充水式雙球面板NK閥在工程中的應(yīng)用及存在的問題

馬西芳

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司工程事業(yè)部，上海 201900）

前言

冶金鋼廠中的副產(chǎn)煤氣一般為鋼廠自用，伴隨著煤氣的安全管理也是越來越重要。煤氣輸送系統(tǒng)中預(yù)防事故最根本的解決辦法就是阻斷煤氣，如何可靠地切斷煤氣尤為重要。理論上在輸送管道切斷閥后加一個(gè)水封，即為可靠切斷，但在很多工程中車間煤氣管道一般同其他介質(zhì)管道共架敷設(shè)至用戶點(diǎn)，管廊支架上方均設(shè)置電纜橋架等相關(guān)設(shè)施，沒有空間設(shè)置大的閥門操作平臺(tái)，只能考慮管廊下方設(shè)置。根據(jù)安全規(guī)程及國標(biāo)的補(bǔ)充規(guī)定，車間內(nèi)不能設(shè)置敞開式的盲板閥，但密閉式盲板閥外形尺寸較大，需要很大的安裝空間。由此出現(xiàn)了充水式雙球面板NK閥（以下簡(jiǎn)稱NK閥）。

1 NK閥的維護(hù)操作

NK閥關(guān)閉后，在閥腔內(nèi)注水，建立水封系統(tǒng)，從而形成切斷閥加水封的可靠切斷系統(tǒng)，既滿足了規(guī)范的要求，又節(jié)省空間，維護(hù)操作也比較方便。NK閥配管示意圖如圖1。

NK閥具體運(yùn)行時(shí)關(guān)鍵操作說明如下：

圖1 NK閥配管示意圖

（1）NK閥關(guān)閉時(shí)：首先確保閥門關(guān)閉到位后，向閥體內(nèi)注水，閥體排水二次閥關(guān)閉，再打開閥體上的通氣閥門，將閥體內(nèi)的氣體通過閥體前的管道放散排除，然后打開注水閥注水至NK閥水封的有效高度直至溢流，即通過保證切斷閥門加水封的有效高度來保證可靠切斷。

（2）NK閥打開時(shí)：首先關(guān)閉閥體通氣閥，打開閥體排水閥門，將閥體內(nèi)的水排光，充水閥要小開，然后操作閥桿，使雙球面板徑向移動(dòng)離開密封面。

（3）NK閥前后冷凝水排放：正常通氣時(shí)，閥體前后冷凝排水閥門常開，以保證閥體前后的冷凝水能及時(shí)收集排除。

2 湛江工程實(shí)例中的排水問題及解決方案

寶鋼湛江冷軋工程中，連退及鍍鋅工業(yè)爐的用氣點(diǎn)均設(shè)置在中間跨處，選用NK閥作為機(jī)組TOP切斷閥，為節(jié)約成本，閥體及閥前后的冷凝水收集共用一個(gè)排水器。供2030冷軋的混合煤氣的壓力為22 kPa，原設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮了煤氣壓力的波動(dòng)保險(xiǎn)系數(shù)（按1.5倍取值，即33 kPa），排水密封罐放置在廠房?jī)?nèi)NK閥的底部，NK閥后排水閥距接入排水密封罐的高度至少大于3.8 m，即便閥前煤氣壓力達(dá)到33 kPa時(shí)，也不會(huì)擊穿3.8 m的有效高度，水封的有效性得到保證。

實(shí)施安裝時(shí)，安保部提出排水密封罐上的溢流漏斗可能會(huì)有煤氣泄漏，又將密封罐移至車間外，因此冷凝排水管每根長度增加了達(dá)20 m左右，有效高度仍為H=3800 mm。原設(shè)計(jì)和最終修改實(shí)施后的排水管道圖分列如圖2。

