高志森
（呼伦贝尔金新化工有限公司，内蒙古 呼伦贝尔021506）
［摘 要］呼伦贝尔金新化工有限公司36 000 m3/h空分装置氧气系统（主要供应BGL气化系统、Shell气化系统、甲烷蒸汽转化系统）氧气放空量由氧气放空阀（FV01339B）控制。前期运行过程中，因FV01339B阀内件磨损（内漏）而致氧气放空量增大，去煤气化系统的氧气量减少，影响生产任务的完成；此外，2016年Shell气化炉投运以后，当Shell气化炉煤烧嘴联锁跳车时，氧气放空不及时，引起氧气管网超压。分析认为，需对FV01339B阀内件进行改造，并优化FV01339B的流量控制方式。经多年来的持续优化改进，最终于2016年改造后取得了良好的成效，阀门磨损及内漏问题得以彻底解决，氧气管网超压的安全隐患也得以消除，保证了空分装置和Shell气化炉的安全、稳定运行。
［关键词］空分装置；氧气放空阀；内漏；氧气管网超压；阀内件；阀门控制方式；优化改进
［中图分类号］TQ055.8+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）03-0051-04
1 概 述
呼伦贝尔金新化工有限公司（简称金新化工）“50·80”项目（500 kt/a合成氨、800 kt/a尿素）以褐煤为原料，配置3台BGL气化炉；2014年实施原料及产品结构调整技改，增设了1台Shell气化炉（下行水激冷气化炉）。
金新化工36 000 m3/h空分装置（产品氧气设计产能36 000 m3/h）氧气系统工艺流程如图1，BGL气化系统和Shell气化系统所需氧气流量主要由调节阀（FV01339A）控制，其余氧气通过调节阀（PV01340）减压后送至甲烷蒸汽转化工序作为原料，多余的氧气由氧气放空阀（FV01339B）调节放空。
氧气放空阀（FV01339B）设计（工作）温度36 ℃、设计压力4.85 MPa，阀门口径DN100，阀体、阀芯、阀座均采用Monel400镍基合金。FV01339B采用SAMSON公司生产的3251型调节阀，阀芯采用V形窗口设计，阀芯由流量窗口、导向柱、密封面组成。FV01339B阀芯上有3个流量窗口，窗口的深度和大小尺寸均不同，最大的窗口正对流体的下游，保证小开度时流量的精准控制，流量窗口决定了阀门的流量特性。FV01339B阀座与阀体之间采用螺纹锥体连接，螺纹旋入后锥面与阀体密封，阀座密封面宽度1.5 mm，阀座内径为82.7 mm，阀芯导向柱尺寸为82.4 mm；当阀芯落入阀座后，阀芯与阀座的单边间隙只有0.15 mm。
2 氧气放空阀存在的问题
在前期生产运行过程中，氧气放空阀（FV01339B）存在的问题一直困扰着气化装置的生产：2012年，由于FV01339B阀芯与阀座磨损以及阀杆弯曲，导致阀门内漏；2013年，同样的问题再次出现，改进FV01339B阀内件材质后内漏问题依然存在；2014年增加FV01339B阀芯导向面积，2015年4月增加FV01339B阀芯导向柱，内漏问题仍未有效解决。氧气放空阀（FV01339B）出现内漏后，会使氧气放空量增大，去煤气化系统的氧气量减少，生产系统负荷降低，影响生产任务的完成；此外，2016年Shell气化炉投运以后，生产系统对氧气的需求量增加（意味着对阀门泄漏的要求更为严格），通过对空分装置进行优化，氧负荷由36 000 m3/h提升至38 000 m3/h，而FV01339B设计流通量偏小，且Shell气化炉在4个煤烧嘴前只设有1台氧气紧急放空开关阀（13XV0006），当Shell气化炉1个或者2个煤烧嘴跳车后，为保证Shell气化炉能低负荷运行，不能直接打开13XV0006放空，系统多余氧气只能通过FV01339B放空，如此一来，氧气放空会不足及滞后，导致氧气管网及设备超压，给氧气管网带来很大的安全隐患，同时也会导致BGL气化炉及空分装置负荷波动，影响空分装置和气化装置的安全、稳定运行。
归结起来，FV01339B存在的问题主要有：① FV01339B设计流通量偏小，氧气负荷提高后，事故状态下FV01339B放空量不足；② FV01339B阀内件磨损、卡涩，导致FV01339B内漏；③ Shell气化炉煤烧嘴跳车后FV01339B放空不及时引起氧气管网及设备超压。
3 氧气放空阀的优化改进方案
氧气放空阀（FV01339B）为SAMSON3251型调节阀，其投运以来多次出现故障，主要为阀内件磨损、阀门卡涩、阀杆弯曲及断裂，给系统的运行带来巨大的安全隐患。为使系统运行稳定，需对FV01339B阀内件进行改造，以延长其使用寿命，并进一步优化其控制方式，确保系统的安全、稳定、长周期运行。
3.1 改进阀门内件以提高其流通量
更多内容详见《中氮肥》2021年第3期