摘要：本文详细阐述了气化装置氧气调节阀波动的原因、危害并详细说明了改造方案及使用效果，为气化炉装置长期稳定开车提供了保障。而实施氧气调节阀改造的阀门厂家为国内调节阀厂家。此方案，为企业节省了大量资金，也为煤化工企业选用国产化氧气调节阀提供了全新的参考。
关键词：气化炉；氧气调节阀；氧气波动；国产化
中图分类号：TH文献标识码：A文章编号：-()03--02
0引言
新能凤凰（滕州）能源有限公司于年底在粉煤加压气化大化肥多联产项目中，气化装置采购了36台德国原装的氧气调节阀，气化装置为3台4喷嘴对置式水煤浆气化炉，并于年12月系统一次投料成功。但在开车过程中就发现氧气流量有一定的波动现象，并且在后期的生产过程中，每次开车都会出现氧气流量波动现象，而且4个喷嘴氧管线流量都有一定幅度的波动，通过排查发现在气化开车过程中，4个喷嘴的氧管线流量调节阀都会有一定幅度的波动，这是氧气流量出现波动现象的根本原因。
随着使用年限的增加，氧气调节阀的波动有加重的趋势，氧气流量的波动幅度也开始慢慢变大，气化装置开车对氧气流量控制要求非常严格，氧气流量调节阀在开车过程中开度都是逐渐增大，如果氧气流量波动，将对系统的安全开车及稳定运行造成很大影响，也给工艺开车带来较大难度，因此本公司一直联系德国供货商在国内的办事机构，并组织多次深入讨论，但始终没有很好的解决方案。因此，新能凤凰（滕州）能源有限公司开始自行整改。
1故障原因分析
新能凤凰（滕州）能源有限公司通过拆检阀门，并结合开车工况，发现造成阀门波动的根本原因是由于高压差工况使得阀门产生震动，造成导向套不断磨损，导向间隙加大造成阀门无法稳定运行，从而造成了氧气流量的波动。
氧气调节阀往往通常会选择单座globe调节阀，导向通常在阀芯的上部（阀杆导向），这种结构在气化炉正常投产后往往没有问题（因为正常生产后阀前压力8.4～8.0MPa,阀后压力7.8MPa，压差较低）；但在气化炉开车过程中，阀前压力8.4～8.0MPa，阀后压力只有1.4MPa，压差将达到7MPa[1]，为了安全建立氧气流量，阀门还需要逐渐开启，因此这种高压差工况对单座globe调节阀带来的震动较大，而单座globe调节阀本身在这种高压差工况下被要求不波动，稳定运行也是困难的。
每次开停车，气化需要氮气吹扫；气化炉在作为备炉时，氧管线需要氮气安全密封，因此氧气调节阀后需要引入高压氮气管线，因此氧气调节阀会经常出现背压的工况，而单座globe调节阀通常会有一个流向，如果不做特殊要求，往往会忽视背压的发生，背压对单座globe调节阀阀内密封原件的破坏也是严重的。
氧气调节阀波动所带来的危害：
氧气调节阀频繁出现波动，实际上说明阀门已经不能满足安全运行及氧气稳定调节的能力，由于振动大、频率高可能会产生阀杆断裂，阀门失效，造成气化炉停车。更有可能由于振动时金属部件之间摩擦产生火花发生爆炸的恶性危害。同时开车时阀门调节不稳定有波动现象，会导致氧气量不稳定，气化炉跳车。
2解决方案
综合分析，氧气调节阀需要在保证气化炉正常生产时（低压差工况）氧气流量的调节需求，也要保证开车建立氧气流量时（高压差工况）氧气流量得调节需求，并且需要克服在高压差工况时阀门不得产生振动，稳定运行的难题。而且设计时还要考虑背压工况的发生[2]。当初进口品牌阀门厂在设计选型时，对工艺并不了解，只是按照数据表要求进行计算选型，因而该阀门不具备在开车投料工况抵抗高压差的设计。所以，在开车投料时就会发生振动，振动就会破坏导向套的导向作用，导向间隙会逐渐变大，最终导致阀门振动超标，出现异响，填料泄露，流量波动。
新能凤凰（滕州）能源有限公司选择艾坦姆流体控制技术（北京）有限公司配合本公司进行氧调改造工作。艾坦姆公司长期致力于研发、制造高端调节阀，具有10多年高端调节阀设计、装配、改造、维修、调试的经验。艾坦姆公司建有专业的无尘脱脂车间，采用先进的超声波脱脂技术，脱脂车间全部封闭保持常年恒温恒湿，严格遵循EIGA标准，是专业的氧气调节阀生产企业。
通过与艾坦姆公司进行详细工艺方案的沟通，并到现场进行实地数据采集，艾坦姆公司提出的针对氧气调节阀波动的改造详细方案，需要实现以下工艺要求：
1）保证正常生产工况时，小压差工况(3bar压差)，大CV值时的稳定调节、开度和调节精度。
