粉煤气化特殊阀门选型
化工行业阀门的类型介绍及选择

化工行业阀门的类型1,球阀(Ball Valve)当操作温度在-29ºC至200ºC之间时, 大部分手动(开启和关闭)球阀适应于烃及公用系统的作业中,在100ºC以上使用的球阀,应用时要仔细考虑软密封材料的温度限制应该在100ºC以上。
在高温或者磨蚀比较严重的作业时,应该考虑应用金属密封的球阀,但是应该注明操作的扭矩必须增加。
——球阀有两种设计,即浮球式和耳轴式球阀。
浮球式阀门的设计,在高压或者大管径时会产生高操作力矩,但是密封性好一些。
——球阀不适用于节流,因为,当阀门部分打开时,其密封表面会暴露在处理流体中而受到损坏。
——对于关键性的作业,应该考虑购买装有球座和阀杆润滑配件的球阀,因为润滑可以防止轻微渗漏,减小操作力矩,如果需要阀具有关断和泄放两个功能,则应提供独立于润滑配件的球体泄放孔。
2,闸阀(Globe Valve)闸阀在所有的温度范围内适应于大多数的开关作业、无振动烃类以及公用设施中。
在有振动的操作中,闸阀可能从他们的正常的位置打开或者关闭。
除非阀杆盘根被仔细调节,闸阀的力矩特性比球阀和旋塞阀要好,但是没有90度旋转动作方便的操作特点。
——对于尺寸为DN50(2 in)或者更大尺寸的手动操作的闸阀,应该配备弹性闸板或膨胀闸板。
契形闸板阀——无保护的明杆闸阀,不推荐使用。
因为海上环境会腐蚀暴露的阀杆及螺纹,使阀门操作困难而且易损害阀杆盘根。
——带有反向作用板的闸阀,适应于自动关断系统操作。
对于这些阀门可用简单的推拉操作器,因此,避免了通常球阀和旋塞阀所要求的复杂的操纵杆的凸轮。
闸阀上所有的带有动力操作器的可动部分可以封闭起来,消除了由于油漆和腐蚀产物造成的污染。
——闸阀不能用于节流作业中。
尤其对于含有砂的流体,节流会损坏密封表面。
——软密封闸阀的操作温度受密封材料的限制。
3,止回阀(Check Valve)止回阀有各种形式:包括旋启式、升降式、球式、活塞式和分离圆盘旋启式止回阀。
煤气化工艺里关键阀门的国产化探讨

煤气化工艺里关键阀门的国产化探讨煤化工及煤制油项目首先要进行煤气化,煤气化装置的排渣系统条件非常苛刻,对阀门的要求非常严格,要求阀门具有高耐磨、耐冲刷、防结垢、防结疤、快速切断等功能。
特别是锁渣阀,高压、高温、介质(煤渣)硬度非常高、启闭频繁、启闭速度快、密封性能要好,可靠性要高。
一、目前煤化工工艺里使用的阀门品牌有:氧气: PEERIN,ARUCS,VELAN,EDWARD,上海开维喜,中核苏阀煤浆:德国PEERIN,ARUCS,荷兰NELES锁渣阀:NELES,德国PEERIN,ARUCS,上海弘盛,开维喜渣水管道:上海弘盛,开维喜,NELES,浙江超达,兰高二、煤化工中某些环节的阀门已经基本完全国产化,比如λ黑水管线,工况温度100~220℃,压力0.01~0.5Mpa,对应的0.5”-12”,150Lb的闸阀,截止阀,止回阀,金属硬密封球阀等能满足基本要求,且全部已国产化。
λ循环激冷水管线,工况温度150~220℃,压力3.5~6.5Mpa,对应的0.5”-12”,600Lb闸阀,截止阀,止回阀,金属硬密封球阀等能满足基本要求,且全部已国产化。
λ煤气管线,工况温度150~220℃,压力3.5~4.5Mpa, 对应的0.5”-28”,600Lb闸阀,截止阀,止回阀,金属硬密封球阀等能满足基本要求,且全部已国产化。
λ激冷水管线,工况温度150~225℃,压力~6.0Mpa, 对应的0.5”-28”,600Lb闸阀,截止阀,止回阀,金属硬密封球阀等能满足基本要求,且全部已国产化。
三、煤化工中特殊工况(尤其是粉煤加压输送、氧气管道的阀门和渣水系统的阀门)用阀门部分已经国产化, 比如鲁奇,GSP工艺,关键的锁渣阀,锁斗阀国内国产化的厂商有:上海开维喜阀门有限公司,上海弘盛特种阀门有限公司、浙江五洲阀门有限公司、重庆白市驿锻造阀门研究所和浙江超达阀门股份有限公司6个阀门厂家涉足了锁渣阀的国产化工作以上数据全部由本人统计,编辑,本想作为公司培训资料或论文,以后陆续将更准确和详实的资料发表供大家探讨。