圖2 原冷凝水排水示意與修改后冷凝水排水示意圖

NK閥運(yùn)行中所出現(xiàn)的問題：

在NK閥切斷時(shí)，閥前的煤氣通過排水密封罐，竄至閥后的排水管道中，未做到真正意義上的切斷，對(duì)切斷閥后的管道檢修存在著安全隱患。

原因分析：首先，移位后的NK閥的排水配管安裝后形成水封的有效高度實(shí)際測(cè)量不足2 m，當(dāng)閥前煤氣壓力為22 kPa時(shí)，不能有效地保證水封高度。其次，排水密封罐內(nèi)的水量在閥門關(guān)閉后根本不足以充滿長達(dá)20 m的冷凝水管，導(dǎo)致無法形成水封系統(tǒng)。由于這兩個(gè)原因的存在，在NK閥關(guān)閉的瞬間，閥前的煤氣很快擊穿水封有效高度，并通過排水密封罐沿閥后冷凝排水管竄至閥后的排水管道。

解決方案：首先將排水管道敷設(shè)調(diào)整，必須保證排水管道的有效高度在H=3800 mm。其次鑒于目前排水密封罐已移到車間外，原有排水密封罐周邊有足夠的空地，考慮增加一個(gè)單式的排水密封罐，將閥前后的排水分開，同時(shí)兩個(gè)排水罐的容積和完全可滿足冷凝溢流管的幾何容積。做了以上修改后，關(guān)閉NK閥時(shí)，未再出現(xiàn)過上述問題。

3 未來需重點(diǎn)解決問題

由以上工程實(shí)例中得出，從設(shè)計(jì)空間、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)方面考慮，采用NK閥是比較理想的，而將來實(shí)際工程中運(yùn)用NK閥需重點(diǎn)解決的問題：

（1）排水密封罐的有效容積核算。管道投入使用后，NK閥在前后都存有介質(zhì)，如果瞬間關(guān)閉NK閥并充水，由于閥后壓力從有壓變?yōu)闊o壓，壓差形成了閥體和閥后冷凝排水管的水位差，若排水罐內(nèi)水來不及補(bǔ)差，水封即很有可能被擊穿而引起閥前后的串氣，因此排水密封罐的容積均要根據(jù)冷凝排水管道的幾何容積來核算校驗(yàn)，簡(jiǎn)單校驗(yàn)計(jì)算方法即：

式中，D——排水密封罐直徑；

L——排水密封罐長度；

d——冷凝水管直徑；

l——冷凝水管的有效高度范圍內(nèi)的幾何總長度。

（2）NK閥前后的排水器需根據(jù)情況設(shè)置是否共用。正常情況下，NK閥關(guān)閉后充水，前后排水閥門均需打開，此時(shí)前后排水管道形成U形水封。根據(jù)安全規(guī)程，單獨(dú)水封不能作為可靠切斷來使用，因此閥后進(jìn)行的操作活動(dòng)也存在安全隱患。

4 結(jié)論

4.1 針對(duì)現(xiàn)有已存在的NK閥，提出以下建議以完善維護(hù)措施

（1）管道運(yùn)行中關(guān)閉NK閥，閥后煤氣放散時(shí)，最好往排水罐內(nèi)補(bǔ)一定量的水，保證閥前后壓差形成的水封高度（參照前面核算水量來決定是否需要補(bǔ)水）。另外如果在保證NK閥后設(shè)有有效排水設(shè)施的情況下，可將閥后冷凝排水管道上的兩個(gè)排水閥全部關(guān)閉，然后進(jìn)行閥后煤氣放散。

（2）在關(guān)閉NK閥時(shí)，將NK閥前的排水管道上的閥門關(guān)閉，此時(shí)閘閥加水封可作為可靠切斷，閥前的冷凝水暫時(shí)由NK閥前的一些管道排水系統(tǒng)來承擔(dān)。

4.2 針對(duì)將來在雙球面板的NK閥配管設(shè)計(jì)，提出以下建議以完善設(shè)計(jì)

（1）供給水最好采用高位水箱，以保證供給水的壓力。

（2）NK閥前和閥體可共用一個(gè)排水器，閥后的排水器單獨(dú)設(shè)置。

（3）在工程經(jīng)費(fèi)允許的情況下，最好設(shè)置蝶閥加NK閥的形式，保證NK閥可隨時(shí)檢修，并實(shí)現(xiàn)可靠切斷雙重保險(xiǎn)。