淺談粉煤氣化氧閥及盤(pán)閥選型思路

摘 要：根據(jù)粉煤氣化裝置特點(diǎn)及工況要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況，對(duì)特殊閥門(mén)中的氧閥及盤(pán)閥的選型及要求做了闡述。純氧工況的調(diào)節(jié)閥及切斷閥是工藝生產(chǎn)的安全重要保障;盤(pán)閥克服了粉煤特點(diǎn)，改善了耐磨球閥經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)漏和卡澀故障的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：粉煤氣化;氧閥;盤(pán)閥

在粉煤氣化工藝裝置中，工藝介質(zhì)多為煤粉，在這種惡劣的工況下，介質(zhì)對(duì)儀表及閥芯的沖刷、磨損十分嚴(yán)重，針對(duì)這種惡劣的工況，要提高或延長(zhǎng)控制閥門(mén)的使用壽命是關(guān)建，因此對(duì)閥門(mén)的類(lèi)別、閥體及閥芯的選型要求更為苛刻和嚴(yán)格，下面對(duì)特殊閥門(mén)中的氧閥和盤(pán)閥選型做簡(jiǎn)單介紹。

1 氧閥

在粉煤氣化氣流床工藝流程中，氧氣做為助燃介質(zhì)與粉煤形成定量的氧煤比例進(jìn)入氣流床氣化爐煤粉燒嘴進(jìn)行燃燒，氧氣管線上的閥門(mén)發(fā)生任何外漏或者內(nèi)漏情況，都會(huì)引發(fā)氧氣中毒或與可燃?xì)怏w形成爆炸氣體，引起生命財(cái)產(chǎn)的重大損失。安全儀表系統(tǒng)聯(lián)鎖停車(chē)時(shí)，自動(dòng)切斷氧氣總管氧氣切斷閥，并打開(kāi)氧氣放空閥將管線內(nèi)氧氣放空，并用氮?dú)獯祾吆捅Ｗo(hù)氧氣管線。氧氣調(diào)節(jié)閥的儀表選型均采用直行程球閥門(mén)，泄露等級(jí)為 ANSI CLASS IV 級(jí);氧氣切斷閥根據(jù)工藝管道口徑，采用全通徑雙向金屬硬密封球閥或蝶閥，泄漏等級(jí)為 ANSI CLASS V。氧閥應(yīng)采用防火防靜電設(shè)計(jì)，接地電阻應(yīng)小于10Ω，法蘭間電阻應(yīng)小于0.03Ω。凡與氧接觸的部位必需做脫油、脫脂、脫水的處理，并在閥門(mén)明顯處用藍(lán)色標(biāo)記標(biāo)明：禁油;閥體及閥芯部件應(yīng)光滑無(wú)毛刺、流道無(wú)銳角、無(wú)沖擊場(chǎng)合存在。閥桿應(yīng)有特殊設(shè)計(jì)，保證閥桿不會(huì)發(fā)生偏斜，以防止閥門(mén)發(fā)生外漏。目前設(shè)計(jì)院采用國(guó)標(biāo) GB50030-2013氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范 及《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定來(lái)作為氧氣閥門(mén)材質(zhì)選擇的依據(jù)。其中對(duì)于直通 Globe 閥，閥體材質(zhì)一般選用與工藝管道同材質(zhì)或更高一級(jí)材質(zhì)，閥芯和閥座材質(zhì)應(yīng)按照閥前與閥后的壓差來(lái)決定，壓差大按沖擊場(chǎng)合設(shè)計(jì)閥芯和閥座加STL合金，壓差小一般選用比工藝管道同材質(zhì)或高一級(jí)材質(zhì)。而對(duì)于氣動(dòng)切斷球閥，盡管在工作時(shí)處于非沖擊狀態(tài)，但是在緊急切斷或打開(kāi)的情況下，閥內(nèi)件會(huì)引起過(guò)度的流速及紊流，通常切斷閥材料的選擇應(yīng)按照調(diào)節(jié)閥對(duì)待。氧閥應(yīng)采用防火防靜電設(shè)計(jì)，接地電阻應(yīng)小于10Ω，法蘭間電阻應(yīng)小于0.03Ω。