化工设计中常用阀门的选型技巧

化工设计中常用阀门的选型技巧摘要:随着科技的快速发展,化工生产也向着自动化、智能化的方向转变,阀门作为化工系统的关键结构,在整个系统中发挥着不容忽视的作用。
化工企业生产的产品由于易燃易爆、腐蚀性较强等特性,发生事故的风险极高,以往化工企业使用的生产工艺多为封闭性工艺,以达到预防化学事故的目的。
但是只有加强阀门的选择才能够高层的解决此类问题。
在此过程中,由于阀门的种类繁多,不同的阀门在功能上也有所区别,同时阀门作为化工系统的重要组成结构,阀门的质量和功能将对化工系统的运行产生重大影响。
为了保证化工系统的稳定运行,需要掌握常用阀门的选性技巧,并以此为依据选择合适的阀门,从而保证化工生产的持续性和安全性。
所以在化工设计中应根据系统的实际运行要求选择适当的阀门,确保阀门的质量可靠,性能良好,从而为化工系统的稳定、安全运行奠定坚实的基础,为化工企业创造更多的经济效益。
基于此,本文主要对化工设计中常用阀门的选型技巧进行了简要的分析,仅供参考。
关键词:化工设计;常用阀门;选型技巧引言阀门在化工设计中被广泛应用于管道系统中,能够对管道的运行状况进行直接影响,决定管道运行的实际效果以及安全性,因此选择型号合适的阀门成为化工企业选择阀门时的首要思考因素。
为了保证化工设计的合理性,研究阀门选型原则以及技巧十分的必要。
1阀门的选型的重要性科学技术的不断发展使得阀门的种类明显增加,就目前化工企业常用的阀门来看,主要为减压阀、紧急切断阀、节流阀、止回阀以及闸阀等,类型不同则选型的关键点也不相同。
一些化工其在生产过程中,由于忽视了阀门类型以及材质的选择,造成生产效率低下甚至出现重大安全事故的发生,通过分析能够发现主要还是由于未把握到阀门选择的关键要点。
通过综合考虑化工生产要求以及阀门的特征,在选择阀门时首先要明确其适用性,保证阀门的开关操作方式、工作压力等完全匹配化工设备装置的需要,才可以确定。
在选择不同类型的阀门时,需要依照不同阀门的特点、优势与劣势及应用条件等,确定使用何种类型以及材质的阀门;同时需要考虑阀门端口连接应用。
煤化工装置阀门选型知识

煤化工装置阀门选型知识正文 2913 字丨 8 分钟阅读由于煤化工工艺的特殊性,生产的平稳和安全运行是至关重要的,其中控制阀就是重要的一环。
控制阀作为煤化工中的核心应用部件,其使用环境十分严苛,控制阀内通常流通着由气、液、固组成的多相流,并且在高温、高压、高腐蚀的环境下进行工作。
下面就为大家介绍一下煤化工各个装置区各类关键控制阀的具体情况及应用现状分析。
首先,我们先了解一下煤化工行业控制阀的应用现状。
煤化工专用阀门应用场合包括以下几类:煤浆(粉)输送,包括水煤浆(间接液化)、油煤浆(直接液化)等;吹灰系统;废水处理系统;排渣系统。
煤化工行业阀门控制介质特点有以下几点:1. 介质温度高,输送温度最高可达350℃;2. 气液固三相流体工况复杂;3. 工作压力高,压差可达10MPa以上,导致介质流速高;4. 介质中含有氯离子、氨、钾盐、硫化氢或磷酸等强腐蚀介质。
煤化工行业用阀现状有以下两种情况:1. 煤化工装置关键阀门基本依靠进口,由于进口阀门价格昂贵,使用寿命短,导致频繁停车,再加上制造厂远离中国,售后服务不及时,成为煤化工装置正常运行的“瓶颈”2. 以现在的煤化工装置为例,每运行3~6个月,就需停车检修。
关键控制阀冲刷、腐蚀严重,不能长周期稳定运行,是制约装置正常运行的瓶颈设备。
下面,我们就来具体了解一下煤化工各个装置区的各类控制阀选型情况。
一、锅炉装置区煤化工项目的锅炉给水压力16Mpa,锅炉出产的蒸汽基本为9.8Mpa、540℃,大部分用于拖动透平汽轮机,其余部分经过多次减压后供生产使用。
