埋地燃氣閥門應用現狀及選型

閥門是燃氣輸配、存儲系統安全運行和檢修、改造、發展必不可少的重要設備。如果燃氣閥門選型不當或質量不佳，就可能引發泄漏、停產等事故。事故一旦發生，輕則影響社會正常生活、生產，重則給國家、人民生命財產帶來重大損失。因此，對燃氣閥門的選用必須慎重。

燃氣閥門應用現狀

隨著燃氣事業的發展，燃氣專用閥門的需求量越來越大，生產廠家不斷地推出閥門新產品，以適應市場競爭的需要。

目前，中國埋地燃氣閥門按結構形式分主要有閘閥、球閥、蝶閥。閥門傳動方式主要有手動、蝸輪傳動、電動、氣動、氣-液聯動等。燃氣專用閥門安裝方式有需建閘井和直埋兩種。

據有關資料顯示，在城鎮煤制氣輸配系統中應用最廣的是手動式閘閥。以天津市為例，河北、紅橋、北辰3個區共有中壓管道120多km，閥門300多個，其中80%以上是閘閥，其次為蝶閥、球閥。在實施氣源轉換工程之前，上述3個區燃氣管道中運行的是人工煤氣。人工煤氣中含有較多的雜質，尤其是焦油、芳香烴和粉塵混合形成的“煤氣膠”經常影響閥門密封甚至“咬死”閥桿。因此，在閥門的選用上我們主要選擇那些從結構特點能解決這一問題的閥門，從而保證閥門啟閉靈活、無泄漏。經過多年的實踐摸索和數據分析，我們發現閘閥(包括平行雙閘板閘閥和彈性密封單閘板閘閥)比較適用。但隨著天然氣替代煤氣工程的結束，燃氣的性質發生了變化。天然氣較煤制氣潔凈干燥，但含有砂粒質粉塵，壓力也較煤制氣高，在高壓力作用下砂粒粉塵將對閥門內腔形成較強的沖刷作用且天然氣中含有硫化氫，因此如何在城鎮地下管道上選用天然氣閥門是擺在我們面前的新課題。

天然氣閥門選型分析

1. 埋地天然氣閥門應滿足的選型要求

1.1 材料耐腐蝕
管線輸送的天然氣在脫硫前含有大量的硫化氫(這是一種有毒且腐蝕性極強的氣體，它和鐵反應生成硫化鐵，呈片狀剝落，腐蝕機械設備)。即使經過脫硫等工藝處理的天然氣，仍有殘存的硫化氫。因此，管線閥門選材要選抗硫的耐腐蝕材料。

1.2 結構合理
埋地燃氣閥門應為全通徑設計，降低流阻，便于通過管道清掃器或管道探測器，同時節約運行成本；盡可能降低結構高度以便節約安裝成本；閥門頂部應裝有全封閉的啟閉指示器，便于操作者隨時看清閥門所處狀態，以避免誤操作。

1.3 密封性好
天然氣閥門的泄漏量要求十分嚴格，CJ3055-95《城鎮燃氣閥門的實驗與檢驗》標準規定：軟密封閥門在1.1倍公稱額定使用壓力下不允許有任何察覺的內泄漏、硬密封閥門在1.1倍公稱額定使用壓力下允許的內泄漏量小于0.3DNmm3/s。至于外泄漏是絕對不允許的。通常埋地和較重要的閥門都采用閥體全焊式結構。為了保證管線閥門的密封性能，要求密封墊具有優良的耐腐蝕性、耐磨性、自潤性及彈性。

1.4 操作方便
地下管線閥門絕大多數為人力啟閉，因此要求閥門的啟閉扭矩小，全程轉圈數不能太多，便于事故發生后能夠盡快切斷氣源。

1.5 維護簡單
閥門的零部件設計應考慮采用少維護、免維護結構，盡可能減少檢修保養的工作量，減少因閥門檢修保養而封閉道路，影響交通的情況發生。

2. 幾種常用閥門的對比分析

目前我國天然氣行業使用的燃氣閥門從結構形式上分主要有三個大類，即閘閥、球閥、蝶閥等。下面從三個方面對這幾種天然氣閥門進行分析比較。

2.1 工作原理及結構特點的比較

閘閥是通過閘板的上下移動，來啟閉閥門，以實現管線上某一部位系統需要“全開、全關”控制，且滿足介質通過只產生微小的壓力降要求。閘閥通常適用于不需要經常啟閉，而且保持閘板全開或全閉的工況。不適用于作為調節或節流使用。閘閥一般為全通徑設計，流通阻力小，可通過清掃球和管道探測器。閘閥結構高度較高(一般為管徑的3倍-5倍)，適合管道埋深較深的情況。

