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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路系统,调节流量,防止倒流,调节和排放压力,对生产的顺利进行和安全运行起决定性作用。的过程装置。在煤粉气化装置中,工艺介质多为煤粉、灰渣水、黑水。在高压条件下,流速快,对管道和仪表的冲刷磨损非常严重。鉴于这种恶劣的工况,煤粉气化装置对阀门的要求比其他装置更为严格和严格。

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1 碟阀

在煤粉气化过程中,煤粉加压给料、气化炉排渣(除灰)工段采用锁斗设备定期进行频繁(每30min)的煤粉给料、造渣等操作。其中,锁斗阀、平衡阀和锁渣阀是决定气化炉能否正常运行的关键阀门。这些阀门的工作条件多为气固混合(煤粉+二氧化碳)和固液混合(渣水),工作压力约为4.9MPaG,最大允许压差6.2MPaG,入口温度为100摄氏度。在这种工况下,介质大多含有高硬度颗粒,会严重腐蚀阀门内部,特别是阀芯和阀座的密封面。二通金属硬密封耐磨球阀多用于仪表选型。尽管目前这类阀门已经国产化,价格比进口阀门有更大的优势,但由于阀门自身结构的问题,故障率高,使用寿命短。效果并不理想。主要原因是球阀结构中的金属阀座与密封常规球阀之间的间隙容易积聚煤尘,使密封面极易磨损,刮伤阀芯上的硬金属涂层。在频繁启闭的过程中,由于球阀的密封面始终处于同一位置,阀门的密封很快就会失效。

1.1 碟阀的原理

蝶阀是一种耐磨截止阀,广泛应用于多晶硅、电力除灰系统和冶金行业。其独特的结构特点保证了它可以在具有磨蚀性和侵蚀性材料的恶劣工况下长期正常工作。如图1所示。

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圆盘阀是通过阀杆和驱动臂在阀腔内的滑动圆盘的旋转运动来实现阀门的开启和关闭。在启闭过程中,阀瓣密封面在弹簧压力的作用下与阀座紧密接触,阀瓣边缘锋利,刮擦密封面上的材料,防止大介质中的颗粒。物质进入密封面。蝶阀在启闭过程中,不仅阀瓣绕主轴作圆弧形旋转,而且由于阀门间摩擦力矩的不同,在启闭循环中也使阀瓣旋转。阀座密封和阀瓣在切线方向。, 使每次阀瓣与材料的接触点不同,固体颗粒与密封件之间形成自磨,对密封面有很好的补偿作用,从而不断提高将其应用于磨损和侵蚀材料的过程中的密封性能。,寿命比其他阀门长。

1.2 碟阀分类

碟阀按结构可分为单碟阀和双碟阀。

1)单碟阀

单片阀按用途可分为单阀单片和单阀双片。单阀单盘为单向密封,适用于阀门关闭静压作用于阀板背面或反向压力很低(一般小于0. 25MPa),单阀双阀瓣可实现双向密封和双向密封流量。对于煤粉输送装置,这种单阀双盘阀可以代替二通硬密封球阀。由于碟阀的外形尺寸比球阀大,当工艺需要设置双截止阀时,占地面积大,给管道行业带来了很多困难,如进出口关闭煤粉锁斗的截止阀,煤粉锁斗压力平衡阀。对于这种情况,可以采用双碟阀结构。

2)双碟阀

双碟阀将两个碟阀组装在一起,节省安装空间,减轻重量。也可分为双阀单盘和双阀双盘。上下阀瓣可独立开关,实现密封。为了避免在使用过程中两个阀瓣之间的保压,在使用双阀瓣时常采用双阀双瓣结构。通常阀体材质多为WCB或LCB,采用阀内件材质。

2 煤粉截止阀

在煤粉进料罐至气化炉的煤气输煤管道上,常设置煤粉截止阀,以在发生事故或装置停机时切断通向气化炉的煤气输煤管道。 . 在正常的工艺操作条件下,该阀是常开的,不需要操作,不会像锁斗阀那样严重冲洗。通常仪表选用采用二通金属硬密封球阀。目前,该阀门已实现国产化并得到广泛应用。通常阀体采用WCB材质,阀内件采用316SS+喷焊硬质合金。

3 煤粉调节阀

煤粉调节阀在煤粉气化中起着重要的作用。该调节阀安装在煤粉进料罐和气化炉燃烧器之间。用于调节进入气化炉的煤粉流量。是准确控制气化炉氧煤比的关键设备。气化炉能否实现长期安全稳定运行。煤粉控制阀多为角阀结构,进出口流向夹角为120度。工艺介质从底部进入侧向流出,阀门为流开式,气动执行机构为倒置式。通过改变阀芯槽的屏蔽面积,可以改变煤粉的流量。阀芯由阀杆拖动并用波纹管密封。阀盖处设有氮气吹扫口硬密封耐磨球阀,防止因煤粉沉积而卡住波纹管。通常阀体采用碳钢+碳化钨内衬,阀内件采用碳化钨。