所以锅炉装置区,给水控制阀和蒸汽减压阀非常重要,而且造价极高。
1、锅炉给水阀用于精准的控制汽包液位,给水压力高(16Mpa)温度高(220℃),对阀体及其内件冲刷极大,阀门选型不当极易产生振动。
阀芯结构可用笼式套筒。
阀芯与阀杆连接形式要求焊接,不采用螺纹、销钉和螺栓被帽的形式,避免在高压冲蚀下阀杆与阀芯脱落。
化工设计中常用阀门的选型方法

标题:化工设计中常用阀门的选型方法原问题描述:阀门选型要点、选型入门资料、选型常识补充说明:阀门的主要功能为启闭、节流、调节流量、隔离设备和管道系统、防止介质倒流、调节和排泄压力等。
阀门也是管路中最复杂的元件,它一般由多个零部件装配而成,技术含量高。
随着石油化工工业的迅速发展,石油化工生产装置中的介质大多具有毒性大、可燃、易爆和腐蚀性强的特点,运行工况较复杂苛刻,操作温度和压力较高,开工周期长,阀门一旦出现故障,轻者导致介质泄漏,既污染环境又造成经济损失,重者导致装置停工停产,甚至造成恶性事故。
因而,在管道设计中,科学合理地选择阀门既能降低装置的建设费用,又保证生产安全运行。
海友观点整理:1 阀门选型的要点1.1明确阀门在设备或装置中的用途确定阀门的工作条件:适用介质的性质、工作压力、工作温度和操纵控制方式等;阀门选用的第一原则是阀门的密封性能要符合介质的要求。
1.2正确选择阀门的类型阀门型式的正确选择是以设计者对整个生产工艺流程、操作工况的充分掌握为先决条件的,在选择阀门类型时,设计人员应首先掌握每种阀门的结构特点和性能;一般阀门的类型选择如中低压蒸汽选用铜密封面的截止阀,DN200以上的蒸汽用闸阀;循环水总管上用蝶阀,支管上用衬胶闸阀;低压空气总管上用蝶阀,支管上用截止阀;一般液态物料用球阀等。
1.3确定阀门的端部连接在螺纹连接、法兰连接、焊接端部连接中,前两种最常用。
螺纹连接的阀门主要是公称通径在50mm以下的阀门,如果通径尺寸过大,连接部的安装和密封十分困难。
法兰连接的阀门,其安装和拆卸都比较方便,但是较螺纹连接的阀门笨重,价格较高,故它适用于各种通径和压力的管道连接。
焊接连接适用于较荷刻的条件下,比法兰连接更为可靠。
但是焊接连接的阀门拆卸和重新安装都比较困难,所以它的使用仅限于通常能长期可靠地运行,或使用条件荷刻、温度较高的场合;1.4阀门材质的选择选择阀门的壳体、内件和密封面的材质,除了考虑工作介质的物理性能(温度、压力)和化学性能(腐蚀性)外,还应掌握介质的清洁程度(有无固体颗粒),除此之外,还要参照国家和使用部门的有关规定。
化工领域的特种阀门

n 正常运行条件下,可以保证30年 内硬质合金涂层无损伤
TA-LUFT测试
安特威在2009年测试了AB-3-F22-600型号弹簧承载结构的氧阀,在脱脂氮 气压力为5.5MPa的条件下,10000次开关过程中不同阶段采用氦作为测 试介质对阀杆密封处的泄漏进行了测量,测试结果如下:
n 开关频率高:大部分工艺要求每年开关次数20~50万 次,有的甚至达到200万次以上;
n 开关速度快:典型4寸阀门的开/关时间<1.5秒; n 介质复杂:固气两相甚至固气液三相,存在大量超细
塑料粉料(PE或PP颗粒); n 绝大部分都是硬密封,但也有软密封,密封等级大多
要求满足ASME B16.104 VI级; n 国外工艺提供商所认可的全球合格供应商不超过5家;
巨大设计隐患-动密封位置采用”O”型圈结构
最好的解决办法:
高压氧阀工况下不 要使用上述软材料
软性”O”型圈使用动密封位置,存在不可预知的风险: n 导热性差,考虑热积聚的风险,至少保证50度以
上的允许使用温差
n 导电性差,需有防静电设计
n 高压工况下冷流,冷流发生后可能导致密封比压 不足 ,无法密封;也有可能碎裂成颗粒进入系 统,需要考虑防冷流设计
n 安特威氧阀于2011-03-04上线投 运,现已使用6年以上,无任何 问题
安特威氧阀业绩统计
高压高温氧阀已经迎来告别进口、实现国产 化的时代!