2 盤(pán)閥

在粉煤氣化工藝流程中，鎖斗進(jìn)料與粉倉(cāng)切斷、給料罐進(jìn)料與鎖斗切斷，這兩處閥門(mén)的操作工況介質(zhì)狀態(tài)為固氣混合（煤粉和少量氮?dú)猓?，溫度?0度，壓力為0.1MPa，每小時(shí)開(kāi)關(guān)頻率在2～4次定時(shí)進(jìn)行粉煤給料的操作，介質(zhì)中多含有高硬度顆粒，對(duì)閥門(mén)內(nèi)件，特別是閥芯與閥座的密封面沖蝕嚴(yán)重。以前鎖斗閥無(wú)一例外地選用耐磨球閥，因閥門(mén)操作條件比較惡劣，因此球閥在運(yùn)行中故障率比較高，給裝置的平穩(wěn)運(yùn)行造成了困難。粉煤具有易粘附和磨蝕等特性，尤其是在有氣體存在的情況下，這種特性表現(xiàn)更為突出，耐磨球閥故障突出的表面為內(nèi)漏和卡澀現(xiàn)象，原因有兩點(diǎn)，一是密封面硬質(zhì)合金之間的粘結(jié)，二是介質(zhì)對(duì)密封面的沖刷。球閥雙密封面結(jié)構(gòu)形式造成了故障原因，要徹底解決鎖斗閥的問(wèn)題，就要找到一款適合處理粉煤的閥門(mén)類(lèi)型--盤(pán)閥的出現(xiàn)解決了這一難題，并大大提高了裝置的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。

盤(pán)閥工作原理（如圖 1 所示）：盤(pán)閥是通過(guò)閥桿與搖臂滑動(dòng)圓盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的一種快開(kāi)關(guān)型閥門(mén)，閥盤(pán)密封面借助彈簧與閥座緊密貼合，彈簧壓力始終使閥盤(pán)緊密貼合在閥座上又充許閥盤(pán)在密封面的垂直方向上有位移，這有助于補(bǔ)償閥門(mén)零件熱脹冷縮而引起的形變和多次開(kāi)關(guān)后產(chǎn)生的微量磨損，克報(bào)任何變化對(duì)密封面的影響并能防止顆粒介質(zhì)進(jìn)入密封面之間，在盤(pán)閥啟閉過(guò)程中，閥座密封面對(duì)閥盤(pán)在切線方向上的摩擦力之差，使盤(pán)閥在一個(gè)啟閉循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并可以不斷剪切與清掃在工藝過(guò)程中可能堆積在閥腔內(nèi)的介質(zhì)。其次閥腔處還設(shè)有吹掃裝置，有效的清掃堆積在閥腔內(nèi)的物料。

盤(pán)閥閥桿的填料選擇：工藝介質(zhì)溫度小于200度時(shí)使用V型PTFE環(huán)作為閥桿的填料，工藝介質(zhì)溫度大于200度時(shí)使用石墨環(huán)和高碳盤(pán)根作為閥桿的填料。閥座、閥盤(pán)密封面的材質(zhì)根據(jù)工藝介質(zhì)溫度、壓力選用不同材質(zhì)的硬質(zhì)合金。

盤(pán)閥按照結(jié)構(gòu)可分為單盤(pán)閥和雙盤(pán)閥。單盤(pán)閥根據(jù)使用的情況可以分為單閥單盤(pán)與單閥雙盤(pán)。單閥單盤(pán)為單向密封，適用于閥門(mén)關(guān)閉靜壓作用于閥盤(pán)背面的情況或者反向壓力很低的情況（一般小于0.25MPa）;雙盤(pán)閥是把 2 個(gè)盤(pán)閥裝配在一起以節(jié)約安裝空間和減輕質(zhì)量，上下兩個(gè)閥盤(pán)能獨(dú)立進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)密封，也可以一開(kāi)一備。

3 結(jié)束語(yǔ)

在合成氨配套煤制氣改造中，特殊閥門(mén)是粉煤氣化中能否長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵，做為特殊閥中最為重要的氧閥和盤(pán)閥，希望通過(guò)本文，在以后選型或使用中中對(duì)大家有幫助。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

張鈺紅（1980- ），2007年畢業(yè)于河北工程大學(xué)，在河北正元化工工程設(shè)計(jì)有限公司從事自控設(shè)計(jì)，中級(jí)職稱(chēng)。