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在工藝裝置中,閥門是控制元件,其主要作用是隔離設備和管路系統,調節流量,防止倒流,調節和排放壓力,對生產的順利進行和安全運行起決定性作用。的過程裝置。在煤粉氣化裝置中,工藝介質多為煤粉、灰渣水、黑水。在高壓條件下,流速快,對管道和儀表的沖刷磨損非常嚴重。鑒于這種惡劣的工況,煤粉氣化裝置對閥門的要求比其他裝置更為嚴格和嚴格。

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1 碟閥

在煤粉氣化過程中,煤粉加壓給料、氣化爐排渣(除灰)工段采用鎖斗設備定期進行頻繁(每30min)的煤粉給料、造渣等操作。其中,鎖斗閥、平衡閥和鎖渣閥是決定氣化爐能否正常運行的關鍵閥門。這些閥門的工作條件多為氣固混合(煤粉+二氧化碳)和固液混合(渣水),工作壓力約為4.9MPaG,最大允許壓差6.2MPaG,入口溫度為100攝氏度。在這種工況下,介質大多含有高硬度顆粒,會嚴重腐蝕閥門內部,特別是閥芯和閥座的密封面。二通金屬硬密封耐磨球閥多用于儀表選型。盡管目前這類閥門已經國產化,價格比進口閥門有更大的優勢,但由于閥門自身結構的問題,故障率高,使用壽命短。效果并不理想。主要原因是球閥結構中的金屬閥座與密封常規球閥之間的間隙容易積聚煤塵,使密封面極易磨損,刮傷閥芯上的硬金屬涂層。在頻繁啟閉的過程中,由于球閥的密封面始終處于同一位置,閥門的密封很快就會失效。

1.1 碟閥的原理

蝶閥是一種耐磨截止閥,廣泛應用于多晶硅、電力除灰系統和冶金行業。其獨特的結構特點保證了它可以在具有磨蝕性和侵蝕性材料的惡劣工況下長期正常工作。如圖1所示。

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圓盤閥是通過閥桿和驅動臂在閥腔內的滑動圓盤的旋轉運動來實現閥門的開啟和關閉。在啟閉過程中,閥瓣密封面在彈簧壓力的作用下與閥座緊密接觸,閥瓣邊緣鋒利,刮擦密封面上的材料,防止大介質中的顆粒。物質進入密封面。蝶閥在啟閉過程中,不僅閥瓣繞主軸作圓弧形旋轉,而且由于閥門間摩擦力矩的不同,在啟閉循環中也使閥瓣旋轉。閥座密封和閥瓣在切線方向。, 使每次閥瓣與材料的接觸點不同,固體顆粒與密封件之間形成自磨,對密封面有很好的補償作用,從而不斷提高將其應用于磨損和侵蝕材料的過程中的密封性能。,壽命比其他閥門長。

1.2 碟閥分類

碟閥按結構可分為單碟閥和雙碟閥。

1)單碟閥

單片閥按用途可分為單閥單片和單閥雙片。單閥單盤為單向密封,適用于閥門關閉靜壓作用于閥板背面或反向壓力很低(一般小于0. 25MPa),單閥雙閥瓣可實現雙向密封和雙向密封流量。對于煤粉輸送裝置,這種單閥雙盤閥可以代替二通硬密封球閥。由于碟閥的外形尺寸比球閥大,當工藝需要設置雙截止閥時,占地面積大,給管道行業帶來了很多困難,如進出口關閉煤粉鎖斗的截止閥,煤粉鎖斗壓力平衡閥。對于這種情況,可以采用雙碟閥結構。

2)雙碟閥

雙碟閥將兩個碟閥組裝在一起,節省安裝空間,減輕重量。也可分為雙閥單盤和雙閥雙盤。上下閥瓣可獨立開關,實現密封。為了避免在使用過程中兩個閥瓣之間的保壓,在使用雙閥瓣時常采用雙閥雙瓣結構。通常閥體材質多為WCB或LCB,采用閥內件材質。

2 煤粉截止閥

在煤粉進料罐至氣化爐的煤氣輸煤管道上,常設置煤粉截止閥,以在發生事故或裝置停機時切斷通向氣化爐的煤氣輸煤管道。 . 在正常的工藝操作條件下,該閥是常開的,不需要操作,不會像鎖斗閥那樣嚴重沖洗。通常儀表選用采用二通金屬硬密封球閥。目前,該閥門已實現國產化并得到廣泛應用。通常閥體采用WCB材質,閥內件采用316SS+噴焊硬質合金。

3 煤粉調節閥

煤粉調節閥在煤粉氣化中起著重要的作用。該調節閥安裝在煤粉進料罐和氣化爐燃燒器之間。用于調節進入氣化爐的煤粉流量。是準確控制氣化爐氧煤比的關鍵設備。氣化爐能否實現長期安全穩定運行。煤粉控制閥多為角閥結構,進出口流向夾角為120度。工藝介質從底部進入側向流出,閥門為流開式,氣動執行機構為倒置式。通過改變閥芯槽的屏蔽面積,可以改變煤粉的流量。閥芯由閥桿拖動并用波紋管密封。閥蓋處設有氮氣吹掃口硬密封耐磨球閥,防止因煤粉沉積而卡住波紋管。通常閥體采用碳鋼+碳化鎢內襯,閥內件采用碳化鎢。