• 潞安煤制油(216台,总计240台) • 伊泰伊犁煤制油(全部152台) • 神华宁煤煤制油(其中4台炉56台) • 中石化中天合创煤制烯烃(70台手动) DN200 CLASS1500 全INCONEL材质 • 山西南耀(全部21台) 的高压氧阀在新奥包头2013年9月9 • 新奥包头二期(全部110台)
煤气化工艺中的特殊控制阀

因而阀门实际开 启力矩远远 大于一般流体 介质在相同压
力下的力矩 。
2阀门结构特点 .
锁渣 阀 采用 的是 金属 硬密 封 固定式 球 阀结 构 ,该 阀与其他球阀相比 ,有许 多特 点 :
1 采 用全通 径 、防 火和 防静 电设计 。通道 圆整 平 ) 滑 ,流道 通畅 ,尽可能保证 介质不积沉 ,同时进 口 通道 表面增加 保护 层耐冲刷 。要求使 用开关球 阀 ,应按非 阻
3控制机构设计 .
锁 渣 阀直接 参 与 了锁斗 系统 的程 序控 制 ,因此 对 于执 行机构及其附件 的选型也很重要 ,要求也很 高。 1执行机构必须是免维护的双作用气动执 行装置。 ) 2 若锁 斗 系统 发生 故障 ,将导 致联 锁停车 并对 安 )
全生 产构成 威胁 ,所 以要 求 一旦 发生停 电或停 气 ,阀 门应 自动处于 关闭状态 ( C 。 因此 ,阀门应 自带储 气 F)
中渣 的粒 度分 布 :粒 度3 0~5 mm的渣 体 占渣 水体 积 0
的特殊控 制阀大多为进 口,价格 昂贵 ,占到整个装置设 备费用的2%以上 。特殊控 制阀工作是否稳定直接关系 0 到气化装置的安全生 产运行 。
的l %,l ~2mm 的渣 体 占渣水 体积的5 0 0 %,lmm的 O 渣 体 占渣水体 积的 1%,5 m 0 ~9 m的渣体 占渣水体积 的
与轴孔、阀座与关闭件接触表面间产生严重摩擦,从而
G M 西 用 棚 麓
w . xlt21年 第1 Ⅳ .e 01 蜘 ] 期
发生剧烈磨损 , 阀门打不开或关不严 。 使
7 具 有 中腔 自动卸 压功能 结构 设计 ,当阀 门关 闭 ) 后 ,阀 腔内压 力 高于关 闭压 力时 ,能 自动卸 压至 压 力
阀门选型(经典)

阀门选型(经典)1.蝶阀:优点:结构简单,重量轻,安装尺寸小,节约空间,启闭迅速,适用于大口径。
缺点:密封性能差,只适用于低压。
适用于对关断性要求不高的场合。
温度低于80度,压力小于1MPa的空气,水,煤气等介质的较大管线中。
2.球阀:优点:结构简单,安装尺寸小,启闭迅速,操作方便,可以做成直通、三通和四通式结构,直通式球阀在所有法门中中流动阻力最小,能输送带悬浮颗粒和粘度较大的介质。
缺点:制造精度要求高,阀体重量大,不能用于含有泥沙和结晶体的物料输送,关断性差,无调节流量功能。
适用于输送空气等气体,真空,水、有机溶剂等液体,以及含有悬浮颗粒的液体。
3.闸阀:优点:密封性能好,流动阻力小,耐高温性能好,可根据阀杆高度判断阀门开度,能输送带悬浮颗粒和粘度较大的介质。
有一定的流量调节功能。
缺点:结构复杂,安装尺寸大,密封面容易磨损,室外安装时冬天容易冻裂,闸板两侧压力差高时开启费力,不适用于频繁启闭。
适用于输送空气,蒸汽、水、溶剂等流体的较大口径管路中,关断性要求高且不经常启闭的场合。
4截止阀:优点:密封性能好,耐高温性能好,结构较闸阀简单,制造维修较闸阀方便,可根据阀杆高度判断阀门开度,有流量调节功能。
缺点:结构复杂,阀体重量大,在所有阀门中安装尺寸最大,流动阻力大,不适用于带悬浮颗粒和粘度较大的介质。
适用于输送蒸汽、水、溶剂等较清洁流体的管路中,关断性要求高且经常调节流量或启闭的场合。
5.节流阀:优点:制造精度高,密封性能好,可根据阀杆高度判断阀门开度,有较好的流量调节功能。
