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1、,锁渣阀知识讲座,主要内容,锁渣阀简介 锁渣阀特点介绍 锁渣阀的应用领域 锁渣阀的未来发展前景,1.1 锁渣阀简介,锁渣阀，也称之为锁斗阀，一般采用气动两位开关球阀，是液态排渣的水煤浆，多元料浆和干煤粉气流床加压气化装置上最重要的阀门。每台气化炉设置3台锁渣阀，气化炉激冷室或破渣机下部与锁斗相连的管道上，即锁斗入口侧有2台锁渣阀，通常称为上锁闸阀，其中1号锁渣阀受程序控制，大约30min开关一次，而2号锁渣阀常开，在线备用，以备其中1号锁渣阀出现泄漏等故障随时投入使用。当气化炉激冷室液位低，引起气化炉保安系统联锁动作时，1号锁渣阀也联锁关闭，以防止气化炉工艺气窜入锁斗系统造成不良后果。锁斗排放
2、口也有1台锁渣阀，通常称为下锁渣阀，该阀的下口与大气想通，锁渣阀参加气化炉的排渣程序控制，受高温、高压灰渣的直接磨蚀，开关频繁，要求在高压差情况相爱实现双向密封。锁渣阀使用位置关键，技术要求高，造价昂贵，颇受业内人士关注。,水煤浆加压气化工艺排渣系统流程图1。气化炉内气化压力通常在2.7Map8.5Map,而渣池通大气，要使炉内的灰渣排到渣池，必须将介质的压力减至常压。当2号锁渣阀打开、下锁阀关闭时，锁斗与气化炉处于一个系统，压力相等，此时可以将气化炉内的黑水收集到锁斗；相反，当2号锁渣阀关闭，而下锁阀打开时，锁斗与渣池处于同一系统，压力相等，此时可以将锁斗内的黑水排入渣池（见图示）。,1.1
3、1 锁渣阀在气化排渣系统上的工艺分析,1.12 锁渣阀使用工况,在某操作压力6.5Map、日投产煤量705t的水煤浆气化装置，锁渣阀所通过的夹带灰渣约270的黑水：正常排渣时为1057kg/h，最大为13700kg/h，渣水混合，其中灰渣占50%，灰渣的颗粒一般为：3mm50mm。黑水介质中含有水、CI、H2S、Fe2O3、SiO2、Al22O3等成分，过程具有化学腐蚀和机械磨蚀，因此锁渣阀主要使用在灰水、煤浆、氮气、固体粉末及颗粒等介质工况中。,1.13 锁渣阀使用要求,要求使用开关球阀，应按非阻塞流开关设计，最小100000次承受压力和温度循环操作。阀门要求双向密封，在正向和反向的双向流动
4、方向，在下游压力为大气压力下得最大压差时，达ANSI B16.104 class v 级密封要求。要考虑在介质冲击、腐蚀和磨蚀下，阀内件和流道的材料有最好的可用性。阀门设计的超压范围大于其最大工作压力的150%。要求快速动作，从“全通到全关”或“全关到全通”的动作时间为3S 8S,并确保阀门动作到位。,1.14 锁渣阀技术要求,（1）密封比压高 水煤浆工况用硬密封球阀由于采用金属材料为密封面，所需要的密封比压比软密封要搞得多，因此如何从设计上保证适当的密封比压，提高零件的形位公差以及提高表面光洁度十分重要。（2）球体表面硬度高 煤粉颗粒的硬度较高，此工况情形下，在阀门关闭的状态是要求球体表面硬
5、度层有较高的硬度，否则当阀门开启的过程中会有煤粉颗粒镶嵌在球体表面上，从而破坏球体表面，以至于影响到阀门的整体密封性能。（3）喷焊层结合强度高 煤粉在管线中的流动速度很快，因此要求球体密封面必须有较高的硬度和强度，同时还要求所有喷焊材料和基本材料有较高的结合强度，以及基体材料本身的强度较好，这样喷焊层才不能从基体表面脱落，从而失去密封性能。（4）自洁功能 煤浆的吸附性较强，容易粘在球体表面。在阀门启闭过程中，介质颗粒被带到阀座与球体的密封面之间，破坏了球体与阀座之间的密封副，从而影响阀门的密封性能，使阀门的使用寿命大大缩短。这就要求阀门具有很好的“自洁”功能，从而保证球体和阀座密封副不被破坏。