4 氧气阀

在煤粉气化过程中,氧气被加热,与蒸汽混合,然后在高温高压条件下进入气化炉,在气化炉内与煤粉反应生成合成气。氧气管道上的阀门任何外漏或内漏都会导致燃烧甚至爆炸的严重后果,甚至更严重的生命财产损失。停车时,安全仪表系统自动切断氧气截止阀,打开氧气放空阀将管道中的氧气排出tycovalve,并用高压氮气吹扫和保护氧气管道。为了防止氧气进入高压氮气吹扫管线,高压氮气吹扫管路上的截止阀也需要按照氧气阀的标准设计。目前氧气调节阀的仪表选型采用直行程截止阀,泄漏等级为ANSI CLASS V;氧气截止阀和放空阀一般采用全通径二通金属硬密封球阀,泄漏等级为ANSI。氧气阀应具有防火、防静电设计,并应具有脱脂、脱脂、脱水功能。阀体和阀芯零件应光滑无毛刺,流道无锐角,无冲击。阀杆应进行特殊设计,以确保阀杆不会偏斜,以防止阀门泄漏。相比下,氧气阀的材料是氧气阀性能保证的重中之重。目前国标GB对阀门材料的选择没有明确的规定。多数设计院普遍采用欧洲工业气体协会标准(EIGA)最新标准IGC DOC 13/12中的规定作为氧气阀材料选用的依据。其中,对于直通截止阀,由于阀门流道曲折,应根据冲击情况设计阀门材料,通常选用免检材料。至于截止放空球阀,虽然在运行过程中处于非冲击状态,但在紧急关闭或开启的情况下,阀内件会造成流量过大和湍流。一般来说,材料的选择应根据调节阀来处理,也应选择豁免材料。例如,在国内某大型项目中,气化炉燃烧器的氧气工作压力为5.2MPaG,工作温度为180℃。阀体采用600,阀内件采用625。氧气截止阀和放空阀体及内件均为600。

5 高压CO2、N2截止阀

在煤气化装置中,常采用工作压力为6MPa左右的CO2、N2作为煤粉介质的输送气体,而截止阀多为硬密封球阀。形成氧气阀。通常阀体材料为WCB,阀内件为316不锈钢+表面硬化。

6 高压差放空阀

煤粉气化装置正常生产过程中,要保证煤粉进料罐与气化炉之间保持稳定的压差(约0.7MPaG),使煤粉均匀送入气化炉主燃烧器。这个压差是通过高压差放空阀和另一个调压阀来控制和调节煤粉进料罐和气化炉之间的压差。由于放空阀前后压差大(从4.8MPaG到大气压),流速极快,介质中存在煤粉颗粒,会对阀门造成严重的冲刷内部构件和阀门后面的管道,造成很大的安全隐患。如果阀门是直通式截止阀,由于阀门流道呈“S”形弯曲,冲击严重。即使阀流道和阀内件硬化,阀芯和阀座仍然在高速煤粉的冲刷下磨损严重。,导致阀门失去调节功能,不能正常使用。目前,据笔者调查,以下两种阀门使用较好。导致阀门失去调节功能,不能正常使用。目前硬密封耐磨球阀,据笔者调查,以下两种阀门使用较好。导致阀门失去调节功能,不能正常使用。目前,据笔者调查,以下两种阀门使用较好。

6.1 滑阀

滑板阀由中间的滑板和两端的夹板组成。阀杆带动滑板沿流体垂直方向位移,从而改变流通面积,实现开关或调节功能。由于阀门采用直通流道设计,将流体对阀腔的冲刷降到最低,夹板和滑板采用整体硬质合金制成,硬度高,耐冲刷和耐腐蚀性能好。经过近几年国内多个项目的使用和跟进,滑阀在高压差放空工况下,免维护使用寿命不低于18个月,有效使用寿命近3年。煤粉喂料厂。

6.2全衬里硬密封陶瓷V型球阀

工业结构陶瓷的强度远高于普通阀门。其主要材料为氧化锆,硬度高于HRA86,高于加工硬质金属阀门的硬度HRA70,因此工业陶瓷具有较高的耐磨性。密封等级方面,由于结构陶瓷的自润滑特性,表面精度可达RA0.1~RA0.4,密封比压远小于普通金属阀门,因此阀门开启和关闭时的阻力小,可以达到真正的零泄漏VI级。目前,随着科学技术的不断创新和发展,特别是陶瓷加工成型等新技术的发展,陶瓷球阀已广泛应用于电厂烟气脱硫(FGD)装置、飞灰、除渣及燃烧(喷煤)系统、钢铁厂烧结机脱硫(EPC)工程、垃圾焚烧烟气净化、氯碱工业及废水和固废处理等行业[7]。V型球阀采用直通流路设计,具有直通截止阀的等百分比流量特性,宽调节比为1:100。全衬里硬密封陶瓷V型球阀结合了结构陶瓷和V型球阀的特点,满足了这种高压差放空调节阀的需要。国内某大型煤化工项目选用陶瓷衬里硬密封V型球阀作为高压放空阀。阀体采用碳钢+陶瓷内衬,阀内件采用工业陶瓷。

7 结论

近年来,我国大力发展煤粉气化项目。煤粉气化专用仪表专用阀门是煤气化工程长期稳定运行的关键。希望通过本文,为用户在煤粉气化的选择​​上提供一些参考。

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