缺点:结构复杂,不适用带颗粒和粘度较大的介质,不适用于作切断阀用。
适用于输送蒸汽、水、溶剂等清洁流体的管路中,要求较为精细地调节流量和需要节流的场合。
注意:节流阀与截止阀的唯一区别是阀瓣为针型或圆锥型,外形和其它部件的结构与截止阀完全相同。
6.隔膜阀:优点:结构简单,无填料函,便于维修,安装尺寸小,流动阻力小,由于隔膜的隔离使物料与金属部件不直接接触,有很好的耐腐蚀性。
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粉煤气化特殊阀门选型张赫【摘要】China is a country of ‘lean oil, less gas, rich in coal’, therewith the technology of coal gasification is an important means to realize the clean and efficient use of coal. Moreover the technology of pressured pulverized coal gasification recognized as a mature technology in the industry possess advantages of large production capacity and high gasification efficiency. However, the erosion of special valve from abrasion by particles of process fluid can be serious, which will cause the short service cycle and huge economic losses. This paper is based on the successful experience in the similar domestic plants among these years, summarize the application of variety of special valves in the industry, put forward suggestions of instrument selection, and provide the reference for the engineering of similar projects in the future.%我国是一个“贫油、少气、富煤”的国家,煤气化技术是实现煤炭清洁高效利用的重要手段。
粉煤加压气化技术是目前业内认可较为成熟的技术,具有生产能力大、气化效率高的特点。
然而由于其工艺介质的特点,其中所应用的特殊阀门磨损严重,使用周期短,导致装置频繁停车,造成了巨大的经济损失。
本文根据近些年国内粉煤气化的成功运行经验,对其中多种特殊应用的阀门使用进行了总结探讨,提出建议的仪表选型,为同类项目的仪表设计工作提供参考依据。
【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2016(023)006【总页数】3页(P55-57)【关键词】气化;阀门;盘阀;陶瓷球阀【作者】张赫【作者单位】惠生工程有限公司,北京 100102【正文语种】中文【中图分类】TH138.52在工艺装置中,阀门是控制元件,其主要作用是隔离设备和管道系统、调节流量、防止回流、调节和排泄压力,对于工艺装置的平稳生产和安全运行起到了决定性的作用。
在粉煤气化装置中,工艺介质多为煤粉、灰渣水、黑水,在高压的情况下,流速快,对管道和仪表的冲刷、磨损十分严重。