2）保证开车投料工况时，大压差工况（70bar压差），小CV值时的稳定调节、开度和调节精度。
3）保证开停车时，阀后kg高压氮气出现时[3]，阀门克服背压工况，保证阀门密封。
综上所述，为了保证公司氧气调节阀安全稳定运行，解决氧气波动问题，艾坦姆公司专业团队对气化炉氧气调节阀的内件结构进行全新设计，提供全新设计的阀门内件组合；执行机构重新计算推力，更换新执行机构；艾坦姆公司提出原阀体无需更换，这样既可以给企业节省成本，同时也可以排除安全隐患。
艾坦姆公司氧气调节阀改造供货清单:
①阀门内件清单：
◎采用全新顶底导向结构，来克服高压差[4]。
◎采用平衡式阀芯结构，来保证阀门稳定运行。
◎采用全新保证阀门双向密封的密封结构。
◎全新阀杆。
◎提供全新平衡式阀芯的上套筒、下套筒。
◎全新阀座。
◎全新的填料、垫片。
②重新计算推力，整体更换全新执行机构。
3改造效果
艾坦姆公司于年底，针对氧气调节阀波动问题，技改工作完成，并上线使用，通过运行情况观察，技改后的氧气调节阀在开车期间未发生波动等异常情况，一次开车成功，开车后运行稳定，调节精确，连续运行至今未发生波动、调节不稳定等现象。通过实际应用验证了技改是成功的，彻底解决了长期困扰工艺运行的氧气调节阀波动、振动等问题。
图1艾坦姆氧气调节阀现场照片
Fig.1AiTanmuoxygenregulatorphotos
4经济效益
从企业经济效益上看，国产阀门价格几乎是进口阀门价格的一半；由于减少了海运和陆路运输时间，报关时间，供货周期也将缩短一半的时间；并且国产阀门厂家服务相比进口品牌服务更加及时和周到；消耗备件也无需企业自己采购，通常阀门厂家均有一定备件库存，既为企业减少了备品备件的库存资金，也大大节省了备件供货周期。
5结语
随着科学技术的发展，煤化工工艺的不断创新，其装置向高负荷、大型化方向发展，对各类调节阀门提出更高、更苛刻的要求。我国阀门行业近年来通过自主创新，消化吸收引进技术和技术改造，研发能力、工艺装备、产品设计制造水平和产品质量都有明显提高，为实现大型煤化工成套设备的国产化，垫定了坚实的基础。
煤气化工况非常严苛，对阀门要求较高，常规的阀门通常无法满足使用要求。目前大型煤化工的关键阀门(煤粉进料阀、锁渣阀、高压氧气切断阀、高压氧气调节阀、高压黑水和灰水切断阀等)还是大部分依赖进口。我们自己国家的阀门企业结合目前煤化工应用现状及企业研制能力，初步形成煤化工关键阀门国产化趋势，有些产品已开始有一定量应用业绩且技术趋近成熟，如：气化装置煤浆阀，煤粉切断阀，锁渣阀，黑水、灰水切断阀等。但高压氧气调节阀现在大部分企业还在高度依赖进口，这与各大煤化工企业经济吃紧是不相适应的。
年，艾坦姆流体控制技术（北京）有限公司自主研发的高压氧气调节阀投入市场，并在德士古气化炉、四喷嘴气化炉、航天炉、UGAS炉中得以成功应用，积累了大量应用经验。这也是本公司选择艾坦姆公司作为氧气调节阀改造厂商的一个主要原因。
艾坦姆公司氧气调节阀的成功应用，代表着国内第一个国产品牌在大型煤气化装置中成功替代进口氧气调节阀品牌，这将大大加速煤气化装置氧气调节阀国产化的步伐，使中国煤气化装置氧气调节阀不再受制于进口品牌的制约，为国内煤化工企业选择氧气调节阀品牌提供更多的选择，为我国煤化工发展填补空白，并将大大减少了煤气化装置的资金投入。
实践证明，煤气化装置氧气调节阀国产化，其品质是可以保证的，而无论从经济效益、服务响应速度、交货周期、节约投资成本等方面来看，也是进口品牌所无法比拟的，其优越性是显而易见的。目前新奥集团在煤气化装置上应用国产氧气调节阀既解决氧气波动问题实现了系统设备稳定运行，同时也给企业节省了大量的资金，达到了预期的目标。
作者简介许士科（-），男，大学，助理工程师，新能凤凰（滕州）能源有限公司，工程师，研究方向：化工企业仪器仪表。
参考文献贺勇德.现代煤化工技术手册[M].北京：化学工业出版社,:-.
王旭宾.德士古煤气化装置设计问题探讨[J].煤化工,(94):31-34.
许令奇.德士古煤气化技术改造中的几个思路[J].中氮肥,(3):20-21.
陆德民,张振基,黄步余.石油化工自动控制设计手册:3版[M].北京:化学工业出版社,:-.
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