6、,（5）加工难度大 由于水煤浆工况用硬密封球阀的密封面均采用超硬材料或表面硬化处理，用普通刀具无法加工，即使能加工其加工精度也不能满足要求，同时还要求加工设备具有足够的强度，因此选择合适的刀具非常重要。,锁渣阀工作原理,煤气化装置上使用的锁渣阀,shell装置上使用的锁渣阀,1.2 锁渣阀特点介绍,常用锁渣阀类型,三体式气动锁渣阀,对分式手动锁渣阀,两体式锁渣阀,对分式气动锁渣阀,对分式硬密封球阀结构示意图：,对分式硬密封球阀设计特点：,结构设计理念 阀门采用固定球两体对中设计，球杆采用一体式设计，可以保证球体的对中性，使阀门的使用寿命有了保证，也使阀杆不会飞溅出去。球杆的材料选用，球体采用不
7、同种材质，球体采用奥氏体不锈钢，阀杆采用17-4PH材质，既保证了球体硬化处理的材质要求，又保证了阀杆的强度。（见图示1）,自清洗设计刮削设计，阀座采用金属宽带自刮削式结构，可以对阀球表面实现自清洗，防止灰渣堵塞在密封面上。（见图示2）,完全的防火结构设计 固有的防火设计，阀门的密封面采用金属对金属密封结构，填料采用柔性石墨，中口密封垫片采用不锈钢柔性石墨的，因此阀门即使在火灾情况下也能确保可靠性的密封。,自然的防静电结构设计 金属硬密封球阀的阀体、阀座、球体等金属零部件紧密接触，自然形成了静电通道。因此，金属硬密封球阀不需要试制专门的防静电装置。（见图示3）,双阻断设计 双阻断功能，金属硬密
8、封固定球阀一般采用阀前阀座密封结构。金属硬密封固定球阀的两个阀座能独立切断进口端和出口端的介质，实现双阻断功能。（见图示4）,泄放功能设计 当球阀关闭时，即使阀门进口、出口两端同时受压，阀门中腔和两端通道也可以能被相互阻断，中腔内的剩余介质可以通过泄放阀排出。（见图示5）,专利弹簧设计 常用的弹簧形势有板簧、线弹簧。板簧的力量较大，变形小（如图所示）而线弹簧容易被垃圾卡死，失去弹性。故在弹簧外有橡胶包裹，永远不会失去弹性。氟橡胶的温度可以达到260，而弹簧的材料选用inconelx750高温合金钢（见图示5、6）。,图示5,先进的球体和阀座硬化喷涂技术 金属硬密封球阀的球体与阀座完全采用金属对
9、金属的密封形式，为了确保阀门在各种温度和压力下得可靠密封，针对用户的不同使用工况和要求，可以采用多种先进的球体和阀座的硬化技术，包括超音速喷涂、镍基喷焊、表面特殊硬化、硬质合金喷焊以及采用高强度硬度陶瓷材料等，球体和阀座的表面硬度HRC64以上，最高可达HRC74以上。密封面材料耐温一般可达540，最高可达980 材料的结构强度可达到10000PSI以上。密封面材料还具有很好的耐摩擦性。金属硬密封球阀能够适用于绝大多数的苛刻工况条件。,球体表面进行喷涂处理,1.3 锁渣阀应用领域,煤化工及煤制油项目首先要进行煤气化，煤气化装置锁渣阀用于煤气化后煤渣的排放，煤气化装置条件非常苛刻，煤制油、煤改油
10、、煤气化等煤化工项目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。高压（一般采用Class600至Class900压力级）、高温、介质（煤渣）硬度非常高、启闭频繁（半个小时动作一次）、口径大（一般为DN300DN450）、启闭速度快（一般为3秒至10秒）、而且要求煤气化阀门的密封性能好，可靠性高。煤气化炉锁斗阀是煤化工装置中关键的主力控制阀门，由于使用工况要求很高，所以对煤化工用阀门的技术要求难度很大。,1.4 锁渣阀的未来发展前景,中国是一个“多煤，缺油，少气”的国家，煤资源丰富，超过10000亿t,按采取率50%计，成品煤50000亿体，可资用100多年，煤既是能源，又是重要的化工原料，在国家“十一五”规划中，煤化工将成为一个新的支柱产业，仅次于钢铁行业。作为化工原料，煤可制乙烯、甲醇、氢等均需先将煤气化。煤气化装置是煤化工的龙头，这些装置需要金属密封球阀作为：1、锁渣阀 2、高温蒸汽阀 3、高压氧气阀 4、灰阀。在这些装置中，每套装置需要金属密封球阀约7000万套，其中锁斗阀、锁渣阀等约3500套，其他煤粉输送阀约1500万套。煤直接液化和煤间接液化即煤制油是川世纪国家重点发展的一项新技术，己列人国家 十一五计划。,