针对这种恶劣的工况,相比于其他装置,粉煤气化装置对阀门的要求更为苛刻和严格。
在粉煤气化工艺流程中,粉煤加压进料、气化炉排渣(除灰)工段采用了锁斗设备来定时进行粉煤给料、排渣等频繁(每30min一次)的操作,其中的锁斗阀、平衡阀和锁渣阀作为关键的阀门其设计的好坏决定了气化炉能否正常运行。
这些阀门的操作工况多为气固混合(煤粉+二氧化碳)与固液混合(渣水),操作压力4.9MPaG左右,最大允许差压为6.2MPaG,入口温度为100摄氏度。
此工况中,介质中多含有高硬度颗粒,对阀门内件,特别是阀芯与阀座的密封面冲蚀严重。
仪表选型上多采用双向金属硬密封耐磨球阀,即使目前此类阀门已经国产化,价格较进口阀门有了较大优势,但是由于阀门自身结构的问题,故障率高、寿命时间短,使用效果并不理想。
究其原因主要是因为球阀结构中的金属阀座与进行密封的常规球阀四周的间隙易积聚煤粉,使密封面极易受到磨损[1],刮伤阀芯上的硬质金属涂层。
在频繁地开启关闭的过程中,由于球阀的密封面总是在同一位置,导致阀门的密封很快失效。
1.1 盘阀原理盘阀是在多晶硅、电力除灰系统和冶金行业中广泛应用的一种耐磨切断阀门[2]。
其独特的结构特点保证其在带有磨损冲蚀性物料的恶劣工况下能连续长期地正常工作。
如图1所示。
盘阀通过阀杆与驱动臂使滑动圆盘在阀腔内的旋转运动来实现阀门的启闭。
在启闭过程中,阀盘密封面在弹簧压力的作用下与阀座紧密贴合,并且圆盘边缘为锐边,对密封面上的物料起到刮削的作用,能够阻止介质中的大颗粒物质进入密封面。
在盘阀启闭过程中,阀盘不仅围绕主轴做圆弧形旋转运动,而且由于阀座密封面对阀盘在切线方向上的摩擦力矩之差,使阀盘在一个启闭循环过程产生自转,从而使得阀盘每次接触物料的点不同,在固体颗粒与密封件之间形成自研磨,对密封面具有良好的补偿效果,使其在磨损、冲蚀物料上应用的过程不断提高密封性,寿命要比其他阀门长[3]。
1.2 盘阀分类盘阀按照结构可分为单盘阀和双盘阀。
1)单盘阀单盘阀根据使用的情况可以分为单阀单盘与单阀双盘。
单阀单盘为单向密封,适用于阀门关闭静压作用于阀盘背面的情况或者反向压力很低的情况(一般小于0.25MPa),单阀双盘可实现双向密封双向流动[4]。
对于煤粉输送单元,此单阀双盘阀可代替双向硬密封球阀来使用。
由于盘阀外形尺寸比球阀较大,在工艺需要设置双切断阀的情况下,较大的占地空间给配管专业带来了许多困难,如粉煤锁斗进口与出口切断阀、粉煤锁斗压力平衡阀。
针对这种情况,可以采用双盘阀结构。
2)双盘阀双盘阀把2个盘阀装配在一起以节约安装空间和减轻质量,其也可分为双阀单盘与双阀双盘。
上下两个阀盘能独立进行开关动作,并实现密封。
为了避免在使用过程中造成两个阀盘之间的憋压,采用双盘阀时多采用双阀双盘结构。
通常,阀体材质多采用WCB或LCB,阀内件材质采用SAF2205。
在粉煤给料罐至气化炉的气体输煤管线上,往往设置了粉煤切断阀用于在事故状态或装置停车时切断气体输煤管线往气化炉的输送。
在正常工艺操作情况下,此阀为常开状态,不需要操作,不像锁斗阀一样冲刷严重。
通常仪表选型采用双向金属硬密封球阀。
目前,此阀已经国产化,并已广泛应用。
通常,阀体材质采用WCB,阀内件材质采用316SS+喷焊硬质合金。
煤粉调节阀在粉煤气化中有着举足轻重的作用。
此调节阀安装在粉煤给料罐与气化炉烧嘴之间,用于调节进入气化炉粉煤流量、是精确控制气化炉氧煤比的关键设备,其性能优劣直接关系到气化炉能否实现长期安全稳定运行。
煤粉调节阀多为角阀结构,进出口流向夹角为120度。
工艺介质从底部进入,侧面流出,阀门为流开型,气动执行机构倒置。
通过改变阀芯开槽的遮挡面积,从而改变粉煤的流量。
阀芯由阀杆拖动,用波纹管密封,阀盖处有氮气吹扫口,用于防止因煤粉沉积而引起的波纹管卡塞。