4 氧氣閥

在煤粉氣化過程中,氧氣被加熱,與蒸汽混合,然后在高溫高壓條件下進入氣化爐,在氣化爐內與煤粉反應生成合成氣。氧氣管道上的閥門任何外漏或內漏都會導致燃燒甚至爆炸的嚴重后果,甚至更嚴重的生命財產損失。停車時,安全儀表系統自動切斷氧氣截止閥,打開氧氣放空閥將管道中的氧氣排出tycovalve,并用高壓氮氣吹掃和保護氧氣管道。為了防止氧氣進入高壓氮氣吹掃管線,高壓氮氣吹掃管路上的截止閥也需要按照氧氣閥的標準設計。目前氧氣調節閥的儀表選型采用直行程截止閥,泄漏等級為ANSI CLASS V;氧氣截止閥和放空閥一般采用全通徑二通金屬硬密封球閥,泄漏等級為ANSI。氧氣閥應具有防火、防靜電設計,并應具有脫脂、脫脂、脫水功能。閥體和閥芯零件應光滑無毛刺,流道無銳角,無沖擊。閥桿應進行特殊設計,以確保閥桿不會偏斜,以防止閥門泄漏。相比下,氧氣閥的材料是氧氣閥性能保證的重中之重。目前國標GB對閥門材料的選擇沒有明確的規定。多數設計院普遍采用歐洲工業氣體協會標準(EIGA)最新標準IGC DOC 13/12中的規定作為氧氣閥材料選用的依據。其中,對于直通截止閥,由于閥門流道曲折,應根據沖擊情況設計閥門材料,通常選用免檢材料。至于截止放空球閥,雖然在運行過程中處于非沖擊狀態,但在緊急關閉或開啟的情況下,閥內件會造成流量過大和湍流。一般來說,材料的選擇應根據調節閥來處理,也應選擇豁免材料。例如,在國內某大型項目中,氣化爐燃燒器的氧氣工作壓力為5.2MPaG,工作溫度為180℃。閥體采用600,閥內件采用625。氧氣截止閥和放空閥體及內件均為600。

5 高壓CO2、N2截止閥

在煤氣化裝置中,常采用工作壓力為6MPa左右的CO2、N2作為煤粉介質的輸送氣體,而截止閥多為硬密封球閥。形成氧氣閥。通常閥體材料為WCB,閥內件為316不銹鋼+表面硬化。

6 高壓差放空閥

煤粉氣化裝置正常生產過程中,要保證煤粉進料罐與氣化爐之間保持穩定的壓差(約0.7MPaG),使煤粉均勻送入氣化爐主燃燒器。這個壓差是通過高壓差放空閥和另一個調壓閥來控制和調節煤粉進料罐和氣化爐之間的壓差。由于放空閥前后壓差大(從4.8MPaG到大氣壓),流速極快,介質中存在煤粉顆粒,會對閥門造成嚴重的沖刷內部構件和閥門后面的管道,造成很大的安全隱患。如果閥門是直通式截止閥,由于閥門流道呈“S”形彎曲,沖擊嚴重。即使閥流道和閥內件硬化,閥芯和閥座仍然在高速煤粉的沖刷下磨損嚴重。,導致閥門失去調節功能,不能正常使用。目前,據筆者調查,以下兩種閥門使用較好。導致閥門失去調節功能,不能正常使用。目前硬密封耐磨球閥,據筆者調查,以下兩種閥門使用較好。導致閥門失去調節功能,不能正常使用。目前,據筆者調查,以下兩種閥門使用較好。

6.1 滑閥

滑板閥由中間的滑板和兩端的夾板組成。閥桿帶動滑板沿流體垂直方向位移,從而改變流通面積,實現開關或調節功能。由于閥門采用直通流道設計,將流體對閥腔的沖刷降到最低,夾板和滑板采用整體硬質合金制成,硬度高,耐沖刷和耐腐蝕性能好。經過近幾年國內多個項目的使用和跟進,滑閥在高壓差放空工況下,免維護使用壽命不低于18個月,有效使用壽命近3年。煤粉喂料廠。

6.2全襯里硬密封陶瓷V型球閥

工業結構陶瓷的強度遠高于普通閥門。其主要材料為氧化鋯,硬度高于HRA86,高于加工硬質金屬閥門的硬度HRA70,因此工業陶瓷具有較高的耐磨性。密封等級方面,由于結構陶瓷的自潤滑特性,表面精度可達RA0.1~RA0.4,密封比壓遠小于普通金屬閥門,因此閥門開啟和關閉時的阻力小,可以達到真正的零泄漏VI級。目前,隨著科學技術的不斷創新和發展,特別是陶瓷加工成型等新技術的發展,陶瓷球閥已廣泛應用于電廠煙氣脫硫(FGD)裝置、飛灰、除渣及燃燒(噴煤)系統、鋼鐵廠燒結機脫硫(EPC)工程、垃圾焚燒煙氣凈化、氯堿工業及廢水和固廢處理等行業[7]。V型球閥采用直通流路設計,具有直通截止閥的等百分比流量特性,寬調節比為1:100。全襯里硬密封陶瓷V型球閥結合了結構陶瓷和V型球閥的特點,滿足了這種高壓差放空調節閥的需要。國內某大型煤化工項目選用陶瓷襯里硬密封V型球閥作為高壓放空閥。閥體采用碳鋼+陶瓷內襯,閥內件采用工業陶瓷。

7 結論

近年來,我國大力發展煤粉氣化項目。煤粉氣化專用儀表專用閥門是煤氣化工程長期穩定運行的關鍵。希望通過本文,為用戶在煤粉氣化的選擇​​上提供一些參考。

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