煤气从吹风阀处漏入空气管道时，可以从副阀放空，避免煤气进入空气总管。另外，当主阀泄漏时，从空气管泄漏过来的空气也可从副阀放空，避免空气在下吹时通过吹风阀漏入炉底而发生爆炸，同时对降低半水煤气中的氧含量有较大好处。因此，安全挡板阀是煤气炉系统中*的安全装置。
        （3）下开式烟囱阀（回收阀）的应用
        该阀的特点是：在吹风时阀板向下为开启，吹风后阀板向上为关闭。许多空气系统爆炸事故大都发生在全厂断电时，断电后油压系统无油压，烟囱阀处于关闭状态，此时煤气炉内蒸汽来源未中断，当煤气炉处于下吹阶段时，因炉内憋压，下吹煤气通过空气阀进入空气系统而发生化学爆炸。因此，将烟囱阀改造成下开式，当发生断电时该阀就依靠阀板自身的质量使阀门处于开启位置，不会造成炉内憋压而发生空气系统爆炸。
        改进方法：在原阀体下部增加1个等径短节，阀杆增加的长度与短节高度相等，阀板反方向安装，所增加的短节下部侧面为吹风气进口，出气口在反方向的上部。