通常阀体材质采用碳钢+碳化钨衬里,阀内件材质选用碳化钨。
在粉煤气化工艺流程中,氧气通过加热,在与蒸汽混合后,在高温高压的条件下进入到气化炉,与煤粉在气化炉内部进行反应,生成合成气。
氧气管线上的阀门发生任何外漏或者内漏情况,都会引发燃烧甚至爆炸的严重后果,更严重的还可能引起生命财产的重大损失[5]。
在停车时,安全仪表系统自动切断氧气切断阀,并打开氧气放空阀将管线内氧气放空,并用高压氮气吹扫和保护氧气管线。
为防止氧气进入到高压氮气吹扫管线,高压氮气吹扫管线上的切断阀也需要按照氧阀的标准来进行设计。
目前,氧气调节阀的仪表选型均采用直行程Globe阀门,泄露等级为ANSI CLASS V级;氧气切断阀和放空阀普遍采用全通径双向金属硬密封球阀,泄漏等级为ANSI CLASS VI。
氧阀应采用防火防静电设计,做脱油、脱脂、脱水的处理,阀体及阀芯部件应光滑无毛刺、流道无锐角、无冲击场合存在。
阀杆应有特殊设计,保证阀杆不会发生偏斜,以防止阀门发生外漏。
相比较而言,氧阀的材质是氧阀性能保证的重中之重。
目前国标GB对于阀门材质的选用没用明确的规定,广大设计院普遍采用欧洲工业气体协会标准(EIGA)的最新标准IGC DOC 13/12中的规定来作为氧气阀门材质选择的依据。
其中对于直通Globe阀,由于阀门流道迂回曲折,阀门材质应按照冲击场合设计,通常选择豁免材质。
而对于切断和放空球阀,尽管在工作时处于非冲击状态,但是在紧急切断或打开的情况下,阀内件会引起过度的流速及紊流。
通常材料的选择应按照调节阀对待,同样选择豁免材料。
如某国内大型项目上,进气化炉烧嘴的氧气操作压力为5.2MPaG,操作温度为180℃,根据IGC DOC 13/12中附件4豁免压力与最小厚度对照表,氧气调节阀阀体采用Inconel 600,阀内件采用Inconel 625。
氧气切断阀和放空阀阀体和阀内件均采用Inconel 600。
在煤气化装置中,多用操作压力为6MPa左右的CO2、N2作为粉煤介质的输送气体,其切断阀多采用与氧气阀门形式一样的硬密封球阀。
通常阀体材质为WCB,阀内件为316不锈钢+stellite表面硬化处理。
在粉煤气化装置正常生产时,需要保证粉煤给料罐与气化炉之间保持一个稳定的压差(约0.7MPaG),使得煤粉能均匀地通入到气化炉主烧嘴。
此压差是通过高压差放空阀与另一个充压调节阀由粉煤给料罐与气化炉之间的压差分程控制调节。
由于此放空阀前后压差大(从4.8MPaG到大气压)、流速极快,再加上介质中存在煤粉颗粒,对阀门内件与阀后管道造成严重的冲刷,造成很大的安全隐患。
如果此阀选择直通式globe阀,由于阀门流道成“S”弯型,冲击严重,即使阀门流道与阀内件采用硬化处理,在高速煤粉的冲刷下,阀芯与阀座仍然磨损严重,造成阀门丧失调节功能,无法正常使用。
目前,据笔者调查以下两种阀门使用效果良好。
6.1 滑板阀滑板阀由中间的滑板与两端的夹板组成,阀杆带动滑板在流体垂直方向上产生位移,从而改变流通面积来实现开关或调节功能。
由于阀门采用直通式流道设计,将流体对阀腔的冲刷降到最低,并且夹板、滑板均采用整体烧结硬质合金,硬度高,具有良好的抗冲刷、抗腐蚀性能。
经过近年来国内多个项目的使用及跟踪了解,滑板阀在粉煤给料厂高压差放空工况下,免维修使用寿命不少于18个月,有效使用寿命接近3年[6]。
6.2 全衬硬密封陶瓷V型球阀工业结构陶瓷在强度上比普通阀门高很多,其主要材料为氧化锆,硬度高于HRA86,比加工后的硬质金属阀门的硬度HRA70还要高,因此工业陶瓷具有很高的耐磨性。
在密封等级上,由于结构陶瓷具有自润滑性,表面精度可达到RA0.1~RA0.4,密封比压远比普通的金属阀门小,因此阀门启闭时阻力小,可达到真正的零泄漏VI级。