球閥是靠旋轉球體來使閥門啟閉(開、閉只須旋轉90°)。球閥開關輕便。體積小，可以做成很大口徑，密封可靠，密封面與球面常在閉合狀態，不易被介質沖蝕，在各行業得到廣泛的應用。其結構簡單、維修方便，全通徑設計，流通阻力小，可通過清掃球和管道探測器。

蝶閥是根據管子擋扳的原理設計的，其流動控制元件是一個有傾角的盤。圓盤固定在心軸上，并以旋轉心軸來控制啟閉，閥座固定于閥體壁上。其閥體為薄餅型，適用于調節介質流量。蝶閥結構體積小，重量輕，易操作，但流通阻力大且不能通過清掃球和管道探測器。

從以上結構特點及工作原理來分析，閘閥和球閥比較適合應用于天然氣管道。

2.2 經濟性比較

我們以安裝一個額定壓力為0.4MPa，公稱直徑為DN200的閥門所需的費用進行經濟性比較(見表1)。

從表1可以看出，使用球閥的造價最高，約為閘閥及蝶閥費用的3倍。閘閥雖然價格比蝶閥高出很多(約為蝶閥的4倍)，但是由于此種閘閥可直埋，所以節約了大量的安裝費用，從而使閘閥與蝶閥的整體費用相近。而從多年的使用結果來看閘閥的性及使用壽命遠遠優于蝶閥。所以從這一環節看。閘閥應為首選閥門。

2.3 安全性比較

隨著技術水平的不斷提高，各種閘閥的安全性也不斷得到提高。平行雙閘板閘閥內部裝有閥桿保護套，使閥桿不受介質的侵蝕；殼體采用特殊設計的“鼠籠框架式加強筋”，減輕了閥門總體重量，增強了殼體強度和剛度；彈性密封閘閥采用彈性硬密封，閥門全開或全關時，密封圈完全把介質同閥門內腔隔離開來，使閘閥具有耐火、耐高溫、耐腐蝕的特點。閘閥帶有全封閉的啟閉指示器，使操作者清楚了解閥門所處狀態。

球閥也具有耐火性，耐高溫的特性。火災高溫燒毀密封座上的聚四氟乙烯材料后，金屬密封座及各個密封部位均能形成金屬對金屬的密封結構，阻止燃氣介質擴散，防止災情繼續擴大；另外它還具有防靜電結構，使球閥在啟閉過程中形成的靜電導入地下，避免靜電積聚點燃介質，確保設備安全；球閥有限位加鎖機構，可防止操作員誤操作或非法操作。

蝶閥的密封墊隔離寬度太窄，容易造成閥瓣關閉過程中過頭或不到位，影響密封；另外，由于密封圈中部分是橡膠或聚四氟乙烯，在氣體沖刷中易損壞或脫落，且遇火遇高溫易損壞，使用年限短。

從以上的分析結果我們可以看出，無論從哪個角度來說蝶閥都不太適用于埋地燃氣管道。但因空間條件限制時，只能選用蝶閥。選蝶閥時應選用優質多偏心蝶閥，密封材料選用聚四氟乙烯或硬密封，調試時必須準確調整到關閉位置。

閘閥和球閥從結構特性和安全性來說都比較適用于埋地天然氣管道。但它們也都有各自的缺點。球閥從設計到制造都需要較高的技術水平，因此其造價較高。閘閥啟閉時需要旋轉很多圈，啟閉用時較長。所以我們在選用閥門時應綜合各方面的因素，在保證安全可靠的情況下，盡量地節約成本，從這個角度出發，我們應根據燃氣特性和管線的使用壓力合理選用閥門，既能滿足管線的安全運行又能達到減少造價，物盡其用的目的。

現將閘閥和球閥的結構特性及適用工況列表2如下(表中尺寸為DN200閥門尺寸)。

從表2我們可以看出：

(1) 地下管網中壓B級以下壓力級制，推薦使用直埋式燃氣灰鑄鐵平行雙閘板閘閥；
(2) 地下管網中壓A級以下壓力級制，推薦使用直埋式燃氣球墨鑄鐵平行雙閘板閘閥或彈性平板閘閥，關鍵部位推薦使用燃氣球閥；
(3) 地下官網高壓B級以下或高壓A級壓力級制，推薦使用直埋式燃氣彈性平板閘閥和固定球閥燃氣球閥；
(4) 地下管網高壓A級以下壓力級制，推薦使用固定球燃氣球閥；

結束語

隨著我國燃氣事業和科學技術的不斷發展，會有更多新技術、新材料應用于燃氣閥門的制造。因此燃氣閥門的選用標準也應不斷的改進；同時，在新技術、新材料應用當中，應注重操作人員的培訓，掌握應用技能，以適應燃氣運行管理的需要。

文 / 王文霞